第四章光及其應(yīng)用

第一節(jié)光的折射定律

課后篇鞏固提升

A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.若某一介質(zhì)的折射率較大，那么（）

A.光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較大

B.光由空氣射入該介質(zhì)時(shí)折射角較小

C.光在該介質(zhì)中的速度較大

D.光在該介質(zhì)中的速度較小

前D

sin0i

商由〃=sin的可知光由空氣射入介質(zhì)時(shí)的折射角是由折射率〃和入射角仇共同決定因此選

項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;由〃=,可知，介質(zhì)的圻射率越大，光在該介質(zhì)中的速度越小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正

確.

2.（2021浙江嘉興月考）在一個(gè)月光明媚的夜晚，某研究人員站在湖邊看到了水里的月亮4后

來他又潛入水中，往水面上方觀察，又看到了月亮氏設(shè)水中無雜質(zhì)，周圍無光源，水面平靜，下面

的說法中正確的是（）

A.看到A屬于光的反射現(xiàn)象力的位置與研究人員的位置無關(guān)

B.看到4屬于光的折射現(xiàn)象力的位置與研究人員的位置有關(guān)

C.看到B屬于光的反射現(xiàn)象石的位置與研究人員的位置有關(guān)

D.看到B屬于光的折射現(xiàn)象,8的位置與研究人員的位置無關(guān)

量A

解近k是月光經(jīng)過湖面反射所成的像，是反射現(xiàn)象力的位置和月球相對(duì)于湖面對(duì)稱，與研究人

員的住置無關(guān),A正確出錯(cuò)誤田是月光折射至水下射入眼皓所成的像,是折射現(xiàn)象］的位理與

研究人員的位置有關(guān),C、D錯(cuò)誤.

3.（2021天津三中高二期中）

如圖所示工為直角三棱鏡,NA=30°,NB=90。，一束單色光從A8邊上的。點(diǎn)平行AC射

1

入，折射光線剛好交于C點(diǎn)，已知8D—AD則三棱鏡的折射率為（）

32V3

A.V3R2C.V2D3

藥A

V3

解畫設(shè)8c長為d,則AB=bd,3。=34由幾何關(guān)系，光束在。點(diǎn)的入射角i=60°,設(shè)折射角為

BD_1sini_

y,則幾何關(guān)系sin/詬廬礪2,則折射率啟iny，故選A.

4.（2021四川北師大廣安實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二月考）在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí),看到的

物體（）

A.比物體所處的實(shí)際位置高

B.比物體所處的實(shí)際位置低

C.跟物體所處的實(shí)際位置一樣高

D.以上三種情況都有可能

|答案|A

暖粉物體反射的光斜射到水面上，會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象,當(dāng)先進(jìn)入水中后會(huì)靠近法線，射入潛水員

眼睛，逆著光的方向會(huì)形成虛像，所以比實(shí)際位置高，故選A.

5.（2021山東臨清第二中學(xué)高二期末）兩束相同頻率的平行光線4、4,由真空射向某種介質(zhì),

入射角為60°,G和C2為入射點(diǎn).已知在真空中兩光線4、4之間的距離為10cm,在介質(zhì)中

兩折射光線9、比之間的距離為10^3cm.則這種介質(zhì)的折射率是（）

A.2v5B.&C.V3D.26

西如圖所示，光線4的入射角Nl=60°,由幾何關(guān)系可知N2=N1=6O°,故兩入射點(diǎn)的間距

―必C2D2_V3

GC2=C°S6°°=20cm,在ACiQS中有COSN3=QQ可得23=30°，由幾何關(guān)系可知N4=

華=禽

N3=30°,據(jù)折射定律可得〃二，c正確.

6.

如圖所示，一根豎直插入水中的桿A員在水中部分長1.0m,露出水面部分長0.3m,已知水

4

的折射率為M則當(dāng)陽光與水平面成37°角時(shí)，桿AB在水下的影長為多少?

|答案|1.15m

廨樹光路如圖所示.

由題意可得入射角為53°

由折射定律

sin^i

sin07

=n

sin53°4

sin為3

則優(yōu)二37°,由幾何關(guān)系得影長

s=0.3mtan530+lm-tan370=L15m.

7.(2021湖南高二期末)如圖所示為一個(gè)半徑為R的透明介質(zhì)球體(周圍為真空),M、N兩點(diǎn)在

8

一條直線上關(guān)于球心O對(duì)稱，與球心的距離均為%,一細(xì)束單色光從M點(diǎn)射向透明介質(zhì)球體,

3

從P點(diǎn)射入，穿過球體后到達(dá)N點(diǎn).PA垂直于MN,且PA=5R,設(shè)光在真空中傳播的速度為c已

3424

知sin37。=5,cos37°=5,sin74°=25,^:

(1)介質(zhì)球的折射率；

(2)光從M點(diǎn)射出后到達(dá)N點(diǎn)所用的時(shí)間.

8114-

礴(1)5(2)25c

畫(1)光路圖如圖所示.

根據(jù)幾何知識(shí)有AO1=R2-PA2

4

解得40二%

8

又因?yàn)镸O=%,所以有AO=AM,a=0,p=a+0

3

因?yàn)閟ina=sin6>=

24

所以sin^=sin(a+0)=

sin/7_8

根據(jù)折射定律有n=sin。5

c_5

⑵光在介質(zhì)中的傳播速度為?廠n8c.

2R

光在介質(zhì)外傳播的時(shí)間為ty=°

I64/?

光在介質(zhì)中傳播的時(shí)間為亥二V25c

1142;

25c

所以光從M點(diǎn)射出后到達(dá)N點(diǎn)所用的時(shí)間為t=h+t2=

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練

8.

為了觀察門外情況，有人在門上開一小圓孔，將一塊圓柱形玻璃嵌入其中，圓柱體軸線與門面

垂直，如圖所示.從圓柱底面中心看出去，可以看到門外入射光線與軸線間的最大夾角稱為視

場(chǎng)角.已知該玻璃的折射率為〃，圓柱長為/,底面半徑為r,則視場(chǎng)角的正弦值是()

nlnr

R際

Dny/r2+l2

螭B

強(qiáng)光路圖如圖所示.

sini

sin。.

n=,sina=

所以sin/=nsina=

9.如圖所示，在長方體玻璃磚的底面中心和實(shí)心玻璃半球的球心處，分別放有點(diǎn)光源，人從上面

觀察，看到的像點(diǎn)位置（）

A.均在點(diǎn)光源位置

B.均在點(diǎn)光源上方

C.玻璃磚的在光源上方，玻璃半球的在光源處

匕野磚的在光源處，玻璃半球的在光源上方

SC

畫玻璃磚底面中心點(diǎn)光源發(fā)出的光，經(jīng)玻璃表面折射后，折射角大于入射角，人逆著折射光

看去，看到的虛像在光源上方，破謫半球球心處的點(diǎn)光源發(fā)出的光射出時(shí)不發(fā)生偏折，看到的

像點(diǎn)仍在光源處，選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤.

1().

2百

（2021浙江高二月考）一柱狀容器的高為2/,底面是邊長為歷的正方形,容器內(nèi)裝滿某種透明

液體.過容器的中心軸00'、垂直于左右兩側(cè)面的剖面圖ABCD如圖所示.容器右側(cè)內(nèi)壁涂有

反光材料，其他內(nèi)壁涂有吸光材料.置于O點(diǎn)的點(diǎn)光源發(fā)出紅光，經(jīng)過容器內(nèi)部相應(yīng)光路后，有

兩束光從液體上表面的。，點(diǎn)射出,它們之間的夾角為。，已知該液體對(duì)紇光的折射率為12則

（）

A￡=45"

B.若點(diǎn)光源發(fā)出綠光,則兩束光的夾角小于0

C.若點(diǎn)光源置于B點(diǎn)且發(fā)出紅光，則兩束光的夾角等于0

D.若點(diǎn)光源置于B點(diǎn)且發(fā)出綠光，則兩束光的夾角大于0

|GM|D

陵粉兩束光是豎直出射和經(jīng)反光慢反射再在。'點(diǎn)折射后出射的光，由幾何關(guān)系得入射角為

sin?

30°,由折射定律得〃=,嗎得sin6>=0.6,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;液體對(duì)綠光的折射率更大，角度將大于4

選項(xiàng)B錯(cuò)誤;點(diǎn)光源置于B點(diǎn)后，由幾何關(guān)系得夾角均大于。，選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.

11.（2021江蘇宿遷高二期末）如圖所示,O8CO為半圓柱體玻璃的橫截面,。。為直徑，一束由紫

光和紅光組成的復(fù)色光，沿AO方向從真空射入玻璃，分成OB、OC兩束光.則（）

A.光束08是紅光

B.在玻璃中紫光的頻率比紅光的頻率小

C.兩束光分開后沿08、OC傳播所用的時(shí)間相等

D.若將復(fù)色光平移到橫截面的圓心0'處射入，則兩束光在玻璃中傳播的時(shí)間相等

sini

假畫由折射定律〃=S3可知，相同入射角，的情況下,紅光的折射率〃較小，折射角/較大，故光

束OC是紅光,A錯(cuò)誤;紫光在真空中的頻率比紅光的大，光束射入玻璃后頻率不變，故在玻璃中

紫光的頻率比紅光的頻率大,B錯(cuò)誤;設(shè)半圓柱體玻璃的半徑為凡光束AO的入射角為。光束

sim

OB在被墻中的折射角為六則光束OB的長度/=2/?sin小玻璃對(duì)光束OB的折射率〃=.皿,光束

cI2J?sini

08在玻璃中的傳播速度則光束08傳播的時(shí)間片：聯(lián)立可解得七°，與光束的折射率

無關(guān)，故兩束光分開后沿08、0C傳播所用的時(shí)間相等,C正確;若將復(fù)包光平移到橫截面的圓

R_nR

心0'處射入，折射光束長度均為尺則在玻璃中傳播的時(shí)間r'="c,由于紅光的折射率〃較小,

故傳播時(shí)間較短,D錯(cuò)誤.

12.（2021黑龍江高二期末）如圖所示,MN下方足夠大的空間有一長方體玻璃介質(zhì)，其折射率

玻璃介質(zhì)的上邊界"N是屏幕，玻璃中有一個(gè)正三棱柱的真空區(qū)域.三棱柱軸線與紙面

垂直，圖中豎直截面正三角形的邊長為10cm,頂點(diǎn)C緊靠屏幕，距離可忽略.底邊AB與屏幕平

行，一束單色光在豎直截面內(nèi)垂直于AB邊射向AC邊的中點(diǎn)。，結(jié)果在屏幕MN上出現(xiàn)了兩個(gè)

光斑,分布在C點(diǎn)的兩側(cè).光在真空中的傳播速度c=3xlO8m/s,求：

(1)光在玻璃中的傳播速度的大小；

(2)射到C點(diǎn)左側(cè)的光斑離。點(diǎn)的距離.

客嗣⑴0x108mzs(2)5cm

c_3xl08

解析|(1)光在玻璃中的傳播速度火m/s=^xl08m/!

⑵如圖所示,在界面AC,光的入射角/=60°

由光的折射定律〃二

解得產(chǎn)30°

由幾何關(guān)系可知ZkOOC為等邊三角形，則DC=0C=5cm

即射到C點(diǎn)左側(cè)的光斑離。點(diǎn)的距離為5cm.

第四章光及其應(yīng)用

第二節(jié)測(cè)定介質(zhì)的折射率

課后篇鞏固提升

A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.在測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,兩位同學(xué)先在白紙上放好截面是正三角形A8C的三棱鏡，并確

定48和AC界面的位置.然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針Pi

和P2,再從棱鏡的右側(cè)觀察P和Pi的像.

正確完成操作后，兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線，如圖甲、乙所

示.在圖中僅通過測(cè)量ED、FG的長度便可正確計(jì)算出折射率的是圖(填“甲”或“乙)

所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式/?=(用代表線段長度的字母DE、GF表示).

DE

薛|乙GF

DEGF

顫設(shè)入射角為兄折射角為人根據(jù)折射定律和幾何關(guān)系，對(duì)于題圖甲,sina=R,siM=°￡對(duì)于

DEGF

乙圖,出皿二田屈儂二二可知僅通過測(cè)量DE、的長度便可正確計(jì)算出折射率的是題圖乙,

sina_DE

折射率/尸麗=港

2.在測(cè)定介質(zhì)的折射率的實(shí)驗(yàn)中：

(1)操作步驟如下：

施在白紙上畫出一條直線代表兩種介質(zhì)的界面，過加’上的。點(diǎn)畫出界面的法線NN：并

畫一條線段AO作為入射光線.

②把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟四對(duì)齊.

③在線段A0上豎直地插上兩枚大頭針多、尸2,透過玻璃磚觀察大頭針尸I、尸2的像.調(diào)整視線

方向，直到P]的像被P2擋住.再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針心、尸4,使P3擋住P\、P?的像,「4

擋住Pl、Pl的像和P3,記下P3、Px的位置.

④移去大頭針和玻璃磚，連接P3、P4作為折射光線，測(cè)量出入射角仇與折射角仇,填入表格中.

上述操作步驟中存在嚴(yán)重的缺漏和錯(cuò)誤，應(yīng)做的補(bǔ)充和修改

是_______________________________________________________________________________

(2)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后測(cè)出了多組入射角仇與折射角仇，并作出了Sin仇-sin仇圖像如圖所示.則

下列說法正確的是.

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，所測(cè)光線是由空氣射入玻璃

B.玻璃的折射率為0.67

C.玻璃的折射率為1.5

羲⑴見解析(2)C

噩(I)步驟②中應(yīng)在白紙上畫出玻璃碣的另一個(gè)界面。夕;步驟@中應(yīng)通過尸3、心的連線與

防'的交點(diǎn)O'和上的入射點(diǎn)O,作出玻璃磚中的光線00'.

(2)由題圖可看出入射角仇小于折射角仇,因此，所測(cè)光線應(yīng)該是由被痛射入空七則玻璃

sin02

折射率〃=sm61=]5所以選項(xiàng)C正確.

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練

3.(多選)某同學(xué)用插針法做測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，他的方法和操作步驟都正確無誤，但他

處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面。優(yōu)和沆/不平行，如圖，則()

A.P\P?與P3P4兩條直線平行

B.P1P2與P3P4兩條直線不平行

C.他測(cè)出的折射率偏大

D.他測(cè)出的折射率不受影響

答案|BD

sina

光線由44,進(jìn)入玻璃磚時(shí)，由折射定律得〃二,嗎光線由如射出玻璃磚時(shí),由折射定律得

sin02

“sin為若加，〃仍，，則有仇二從進(jìn)而有a=?2,出射光線08與入射光線AO平行.若aa'和bb'不

平行，則有以翔，進(jìn)而有a翔2,出射光線。6與入射光線A。不平行，故選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;在用

“插針法”測(cè)玻謫的折射率時(shí)，只要實(shí)驗(yàn)方法正確，光路準(zhǔn)確無誤，結(jié)論必定是正確的，它不會(huì)受

玻璃碣形狀的影響，選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤.

4.用圓弧狀玻璃磚做測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一

側(cè)豎直插上兩枚大頭針Pi、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P\的像被P2的像擋

住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針尸3和R,使尸3擋住P1和P2的像『4擋住P3以及Pl

和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(0為兩圓弧圓心，圖中已

畫出經(jīng)過尸|、尸2點(diǎn)的入射光線).

(1)在圖上補(bǔ)畫出所需的光路；

(2)為了測(cè)出玻璃的折射率，需要測(cè)量入射角和折射角，請(qǐng)?jiān)趫D中的AB界面上標(biāo)出這兩個(gè)角；

(3)多次改變?nèi)肷浣?，測(cè)得幾組入射角和折射角，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值,畫出了

如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率〃=________________.

答案(I)見解析圖(2)見解析圖(3)1.5

連接。3、24與C。交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置，又由于多、。2的連線與

AB的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻墻磚的位置，連接兩點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光線，如圖所示.

（2）連接O點(diǎn)與光線在A3上的入射點(diǎn)即為法線，作出入射角和折射角如圖中I、》所示.

⑶圖像的斜率上sg=〃,由題圖乙可知斜率為1.5,即玻璃的折射率為1.5.

第四章光及其應(yīng)用

第三節(jié)光的全反射與光纖技術(shù)

課后篇鞏固提升

必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.關(guān)于全反射，下列敘述正確的是（）

A.發(fā)生全反射時(shí)仍有折射光線，只是折射光線非常弱

B.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象

C.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

ggc

隨全反射發(fā)生的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)和入射角大于等于臨界角，二者缺一不

可,故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,C正確;發(fā)生全反射時(shí)，折射光線全部消失，只剩下反射光線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.

如圖所示的等腰直角三角形表示三棱鏡.光線垂直于一個(gè)面入射,在底面上發(fā)生全反射，由此

看出棱鏡的折射率不可能是（）

D.1.36

函光線射向底邊的入射角為45°,因?yàn)榘l(fā)生全反射，所以臨界角要小于或等于45°,故

〃，魚.D不可能.

其真空

\介質(zhì)

（2021北京東城區(qū)高二期末）如圖所示，一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面,入射角

i=45°,折射角產(chǎn)30°,則（）

A.此介質(zhì)的折射率等于1.5

B.此介質(zhì)的折射率等于O

C.i大于450時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.此介質(zhì)全反射的臨界角為45°

答案|D

sini_sin45°_

畫已知入射角i=45°，折射角產(chǎn)30°,則此介質(zhì)的折射率為〃二sinysin30,A、B錯(cuò)

誤;光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面,是從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不可能發(fā)生全反射,C錯(cuò)誤；

1=V2

全反射的臨界角滿足sinC="2,所以此介質(zhì)全反射的臨界角045°,D正確.

4.（2021江蘇響水中學(xué)高二期中）以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是（）

A.纖芯的折射率比包層小，光傳播時(shí)在纖芯與包層的界面上發(fā)生全反射

B.纖芯的折射率比包層大，光傳播時(shí)在纖芯與包層的界面上發(fā)生全反射

C.纖芯的折射率比包層小，光傳播時(shí)在纖芯與包層的界面上發(fā)生折射

D.纖芯的折射率與包層相同

毓B

畫全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角大于等于臨界角，所以纖芯的折射

率大于包層的折射率，光傳播時(shí)在纖芯和包層的界面上發(fā)生全反射，故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.

5.（2021山東高二期末汝口圖所示，一運(yùn)動(dòng)員在清澈的水池沿直線以0.5m/s的速度游泳,已知水

深為夕m,不考慮水面波動(dòng)對(duì)視線的影響40時(shí)刻他看到自己正下方的水底有一小石塊片6

s時(shí)他恰好看不到小石塊了（眼睛在水面之上），下列說法正確的是（）

小石塊

A.6s后，運(yùn)動(dòng)員會(huì)再次看到水底的小石塊

5

B.水的折射率〃=3

4

C.水的折射率〃=3

D.水的折射率〃二0

l^lc

庭比卜6s時(shí)恰好看不到小石塊，則知光線恰好發(fā)生了全反射，入射角等于臨界角C,6s后，入射

角大于臨界角，光線仍發(fā)生全反射，所以不會(huì)看到小石塊，故A錯(cuò)誤；

6s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員通過的位移為s=w=0.5x6m=3m,根據(jù)全反射臨界角公式得

15_34

—1~~——

sinC=M,sinC=h1則〃二泉選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,C正確.

6.如圖所示為照相機(jī)取景器的示意圖48COE為五棱鏡的一個(gè)截面/8_L3C光線垂直AB射

入,分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出.若兩次反

射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少?（計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示）

]

礴ES225。

暖麗首先畫出光路圖，如圖所示.設(shè)光線射向CO面上時(shí)入射角為&，根據(jù)兩次反射的入射角相

1

等，結(jié)合光路圖可得仇二%=。3=04=22.5°,又折射率片si%當(dāng)臨界角。=8=22.5°時(shí)，折射率最

小，故五棱鏡折射率的最小值為sin22.5。

7.（2021山西朔州高二期中）如圖所示，一半徑為凡高度也為R的圓柱形均勻透明體的底面中

V3

心處有一點(diǎn)光源S,在圓柱體的上表面有一點(diǎn)MM離上表面中心O的距離d=3R,經(jīng)過M點(diǎn)

射出的光線其折射角為60°.

空氣

⑴求透明體的折射率〃；

（2）從透明體上表面觀察，若要看不到光源，可用不透明的黑紙覆蓋上表面，求黑紙的最小面積

Snin.

1

餐勤）遮

"d"IV3

麗⑴如圖所示,tanM3,解得入射角，=。=30°,

折射角為60°,

由折射定律可知〃二恪

（2）設(shè)臨界角為C,黑紙的最小半徑為-min,則sinC=n3,

i=C時(shí)恰好發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系可知

「min

sinC='j"*

rmin2=5

解得Smin』nR~.

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練

8.（2021浙江高二期末）在公園水池中，紅、藍(lán)彩燈位于水面下同一深度.從水面上方向下觀察,

下列說法正確的是（）

A.紅燈看起來比藍(lán)燈深，紅燈照亮的水面面積比藍(lán)燈大

B.紅燈看起來比藍(lán)燈深，紅燈照亮的水面面積比藍(lán)燈小

C.紅燈看起來比藍(lán)燈淺，紅燈照亮的水面面積比藍(lán)燈大

D.紅燈看起來比藍(lán)燈淺，紅燈照亮的水面面積比藍(lán)燈小

軸A

h

商由于水對(duì)紅光的折射率小于對(duì)藍(lán)光的折射率,從水面上方觀察.視深為力三九.可知紅燈看

1

起來比籃燈深;設(shè)臨界角為C,則光啜亮的水面半徑R="anC,而sinC=：紅光的臨界角大，故紅

光照亮水面部分的面積比籃光的大.

9.(2021江蘇蘇州第三中學(xué)高二期中)一種“光開關(guān)”的“核心區(qū)”如圖虛線框區(qū)域所示，其中1、2

是兩個(gè)完全相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡，直角邊與虛線框平行，兩斜面平行，略拉開

一小段距離，在兩棱鏡之間可充入不同介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能.單色光。從1的左側(cè)垂直于棱鏡

表面射入，若能通過2,則為“開”，否則為“關(guān)”，已知棱鏡對(duì)a的折射率為1.5,下列說法正確的是

()

A.單色光a在棱鏡中的波長是在真空中波長的1.5倍

B.若不充入介質(zhì)，則實(shí)現(xiàn)“開”功能

C.若充入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光疏介質(zhì)，有可能實(shí)現(xiàn)“開”功能

弊事入的介質(zhì)相對(duì)棱鏡是光密介質(zhì)，有可能實(shí)現(xiàn)"關(guān)''功能

c2

麗|根據(jù)尸二葉以；可知，頻率不變、波長變?yōu)樵瓉淼?,A錯(cuò)誤;單色光a從1的左側(cè)垂直于棱鏡

—1_-2_V2_

表面射入，入射角為45°,根據(jù)全反射的條件，臨界角為sinC="3<sin45°=?,不充人介質(zhì),

即發(fā)生全反射，光不可以通過2,實(shí)現(xiàn)“關(guān)”功能,B錯(cuò)誤;由光密進(jìn)入光疏，可能發(fā)生全反射，也可

能沒有發(fā)生全反射，從光疏進(jìn)入光密，不會(huì)發(fā)生全反射，則一定為“開”,C正確,D錯(cuò)誤.

10.(2021廣西高二期末)一條長直光導(dǎo)纖維的長度/=30km,纖芯的折射率〃=1.6,在纖芯與包

層的分界面發(fā)生全反射的臨界角C=60。，一細(xì)光束從左端面中點(diǎn)射入纖芯，真空中光速

(?=3.0xl08m/s,sin37°=0.6,cos370=0.8,問：

(I)為使射入的光在纖芯與包層的界面恰好發(fā)生全反射,光在左端面的入射角。為多少？

(2)若從左端射入的光能夠不損失地傳送到右端，則光在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳輸?shù)臅r(shí)間最長為多少？

廠包層

才…...三，

I舒芯

答案|(1)53°(2)L85X10-4S

解耐(1)設(shè)光從左端面射入時(shí)的入射角為〃，折射角為a,則6(=90°-6=30"

sin6

由折射定律得‘in。

則sine=〃sina=1.6xsin300=0.8

解得。=53°

⑵光在纖芯的傳播速度〃=

當(dāng)光射到纖芯與包層分界面的入射角等于臨界角。時(shí),光傳輸?shù)臅r(shí)間最長且不損失，此時(shí)

光傳播的路程s二

I_nl

vsinCcsinC

則最長時(shí)間fmax二

4

代入數(shù)值解得rmax=1.85xl0-s

第四章光及其應(yīng)用

第五節(jié)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長

課后篇鞏固提升

A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.(1)如圖所示，在用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長時(shí),光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、

②濾光片、③?、⑤遮光簡、⑥光屏.

①②③④⑤

中十十口T……伸

⑵已知雙縫到光屏之間的距離/=500mm,雙縫之間的距離仁0.50mm.單縫到雙縫之間的距

離s=100mm,某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，調(diào)整手輪,在測(cè)量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對(duì)

準(zhǔn)明條紋A的中心，然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)明條紋8的中心，前后兩次游標(biāo)卡

尺的讀數(shù)如圖所示.則入射光的波長2=m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

8位置讀數(shù)

(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密，難以測(cè)量.可以采用的改進(jìn)辦法有.

A.改用波長較長的光(如紅光)作為入射光

B.增大雙縫間距

C.增大雙縫到單縫的距離

D.增大雙縫到屏的距離

客烈1)單縫雙縫(2)6.6xlO7(3)AD

癖洞(1)由題圖可知,@是單縫，④是雙縫.

(2)由&r=%可得

A=Ax-

d(42-xi：

-TF~

5X10^X(15.7X10-3-11.1X10-3>

7x0.5

=m

=6.6xl0-7m.

(3)由2kr=%可知，要使Ax增大,可改用波長較長的光(如紅光K乍為入射光，可減小雙

縫間距，可增大雙■縫到屏的距離,故選項(xiàng)A、D正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤.

B級(jí)

2.(2021江蘇呂叔湘中學(xué)高二期末)現(xiàn)有毛玻璃屏4、雙縫8、白光光源C、單縫。和透紅光

的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅

光的波長.

_.遮光筒

h量

(1)將白光光源c放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右,表示各光學(xué)元件的字

母排列順序應(yīng)為C、E、、、A;

(2)如圖所示，甲、乙、丙、丁代表雙縫產(chǎn)生的四種干涉圖樣，回答下列問題：

I□□□□□□I????????

甲乙

丙丁

刨D果甲圖樣是紅光通過雙縫產(chǎn)生的,那么換用紫光得到的圖樣用圖樣表示

最合適；

劭1果將乙圖樣的雙縫距離變小，那么得到的圖樣用圖樣表示最合適；

(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某明條紋中心對(duì)齊，將該明條紋定為第1條明條紋，此時(shí)手輪

上的示數(shù)為2.320mm,然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條明條紋中心對(duì)齊，

此時(shí)手輪上的示數(shù)為13.870mm,求得相鄰明條紋的間距Ax為mm(結(jié)果保留三位

小數(shù))；

(4)已知雙縫間距d為2.0X10-m,測(cè)得雙縫到屏的距離/為0.700m,由計(jì)算公式4=,

求得所測(cè)紅光波長為_______mm(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

霹⑴DB⑵師②T(3)2.310

a

(4)&t6.6X104

畫(1)雙縫干涉裝置各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)?光源、濾光片、單縫、雙縫、光

屏；

I

(2)由于紫光的波長比紅光的短，由%可知圖樣為丙，如果將乙圖樣的雙縫距離變

小，由Ar=%可知，條紋間距變大,則圖樣為丁;

13.8702320

(3)由題意可知bx=6-1mm=2.310mm;

la2.0x10-4

(4)由Ar=%可得人h,可求出2二°70°X2.310mm=6.6XI04mm.

3.(2021山東高二期末)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.

光源濾光片單縫雙縫遮光筒.

」丁

hT

甲

(i)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)并觀察了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn):

A.單縫和雙縫要平行放置

B.干涉條紋與雙縫垂直

C.干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關(guān)

D.干涉條紋的間距與光的波長有關(guān)

以上幾點(diǎn)中，正確的是__________.

乙丙

(2)當(dāng)測(cè)量頭中的分劃板中心刻度對(duì)準(zhǔn)某條紋的中心時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_

mm.

(3)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示，則測(cè)量值—

(選填“大于皿小于”或“等于”)實(shí)際值.

矗|(1)AD(2)0.702(0.701-0.704均算對(duì))(3)大于

麗(I)實(shí)驗(yàn)中，單縫和雙縫要平行放置,故A正確;干涉條紋與雙縫平行，故B錯(cuò)誤;根據(jù)干涉條

L

紋的間距公式&=先知，干涉條紋疏密程度與雙縫間距、光的波長有關(guān)，故C錯(cuò)誤,D正確.

(2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.5mm+0.01x20.2mm=0.702mm.

⑶如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻度線與干涉條紋不在同一方向上,則條紋間距測(cè)量值偏

大，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式&二%待測(cè)光的波長測(cè)量值偏大.

第四章光及其應(yīng)用

第六節(jié)光的衍射和偏振第七節(jié)激光

課后篇鞏固提升

A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練

1.下列應(yīng)用激光的事例中錯(cuò)誤的是（）

A.利用激光進(jìn)行長距離的精確測(cè)量

B.利用激光進(jìn)行通信

C.利用激光進(jìn)行室內(nèi)照明

D.利用激光加工堅(jiān)硬的材料

gg]c

假明激光的平行度好，可以進(jìn)行長距離測(cè)距，故A不符合題意;可以利用激光進(jìn)行通信，故B不

符合題意;激光的亮度很高,但不適用于室內(nèi)照明，故C符合題意;激光可以用來切割、加工較

硬的材利，故D不符合題意.

2.（2021吉林榆樹第一高級(jí)中學(xué)高二月考）單色光照射雙縫，在光屏上觀察到明暗相間的干涉

條紋，現(xiàn)用遮光板將其中的一個(gè)縫擋住，則光屏上觀察到的現(xiàn)象是（）

A.寬度均勻的明暗相間的條紋

B.中央亮而寬、兩邊窄而暗的條紋

C.圓形亮斑

D.彩色條紋

隆狗如果將雙縫中的一條縫擋住,光屏上出現(xiàn)的圖案是光的衍射條紋，即中央亮而寬、兩邊窄

而暗的條紋，故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.

3.（2021北京人大附中高二月考）下列屬于光的衍射現(xiàn)象的是（）

A.陽光照射到樹葉上，在地面上形成圓形亮斑

B.光照射細(xì)金屬絲,在其后形成的陰影中有亮線

C.在陽光照射下，肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋

巴緲射到凸透鏡上,在其后形成圓形亮斑

蠲B

的陽光照射到樹葉上，在地面上杉成圓形亮斑，屬于小孔成像現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤;光照到細(xì)金屬

絲后，在其后的陰影中有亮線,是光傳播到了“陰影”區(qū)域，屬于光的衍射現(xiàn)象，故B正確;肥皂泡

在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤;太陽光經(jīng)凸透鏡后形成亮斑，是光發(fā)生了

折射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤.

4.（2021浙江湖州高二期末）關(guān)于光的偏振現(xiàn)象下列說法正確的是（）

A.光的偏振現(xiàn)象說明光是縱波

B.拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使影像更清晰

C.一束自然光通過某偏振片時(shí)，只有振動(dòng)方向與該偏振片透振方向垂直的光波才能通過

D.一束偏振光通過某偏振片，只有振動(dòng)方向與透振方向互相垂直時(shí)，才能通過

庭畫光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，故A錯(cuò)誤;拍攝水面下的景物,在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾

光片可以使景像更清晰，這是利用了光的偏振現(xiàn)象，故B正確;振動(dòng)方向和透振方向互相垂直

的光不通過偏振片，故C、D錯(cuò)誤.

5.如圖所示，讓太陽光或白熾燈發(fā)出的光通過偏振片尸和Q,以光的傳播方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)偏振片

P或。，可以看到透射光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘f明（）

A.光是電磁波

B.光是一種橫波

C.光是一種縱波

D.光不沿直線傳播

宣B

幽光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，故選B.

6光源照射個(gè)障礙物，在光屏上所成的陰影的邊緣部分模糊不清，原因是（）

A.光的衍射B.光的折射

C.光的干涉D.光的反射

蠲A

庭胡光源照射一個(gè)障礙物，在光屏上所成的陰影的邊緣部分模糊不清,是因?yàn)橐徊糠止饩€繞

過了障礙物到達(dá)光屏上,屬于光的行射，故A正確.

B級(jí)關(guān)鍵能力提升練

7.（2021上?？亟袑W(xué)高二期中）如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，光屏上出現(xiàn)的圖像是（）

直徑小于激光束的

激光器不透明圓慰廠?

I........................-L

約2m約6m

ABCD

■B

解畫用激光器照射直徑小于激光束的不透明圓盤，會(huì)產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象,中央出現(xiàn)亮點(diǎn).故選

B.

8.如圖所示是一種測(cè)量溫度的裝置，一束偏振光射入光纖，由于溫度的變化，偏振光的振動(dòng)方向

會(huì)發(fā)生變化,光接收器接收到的光強(qiáng)度就會(huì)變化.設(shè)起偏器和檢偏器透振方向相同，偏振光振

動(dòng)方向的改變小于45°,關(guān)于這種溫度計(jì)的工作原理，正確的說法是（）

起偏器檢偏器光接收器

光纖

A.到達(dá)檢偏器的光的振動(dòng)方向變化越小，光接收器所接收到的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化

越大

B.到達(dá)檢偏器的光的振動(dòng)方向變化越大，光接收器所接收到的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化

越大

C.到達(dá)檢偏器的光的振動(dòng)方向變化越小，光接收器所接收到的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化

越小

D.到達(dá)檢偏器的光的振動(dòng)方向變化越大，光接收器所接收到的光強(qiáng)度就會(huì)越小,表示溫度變化

越小

曲偏振光的振動(dòng)方向相對(duì)原來的振動(dòng)方向發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，由題意知，溫度變化越大，

發(fā)生旋轉(zhuǎn)的角度越大，即到達(dá)檢偏器的光的透振方向變化越大，導(dǎo)致光接收器所接收到的光強(qiáng)

度就會(huì)越小,故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤.

9.（多選）抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示，激光束越過細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過

遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則（）

A.這是利用光的T涉現(xiàn)象

B.這是利用光的衍射現(xiàn)象

C.如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了

D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細(xì)了

|答案］BD

阿明根據(jù)題意知應(yīng)用的原理是光的衍射，故B正確;由衍射產(chǎn)生的條件可知絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越

明顯，故D也正確.

第四章測(cè)評(píng)

（時(shí)間:75分鐘滿分:100分）

一、單項(xiàng)選擇題（本題共7小題,每小題4分，共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是

符合題目要求的）

（2021江蘇南京高二月考）如圖所示，利用微距相機(jī)可以拍攝到形狀各異的雪花圖像，其中有一

種“彩虹,，雪花，中間部分有一個(gè)夾有空氣的薄冰層，呈彩色花紋，這是由于（）

A.光的干涉B.光的衍射

C.光的偏振D.小孔成像

ggA

畫薄冰中間所夾的空氣薄層相當(dāng)于一層薄膜，光在此空氣薄層上形成薄膜干涉，呈現(xiàn)彩色

花紋.故選A.

2.如圖所示是用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪間的狹縫觀察激光時(shí)所看到的三種現(xiàn)象.當(dāng)游標(biāo)卡尺兩測(cè)

量爪間的狹縫寬度從0.8mm逐漸變小時(shí)，所看到的三個(gè)圖像的順序是（）

□?皿

甲乙丙

A.甲乙丙B.丙乙甲

q乙丙甲D.丙甲乙

ggA

隆畫用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪間的狹縫觀察激光時(shí)所看到的是光的衍射現(xiàn)象，狹縫越小，衍■射現(xiàn)

象越明顯，故A正確.

3.如圖所示是某種頻率的光在常溫下從真空向介質(zhì)入射時(shí)介質(zhì)的折射率，由表中數(shù)據(jù)結(jié)合相

關(guān)知識(shí)可以知道（）

介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率

金剛石2.42巖鹽1.55

.硫化碳1.63酒精1.36

玻璃1.5~1.8水1.33

水晶1.55空氣1.00028

A.這種光在玻璃中的速度大于在水中的速度

B.這種頻率的光用同一裝置在水中進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的條紋間距大于在空氣中觀測(cè)的

條紋間距

C.光密介質(zhì)的密度一定大于光疏介質(zhì)密度

D.這種頻率的光從水晶射入空氣比從水射入空氣更容易發(fā)生全反射

蠲D

朝由表中數(shù)據(jù)可知，玻璃的折射率大于水的折射率，根據(jù)可知，光在玻璃中的速度小于在

水中的速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;這種憫率的光在水中的波長小于在空戈中的波長，則根據(jù)Ar=%可

知,這種頻率的光用同一裝置在水中進(jìn)行雙縫干涉實(shí)臉觀測(cè)的條紋間距小于在空氣中觀測(cè)的

條紋間距，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光密介質(zhì)的折射率較大，而不是密度較大，故C錯(cuò)誤;水晶對(duì)這種頻率的

1

光的折射率大于水，根據(jù)sinC^可知，水晶的臨界角較小，則從水晶射入空氣比從水射入空氣

更容易發(fā)生全反射，選項(xiàng)D正確.

4.

,B

（2021山東臨沂高三月考）如圖所示為一個(gè)透明球體的橫截面，其半徑為R,A3是一豎直直徑,

V3

現(xiàn)有一半徑為萬R的圓環(huán)形平行細(xì)光束沿A8方向射向球體（AB直徑為圓環(huán)中心軸線）,所有光

線經(jīng)折射后恰好經(jīng)過B點(diǎn)射出，則透明球體的折射率為（）

A.V3B.V2

C,2^3D.通

|^1A

陵畫光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知,a=60°,a=2￡/=30°,由折射定律有

sina_sin600_rx

"

sin/?sin300一..A

n~，故選A.

如圖所示，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方.一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚，在O

點(diǎn)發(fā)生反射和折射,折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶.若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng),并保持白光沿

半徑方向入射到O點(diǎn)，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失.在光帶未完全消失之前，反射光的強(qiáng)

度變化以及光屏上最先消失的光分別是（）

A.減弱紫光B.減弱紅光

C.增強(qiáng)紫光D.增強(qiáng)紅光

暖畫入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)的過程中，同一介質(zhì)對(duì)各色光的折射率不同，各色光對(duì)應(yīng)的全反

1

射的臨界角也不同.七色光中紫光的折射率最大，由sinC="可知紫光的臨界角最小，所以最先

發(fā)生全反射的是紫光，折射光減弱，則反射光增強(qiáng)，故C項(xiàng)正確.

6.如圖所示，空氣中有一折射率為&的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑為R的扇形

O4B.一束平行光平行于橫截面，以45°入射角照射到04上,OB不透光.若只考慮首次入射到

圓弧M上的光，則M上有光透出部分的弧長為（）

11

A，nRB.7R

15

312

C7lRD7CR

麗B

曲由

sin45°

折射定律知siny=〃=魚,解得產(chǎn)30°,則折射角為30°.過圓心的光線是臨界光線，此時(shí)的折

射光線ON和。8的夾角就是折射角，還要考慮到全反射的情況，如圖所示，射到M點(diǎn)的光線的

入射角為臨界角C=45°,則射到AM弧上的光線發(fā)生了全反射,那么有光透出部分的弧對(duì)應(yīng)

1

的圓心角為45°,長度為2兀/?乂84,B項(xiàng)對(duì)

7.（2021山東肥城模擬）如圖所示/、6和c都是厚度均勻的平行玻璃板,a和6、8和c之間的

夾角都為人一細(xì)光束由紅光和藍(lán)光組成，以入射角。從O點(diǎn)射入a板,且射出c板后的兩束單

色光射在地面上的P、。兩點(diǎn)，由此可知（）

A.射出c板后的兩束單色光與入射光不再平行

B.射到Q點(diǎn)的光在玻璃中的折射率較大

C.射到P點(diǎn)的光在玻璃中的傳播速度較大，波長較長

D.若射到P、Q兩點(diǎn)的光分別通過同一雙縫發(fā)生干涉現(xiàn)象，則射到P點(diǎn)的光形成的干涉條紋

的間距較小

到D

解畫光經(jīng)過平行玻墻板后，射入光淺與射出光線平行，即射出c,板后的兩束單色光與入射光平

行,A錯(cuò)誤;射到。點(diǎn)的光在玻璃中折射后的偏角較小,折射率較小,B錯(cuò)誤;射到P點(diǎn)的光的折

射率大，在玻璃中的傳播速度較小，波長較短,C錯(cuò)誤;若射到P、Q兩點(diǎn)的光分別通過同一雙縫

發(fā)生干涉現(xiàn)象，由&1外,可知射到P點(diǎn)的光形成的干涉條紋的間距較小,D正確.

二、多項(xiàng)選擇題（本題共3小題,每小題6分，共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合

題目要求.全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分）

8.（2021山東煙臺(tái)高二期末）如圖所示,一束由a、b兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空

氣射入一圓柱形玻璃磚,。點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心,。、力光線經(jīng)玻璃石專折射后出射到空氣中,

若a、6光在玻璃磚中的折射角分別為仇、仇,則。光和力光（）

A.若從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)以光發(fā)生全發(fā)射的臨界角更大

B.若分別照射同一狹縫力光通過狹縫時(shí)的衍射現(xiàn)象更明顯

C.在玻璃磚中的傳播速度之比為sina；sin仇

座饕璃磚中出射到空氣中后，兩條光線之間的夾角為2（仇-仇）

答案|ACD