1、一、单项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分)1.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()。A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象【解析】用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象,A错;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象,B错;在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象,C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D对。【答案】D2.光热转换是将太阳能转换成
2、其他物质内能的过程,太阳能热水器就是一种光热转换装置,它的主要转换器件是真空玻璃管,这些玻璃管将太阳能转换成水的内能。如图所示,真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光,使尽可能多的太阳能转换成热能,这种镀膜技术的物理依据是()。A.光的直线传播B.光的粒子性C.光的干涉D.光的衍射【解析】真空玻璃管上采用镀膜技术,利用的是从镀膜前后表面反射回来的光相互叠加,减弱反射光的强度,该技术对镀膜的厚度有要求,即镀膜厚度应为自然光中主要色光的半波长的奇数倍,故该技术运用了光的干涉原理。【答案】C3.光的偏振现象说明光是横波,下列现象中不能反映光的偏振特性的是()。A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴
3、旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90时,反射光是偏振光C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰D.通过铅笔间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹【解析】自然光经过偏振片或经过界面反射和折射后(反射光线与折射光线夹角为90)会形成偏振光。经笔缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象,D不正确。【答案】D4.激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是()。A.激光是纵波B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同C.两束频率不同的
4、激光能产生干涉现象D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离【解析】由光的偏振现象可知,光是横波,同样激光也是横波,选项A错误。不同介质对同种频率的光折射率不同,由v=f知,频率相同的激光在不同介质中的波长不同,选项B错误。根据光产生干涉的条件可知,选项C错误。在生产和技术上利用激光的平行度好、传播较远的距离仍不发散的性质测距离,选项D正确。【答案】D甲5.在“测定玻璃的折射率”实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa与bb后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如图甲所示,若其他操作正确,则测得的折射率将()。A.变大B.变小 C.不变D.变大、变小均有可能乙【解析】要解答本题,一是需要对测
5、折射率的原理有透彻的理解,二是要善于画光路图。设P1、P2、P3、P4是正确操作所得到的四枚大头针的位置,画出光路图后可知,即使玻璃砖向上平移一些,如图乙所示,实际的入射角没有改变。实际的折射光线是O1O1,而现在误把O2O2作为折射光线,由于O1O1平行于O2O2,所以折射角没有改变,折射率不变。【答案】C二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分)6.在观察光衍射的实验中,分别观察到如图甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样,图中黑线为暗纹。那么障碍物应是()。A.乙图对应的是很小的不透明圆板B.甲图对应的是很大的不透明圆板C.乙图对应的是很大的中间有大圆孔的不透明挡板D.甲图对应的是很
6、大的中间有小圆孔的不透明挡板【解析】比较两图,它们的背景明显不同,甲图的背景为黑色阴影,说明障碍物应是很大的不透明圆板,中间有透光并且带有衍射图样的花纹,说明挡板的中间有小圆孔,D项正确;乙图的背景为白色,说明周围没有障碍物,中间有不透光圆形阴影,并且带有衍射图样的花纹,说明中间存在很小的不透明圆板,乙图正中央的小亮点是泊松亮斑,A项正确。【答案】AD7. “用双缝干涉测光的波长”的实验中,为使光屏上单色光的条纹间距减小些,可采用的措施是()。A.换用缝距大些的双缝片B.换用缝距小些的双缝片C.适当调大双缝与屏之间的距离D.适当调小双缝与屏之间的距离【解析】由公式x=可知,A、D选项正确。【答
7、案】AD8. 如图所示,两束不同的单色光P和Q,以适当的角度射向半圆形玻璃砖,其出射光线都是从圆心O点沿OF方向射出,则下列说法正确的是()。A.P光束在玻璃砖中的折射率大B.Q光束的频率比P光束的频率大C.P光束穿出玻璃砖后频率变大D.Q光束穿过玻璃砖所需时间长【解析】根据折射定律知Q相对P偏折更多,故Q光束在玻璃砖中的折射率更大,Q光束的频率更大,由于两光束在玻璃砖中的路程相等,v=,Q光束速率小,穿过的时间长,P、Q光束从玻璃砖进入空气中时,频率不变,波长会变长。【答案】BD三、填空与实验题(本题共2小题,共16分)9.(8分)如图甲所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,O
8、A是画在纸上的直线,他在直线OA的适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,按图甲所示放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。甲(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是。(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图甲所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图甲中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n=。【解析】(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像,就可以确定P3在折射光线上。(2)如图乙所示,光从玻璃射入空气的入射角为1=BOC,折射角为2=DOE,根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为n=,设半圆玻璃砖的半径为R,由几何知识
9、可得:sin 1=,sin 2=,从图中可以看出:=,代人数据联立解得:n=1.5。乙【答案】(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像(2)1.510.(8分)图甲是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置。测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2 m、双缝的距离为0.4 mm。图乙通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5、是明条纹的编号。图丙、丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图丙是测第1条明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为mm,图丁是测第4条明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为mm。根据上面测出的数据可知,被测光的波长为 nm。【解
10、析】 螺旋测微器的读数:0.5 mm+0.01 mm0.8=0.508 mm。读数:1.5 mm+0.01 mm0.9=1.509 mm。两相邻明条纹之间的间距为:x=mm=0.334 mm。由x=有= m=0.66810-6 m=668 nm。【答案】 0.5060.5091.5071.509665669四、计算题(共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜,回答以下两个问题。(1)用如图所示的装置检查平面时,是利用了哪两个表面反射光形成的
11、薄膜干涉图样?(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜,一般用折射率为1.38的氟化镁,为了使波长为5.5210-7 m的绿光在垂直表面入射时的反射光能发生干涉相抵消,所涂的这种增透膜的最小厚度是多少?【解析】(1)干涉图样是利用标准样板和被检查平面间的空气膜即b、c表面的反射光叠加形成的。(2)若绿光在真空中的波长为0,在增透膜中的波长为,由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得:n=即=,那么增透膜厚度h= m=110-7 m。【答案】(1)见解析(2)110-7 m12.(12分)如图甲所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角AOB=60。一束
12、平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB。(1)求介质的折射率。(2)折射光线中恰好射到M点的光线(填“能”或“不能”)发生全反射。甲【解析】(1)依题意画出光路图,如图乙所示。乙由几何知识可知入射角i=60,折射角r=30根据折射定律得n=代入数据解得n=。(2)如图丙所示,可知=30,所以不能发生全反射。丙【答案】(1)n=(2)不能13.(14分)如图甲所示,在MN的下方足够大的空间是玻璃介质,其折射率为n=,玻璃介质的上边界MN是屏幕。玻璃中有一正三角形空气泡,其边长l=40 cm,顶点与屏幕接触于C点,底边AB与屏幕平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,结果在屏幕MN上出现两个光斑。甲(1)画出光路图。(2)求两个光斑之间的距离L。【解析】(1) 激光射向AC边,同时发生反射和折射,画出光路图如图乙所示。乙(2)在界面AC,a光的入射角1=60由光的折射定律有=n代入数据求得折射角2=30由光的反射定律得反射角3=60由几何关系易得:ODC是边长为的正三角形,COE为等腰三角形,CE=OC=故两光斑之间的距离L=DC+CE=l=40 cm。【答案】(1)如图乙所示(2)40 cm
