13.光學(xué)選擇題:1~6題每小題3分,8~9題每小題4分,共26分基礎(chǔ)鞏固練1.(2025山東棗莊模擬)在軍事上,隨著隱形戰(zhàn)機(jī)的出現(xiàn),反隱形雷達(dá)應(yīng)運(yùn)而生。反隱形雷達(dá)一般采用毫米波段雷達(dá)及米波段雷達(dá)聯(lián)合工作,毫米波段雷達(dá)工作在30~300GHz頻段,波長較短,分辨率高;米波段雷達(dá)工作在30~300MHz頻段,波長較長,可以與機(jī)體某些部位發(fā)生共振,增大雷達(dá)反射面。下列說法正確的是()A.這兩種雷達(dá)波在真空中的傳播速度相等B.這兩種雷達(dá)波在空中相遇能發(fā)生干涉現(xiàn)象C.若雷達(dá)向同一目標(biāo)同時(shí)發(fā)射這兩種雷達(dá)波,先接收到米波段的反射信號(hào)D.遇到同一障礙物時(shí),毫米波段的雷達(dá)波比米波段的雷達(dá)波衍射現(xiàn)象更明顯2.(2025山東名校聯(lián)合檢測(cè))我們?cè)谌粘Ｉ钪锌赡芤姷交蚪?jīng)歷過這些情境:①日落時(shí)看到橢圓狀的太陽;②看立體電影需要用到特制的眼鏡;③陽光下彩色的孔雀羽毛;④單反相機(jī)鏡頭與太陽能玻璃管的顏色較暗。下列對(duì)它們的思考或認(rèn)識(shí)正確的一項(xiàng)是()A.①中情境的出現(xiàn)是因?yàn)楣庠趥鞑ブ邪l(fā)生了全反射B.②中光學(xué)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)是利用了光的干涉原理C.③中羽毛邊緣呈現(xiàn)出彩色是自然光散射的結(jié)果D.④中玻璃所鍍膜均為增透膜,但鍍膜的最小厚度卻是不一樣的3.(2025江蘇揚(yáng)州模擬)某同學(xué)使用不同波長的單色光a、b進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分別如圖甲、乙所示。下列說法正確的是()A.a的波長小于b的波長B.a的頻率大于b的頻率C.利用透明薄膜檢查元件平整度是利用光的干涉現(xiàn)象D.用a照射單縫有明顯的衍射現(xiàn)象,則b通過同一單縫一定會(huì)觀察到明顯的衍射現(xiàn)象4.(2023河北卷)制造某型芯片所使用的銀灰色硅片覆上一層厚度均勻的無色透明薄膜后,在自然光照射下硅片呈現(xiàn)深紫色。關(guān)于此現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.上述現(xiàn)象與彩虹的形成原理相同B.光在薄膜的下表面發(fā)生了全反射C.薄膜上下表面的反射光發(fā)生了干涉D.薄膜厚度發(fā)生變化,硅片總呈現(xiàn)深紫色5.(2024貴州卷)一種測(cè)量液體折射率的V形容器,由兩塊材質(zhì)相同的直角棱鏡粘合,并封閉其前后兩端制作而成。容器中盛有某種液體,一激光束從左邊棱鏡水平射入,通過液體后從右邊棱鏡射出,其光路圖如圖所示。設(shè)棱鏡和液體的折射率分別為n0、n,光在棱鏡和液體中的傳播速度分別為v0、v,則()A.n<n0,v>v0B.n<n0,v<v0C.n>n0,v>v0D.n>n0,v<v06.(2024江蘇卷)現(xiàn)有一光線以相同的入射角θ,打在不同濃度的兩杯NaCl溶液中,折射光線分別如圖甲、乙所示(β1<β2),已知折射率隨濃度增大而變大。則()A.甲折射率大 B.甲濃度小C.甲速度大 D.甲臨界角大7.(6分)光纖通信已成為現(xiàn)代主要的有線通信方式?，F(xiàn)有一長為1km、直徑為d=0.2mm的長直光纖,一束單色平行光從該光纖一端沿光纖方向射入,經(jīng)過5×106s在光纖另一端接收到該光束。已知光速c=3×108m/s。(1)求該光纖的折射率。(2)如圖所示,該光纖繞圓柱轉(zhuǎn)彎,若平行射入該光纖的光在轉(zhuǎn)彎處均能發(fā)生全反射,求該圓柱體半徑R的最小值。綜合提升練8.(多選)(2024廣西卷)如圖所示,S為單色光源,S發(fā)出的光一部分直接照到光屏上,一部分通過平面鏡反射到光屏上。從平面鏡反射的光相當(dāng)于S在平面鏡中的虛像發(fā)出的,由此形成了兩個(gè)相干光源。設(shè)光源S到平面鏡和到光屏的距離分別為a和l,a?l,鏡面與光屏垂直,單色光波長為λ。下列說法正確的是()A.光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為l2B.光屏上相鄰兩條暗條紋的中心間距為laC.若將整套裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,此時(shí)單色光的波長變?yōu)閚λD.若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,則該液體的折射率為l29.(2025河北金科大聯(lián)考)某工廠技術(shù)人員為檢測(cè)所制作的滾珠大小是否合格,將一塊玻璃板甲放置在另一玻璃板乙之上,在另一端同一位置先后放入標(biāo)準(zhǔn)滾珠及待檢滾珠,裝置如圖1所示。當(dāng)用同一種單色光從玻璃板甲上方入射后,從上往下看,看到的部分明暗相間的條紋分別如圖2所示,下列說法正確的是()圖1圖2A.條紋是由玻璃板甲的上表面及玻璃板乙的上表面的反射光疊加干涉而成的B.待檢滾珠的半徑比標(biāo)準(zhǔn)滾珠的小C.放標(biāo)準(zhǔn)滾珠時(shí)得到的相鄰兩亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣膜厚度差比放待檢滾珠時(shí)的小D.放標(biāo)準(zhǔn)滾珠時(shí),若增大入射光的頻率,相鄰亮條紋的中心間距增大10.(6分)在一水池底部水平放置一條長為1m的細(xì)燈帶,燈帶能夠發(fā)出紅光,水對(duì)紅光的折射率為43,細(xì)燈帶到水面的豎直高度為1m,已知光在真空中的速度為c=3×108m/s,(1)求能夠射出水面的光線在水中傳播的最短時(shí)間。(2)計(jì)算水面上產(chǎn)生光斑的面積。(可用分?jǐn)?shù)、根式表示)11.(7分)(2025安徽黃山二模)光纖通信具有諸多優(yōu)點(diǎn)。一根粗細(xì)均勻的光導(dǎo)纖維束置于空氣中,AB段為半圓形,光導(dǎo)纖維束的橫截面直徑為d。一束激光在光導(dǎo)纖維內(nèi)的傳播過程中到達(dá)半圓直徑上A點(diǎn),方向與內(nèi)表面夾角θ=30°,之后在半圓形光導(dǎo)纖維內(nèi)發(fā)生5次全反射(不含A、B位置),從半圓直徑上B點(diǎn)射出半圓形部分。已知光在光導(dǎo)纖維半圓的外圓表面均恰好發(fā)生全反射,過光導(dǎo)纖維中軸線的剖面及光路如圖所示。已知真空中光速為c。求:(1)該光導(dǎo)纖維的折射率;(2)該光束在半圓形光導(dǎo)纖維中傳播的時(shí)間。12.(7分)透明材料制成的一件藝術(shù)擺件的截面圖如圖所示,上半部分是半徑為R的半圓形,一細(xì)光束沿徑向射入,在底面B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射,OA是圓心O到底面的高,已知lOA=lAB=24R,光在真空中傳播的速度為c,求(1)該透明材料的折射率;(2)最終從透明藝術(shù)擺件射出的光線與最初的入射光線相比偏轉(zhuǎn)的角度;(3)光在透明藝術(shù)擺件中傳播的時(shí)間。培優(yōu)拔高練13.(8分)(2023山東卷)一種反射式光纖位移傳感器可以實(shí)現(xiàn)微小位移測(cè)量,其部分原理簡化如圖所示。兩光纖可等效為圓柱狀玻璃絲M、N,相距為d,直徑均為2a,折射率為n(n<2)。M、N下端橫截面平齊且與被測(cè)物體表面平行。激光在M內(nèi)多次全反射后從下端面射向被測(cè)物體,經(jīng)被測(cè)物體表面鏡面反射至N下端面,N下端面被照亮的面積與玻璃絲下端面到被測(cè)物體距離有關(guān)。(1)從M下端面出射的光與豎直方向的最大偏角為θ,求θ的正弦值。(2)被測(cè)物體自上而下微小移動(dòng),使N下端面從剛能接收反射激光到恰好全部被照亮,求玻璃絲下端面到被測(cè)物體距離b的相應(yīng)范圍(只考慮在被測(cè)物體表面反射一次的光線)。

參考答案1.A解析所有電磁波在真空中的傳播速度都相同,故A正確;兩種波的頻率不相等,則不能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故B錯(cuò)誤;若雷達(dá)向同一目標(biāo)同時(shí)發(fā)射這兩種雷達(dá)波,由于傳播速度相等,所以同時(shí)接收到反射信號(hào),故C錯(cuò)誤;波長越長,衍射現(xiàn)象越明顯,毫米波的波長小于米波的波長,因此米波的衍射現(xiàn)象更明顯,故D錯(cuò)誤。2.D解析日落時(shí)看到橢圓狀的太陽,是因?yàn)榇髿鈱?duì)太陽光的折射作用,而不是全反射,大氣不均勻,太陽光在穿過大氣層時(shí),光線發(fā)生折射,使我們看到的太陽形狀發(fā)生變化,A錯(cuò)誤;看立體電影用到特制眼鏡,這是利用了光的偏振原理,立體電影是通過兩個(gè)鏡頭拍攝,將左右眼分別看到的畫面以不同偏振方向的光投射到銀幕上,觀眾戴上對(duì)應(yīng)偏振方向的眼鏡,就能分別看到左右眼的畫面,從而產(chǎn)生立體感,并非光的干涉原理,B錯(cuò)誤;陽光下彩色的孔雀羽毛,羽毛邊緣呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象?？兹赣鹈嫌性S多細(xì)微的結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)使光在傳播過程中相互干涉,從而產(chǎn)生彩色,而不是自然光散射的結(jié)果,C錯(cuò)誤;單反相機(jī)鏡頭與太陽能玻璃管的顏色較暗,是因?yàn)樗鼈兯兡ぞ鶠樵鐾改?增透膜的作用是減少反射光,增加透射光,不同的鏡頭和玻璃管,由于工作的光的波長等因素不同,為了達(dá)到最佳增透效果,鍍膜的最小厚度不一樣,D正確。3.C解析由題圖甲、乙可知a的相鄰條紋間距較大,根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=ldλ,可知λb<λa,故A錯(cuò)誤;由c=λf,λb<λa,得fb>fa,故B錯(cuò)誤;利用透明薄膜檢查元件平整度是利用光的干涉現(xiàn)象,故C正確;因λb<λa,用a照射單縫有明顯的衍射現(xiàn)象,則b通過同一單縫不一定會(huì)觀察到明顯的衍射現(xiàn)象,故D4.C解析題干所述現(xiàn)象是由光的干涉造成的,彩虹的形成原理主要為光的折射,題干所述現(xiàn)象與彩虹的形成原理不相同,故A錯(cuò)誤;硅片呈現(xiàn)深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光發(fā)生干涉,振動(dòng)加強(qiáng),故B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)光的干涉中相互加強(qiáng)的條件,可知當(dāng)薄膜的厚度發(fā)生變化時(shí),滿足加強(qiáng)條件的波長也會(huì)發(fā)生改變,導(dǎo)致硅片呈現(xiàn)不同的顏色,故D錯(cuò)誤。5.A解析由圖可知光從棱鏡進(jìn)入液體中時(shí),入射角小于折射角,根據(jù)折射定律可知n<n0,根據(jù)折射率的速度表達(dá)式v=cn,可得v>v0,故選A6.A解析入射角相同,由于β1<β2,根據(jù)折射定律可知n甲>n乙,故甲濃度大;根據(jù)v=cn,可知光線在甲中的傳播速度較小,由sinC=1n可知折射率越大臨界角越小,故甲臨界角小。故選7.答案(1)1.5(2)0.4mm解析(1)單色平行光在長直光纖中傳輸,有v=l解得v=2×108m/s該光纖的折射率n=c解得n=1.5。(2)如圖所示,當(dāng)光纖中最下面的光線發(fā)生全反射,則平行光在彎曲處全部發(fā)生全反射由幾何關(guān)系可知sinC=R又sinC=1解得Rmin=0.4mm。8.AD解析單色光源與其相對(duì)平面鏡對(duì)稱的像形成相干的兩個(gè)單色光源,類似“雙縫”,其間距d=2a,光屏上相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距為l2aλ,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。將裝置完全浸入折射率為n的蔗糖溶液中,v=λ1f,折射率n=cv,c=λf,則λ1=λn,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。若將整套裝置完全浸入某種透明溶液中,光屏上相鄰兩條亮條紋的中心間距為Δx,有Δx=l2aλ2,得λ2=2aΔxl,結(jié)合選項(xiàng)C分析,可知λ2=9.B解析干涉條紋是由玻璃板甲的下表面與玻璃板乙的上表面的反射光疊加而成的,故A錯(cuò)誤;設(shè)亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣膜的厚度為d,則有2d≈nλ(n=1,2,3,…),即d=n2λ,可知相鄰兩亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣膜的厚度差Δd=λ2為一定值,設(shè)劈尖的角度為θ,則相鄰兩亮條紋的間距Δx=Δdtanθ,由題圖2可知,待測(cè)滾珠的Δx大,可知對(duì)應(yīng)的θ角小,其半徑小,故B正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)增大標(biāo)準(zhǔn)滾珠入射光的頻率,即減小入射光的波長時(shí),由Δx=Δdtanθ=1210.答案(1)49×108(2)67+9解析(1)垂直水面射出的光線在水中傳播的時(shí)間最短,有t=hv=c得t=49×108s(2)如圖甲所示,由全反射規(guī)律可知甲sinC=1由幾何關(guān)系得Rh=tan得R=htanC=377產(chǎn)生光斑如圖乙所示,矩形面積為S1=l×2R=677乙兩半圓面積和為S2=πR2=97πm水面產(chǎn)生光斑的面積S=S1+S2=67+9π711.答案(1)2(2)(解析(1)光在光導(dǎo)纖維半圓的外圓內(nèi)表面恰好發(fā)生全反射,由題圖可知,發(fā)生全反射的臨界角為30°,根據(jù)公式sinC=1n可得光導(dǎo)纖維的折射率n=2(2)設(shè)OA長為r,則OD=d+r根據(jù)幾何關(guān)系可得OD=2OAcos30°解得OA=r=(光在光導(dǎo)纖維中的傳播速度v=c光在半圓形光導(dǎo)纖維中的路程s=6r則該光束在半圓形光導(dǎo)纖維中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=sv12.答案(1)2(2)105°(3)(解析(1)由題意可知,該透明材料的臨界角為C=45°則折射率n=1sin45(2)光路如圖所示由幾何關(guān)系可知∠OBC=90°,lOB=lOA2+lAB2=根據(jù)光的折射定律得sinα=nsin30°=2則∠DCO=α=45°可得