1、选修34波与相对论考纲下载(9)光的折射定律折射率()(10)测定玻璃的折射率(实验、探究)()(11)光的全反射光导纤维()(12)光的干涉、衍射和偏振()(13)激光的特性及应用()(14)狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观与经典时空观的区别()(15)同时的相对性长度的相对性质能关系()(9)光的折射定律折射率()(10)测定玻璃的折射率(实验、探究)()(11)光的全反射光导纤维()(12)光的干涉、衍射和偏振()(13)激光的特性及应用()(14)狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观与经典时空观的区别()(15)同时的相对性长度的相对性质能关系()考向前瞻预计在2016年的高考中，
2、仍会以主干知识为考查重点，对振动和波的考查仍会以图像为主，考查简谐运动的特点和传播时的空间关系；对光学部分的考查仍会以几何光学中的光的折射率和光的全反射为重点，并且光学实验也是考查重点。第1节机械振动简谐运动 对应学生用书P194必备知识1概念质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(xt图像)是一条正弦曲线。2简谐运动的表达式xAsin(t)，其中A代表振幅，2f表示简谐运动振动的快慢，(t)代表简谐运动的相位，叫做初相位。3回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。(2)方向：时刻指向平衡位置。(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。4简谐运动的五个特征(1)运动学特
3、征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。(2)动力学特征Fkx，“”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。(3)运动的周期性特征相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。(4)对称性特征相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。如图11所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P(OPOP)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。图11振子由P到O所用时间等于由O到
4、P所用时间，即tPOtOP振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOPtPO。(5)能量特征振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。典题例析一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t0时刻振子的位移x0.1 m；t s时刻x0.1 m；t4 s时刻x0.1 m。该振子的振幅和周期可能为()A0.1 m， sB0.1 m,8 sC0.2 m， s D0.2 m,8 s思路点拨(1)题目中所对应的情况有几种可能？提示：由题目所给条件可知有两种可能。开始速度指向平衡位置。开始速度背离平衡位置。(2)请作出示意图，并在图中找出对应
5、几个时刻的振子位置。提示：解析选ACD若振子的振幅为0.1 m，(s)(n)T，则周期最大值为 s，A项正确，B项错；若振子的振幅为0.2 m，由简谐运动的对称性可知，当振子由x0.1 m处运动到负向最大位移处再反向运动到x0.1 m处，再经n个周期时所用时间为 s，则(n)T(s)，所以周期的最大值为 s，且t4 s时刻 x0.1 m，故C项正确；当振子由x0.1 m经平衡位置运动到x0.1 m处，再经n个周期时所用时间为 s，则(n)T(s)，所以此时周期的最大值为8 s，且t4 s时，x0.1 m，故D项正确。分析简谐运动的技巧(1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁
6、，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。另外，各矢量均在其值为零时改变方向。(2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。针对训练1(2014浙江高考)一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是()A0.5 s B0.75 sC1.0 s D1.5 s解析：选C由于振幅A为20 cm，振动方程为yA sin t(
7、从游船位于平衡位置时开始计时，)，由于高度差不超过10 cm时，游客能舒服登船，代入数据可知，在一个振动周期内，临界时刻为t1，t2，所以在一个周期内能舒服登船的时间为tt2t11.0 s，选项C正确。2(2014苏州模拟)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y0.1sin 2.5t，位移y的单位为m，时间t的单位为s。则()A弹簧振子的振幅为0.2 mB弹簧振子的周期为1.25 sC在t0.2 s时，振子的运动速度为零D在任意0.2 s时间内，振子的位移均为0.1 m解析：选C质点做简谐运动，振动方程为y0.1sin 2.5t，可读出振幅A0.1 m，故A错误；质点做简谐运动，振动方程为
8、y0.1sin 2.5t，可读出角频率为2.5，故周期T0.8 s，故B错误；在t0.2 s时，振子的位移最大，故速度最小，为零，故C正确；根据周期性可知，质点在一个周期内通过的路程一定是4A，但四分之一周期内通过的路程不一定是A，故D错误。简谐运动图像的应用 对应学生用书P195必备知识简谐运动的图像(1)振动图像表示的是简谐运动的质点偏离平衡位置的位移与时间的关系，是一条正弦(或余弦)曲线，如图12所示。图12(2)由振动图像可以确定质点振动的振幅和周期，以及任意时刻质点的位移、振动方向和加速度的方向。如图11所示，t1时刻质点P的运动方向沿 x轴负方向。典题例析(2012北京高考)一个弹
9、簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点。从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度。能正确反映振子位移x与时间t关系的图像是()图13思路点拨(1)具有沿x轴正方向最大加速度的位置？提示：振子在负的最大位移处。(2)具有沿x轴负方向的最大加速度的位置？提示：振子在正的最大位移处。(3)从平衡位置到最大位移处所用时间最少为多少？提示：周期。解析选A弹簧振子做简谐运动，由回复力公式Fkx，结合牛顿第二定律Fma可知，经四分之一的周期有沿x轴正方向的最大加速度，则其位移为负的最大值。t0时刻振子应该自平衡位置向x轴负向运动，故选项A正确。解决简谐运动图像问题应注
10、意三点(1)简谐运动的图像不是振动质点的轨迹，它表示的是振动物体的位移随时间的变化规律。(2)因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图像上总是指向t轴。(3)速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定，下一个时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就远离t轴，下一个时刻的位移如果减小，振动质点的速度方向就指向t轴。针对训练1(2014上海高考)质点做简谐运动，其xt关系如图14。以x轴正向为速度v的正方向，该质点的vt关系是()图14图15解析：选B位移时间图像切线斜率的绝对值表示质点的速度的大小，斜率的正负表示速度的方向，根据题图可知该质点在T内的速度先是反向加速再减速，接着正向加速再减速
11、，B项正确。2(2014徐汇区二模)如图16甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。以向左为正，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，则由图可知()图16At0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处Bt1.4 s时，振子的速度方向向右Ct0.4 s和t1.2 s时，振子的加速度相同Dt0.4 s到t0.8 s的时间内，振子的速度逐渐增大解析：选Dt0.2 s时，振子在O点左侧，故A错误；1.4 s时，振子在O点右方正向平衡位置移动，故速度方向向左，故B错误；0.4 s和1.2 s时振子分别到达正向和反向最大位置处，加速度大小相等，但方向相反，故C错误；0.4 s到0.8 s
12、内振子在向平衡位置移动，故振子的速度在增大，故D正确。单 摆 对应学生用书P196必备知识1单摆的振动可视为简谐运动的条件是最大摆角小于10。2单摆做简谐运动的周期公式：T2 。单摆做简谐运动的周期(或频率)跟振幅及摆球质量无关，摆长l指悬点到摆球重心的距离，g为单摆所在处的重力加速度。3秒摆的周期为2 s，根据单摆周期公式，可算得秒摆的摆长约为 1 m。典题例析(2014张掖模拟)如图17所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像，下列说法中正确的是()图17A甲、乙两单摆的摆长相等B甲摆的振幅比乙摆大C甲摆的机械能比乙摆大D在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆解析选ABD由图看出，两单摆的
13、周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式：T2 得知，甲、乙两单摆的摆长l相等，故A正确；甲摆的振幅为10 cm，乙摆的振幅为7 cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故B正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长也相等，但由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小，故C错误；在t0.5 s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，故D正确。对周期公式的理解(1)g为当地的重力加速度。(2)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点为摆球圆弧的圆心。(3)只要测出单摆的摆长l和周期T，就可以根据g42，求出当地的重力加速度g。针对训练
14、1(2014嘉定区二模)单摆做简谐运动，周期为T，若从平衡位置开始计时，此后回复力大小的变化情况是()A先减小后增大B经时为最大值C经T时为最大值 D经T时为最大值解析：选C小球若从平衡位置开始计时，其位移在前T内先增大，之后在T内位移减小，在T内反向增大，然后在TT时间内再减小，回复力Fkx，所以在T时刻回复力到达最大值。2(2014昆山模拟)如图18，房顶上固定一根长2.5 m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿下，细线下端系了一个小球(可视为质点)。打开窗子，让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅摆动，窗上沿到房顶的高度为1.6 m，不计空气阻力，g取10 m/s2，则小球从最左端运动到最右端的最短时间
15、为()图18A0.2 s B0.4 sC0.6 s D0.8 s解析：选B由单摆周期公式知，T12 0.6 s，T22 s，摆球从左到右的时间为t0.4 s。受迫振动和共振 对应学生用书P196必备知识1受迫振动(1)概念：系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动。(2)振动特征：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。2共振(1)概念：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象。(2)共振条件：驱动力的频率等于系统的固有频率。(3)特征：共振时振幅最大。(4)共振曲线：如图19所示。图193自由振动、受迫振动和共振的关系比较振动项目自由振动受迫振动共振受力情况仅
16、受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即TT驱或ff驱T驱T0或f驱f0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆 (5)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等典题例析如图110所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是()图110A只有A、C的振动周期相等BC的振幅比B的振幅小CC的振幅比B的振幅大DA、B、C的振动周期相等解析选CDA振动后，水平细绳上驱动力的周期TA2 ，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于A施
17、加的驱动力的频率，所以TATBTC，而TC固2 TA, TB固2 TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正确。对共振的理解 (1)共振曲线：如图111所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f0的振动系统受迫振动其振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当ff0时，振幅A最大。图111(2)受迫振动中系统能量的转化：做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换。针对训练1(2014海淀区模拟)如图112所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8 Hz，乙弹簧振子的固有周期为72 Hz，
18、当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是()图112A甲的振幅较大，且振动频率为8 HzB甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz解析：选B支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，甲、乙两个弹簧振子都做受迫振动，它们振动的频率都等于驱动力的频率9 Hz，由于甲的频率接近于驱动力的频率，所以甲的振幅较大，故B正确。2.单摆M、N、O、P自由振动时，振动图像分别如图114甲、乙、丙、丁所示。现将单摆M、N、O、P悬挂在如图113所示支架的细线上，并保持各自的摆
19、长不变，使其中一个单摆振动，经过足够长的时间，其它三个都可能振动起来。不计空气阻力。下列判断正确的是()图113图114A若使M振动起来，P不会振动B若使N振动起来，稳定时N振动的周期仍小于O振动的周期C若使P振动起来，稳定时M比N的振幅大D若使O振动起来，稳定时M的振动周期等于3 s解析：选CD若使M振动起来，其他小球也会振动，做受迫振动，故A错误；受迫振动的周期等于驱动力的周期，故B错误；若P振动起来，由于M的固有周期与驱动力的周期相同，M发生共振，稳定时M比N的振幅大，故C正确；O的周期为3 s，使O振动起来，M做受迫振动，则周期为3 s，故D正确。课时跟踪检测 一、单项选择题1(201
20、4南京模拟)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A加大飞机的惯性B使机体更加平衡C使机翼更加牢固 D改变机翼的固有频率解析：选D当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅较大，因此要减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频率，选D。2.(2013江苏高考)如图1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为()图1A1 Hz B
21、3 HzC4 Hz D5 Hz解析：选A弹簧振子做受迫振动，因此振动频率等于驱动力的频率，即为1 Hz，A项正确。3.如图2所示是弹簧振子的振动图像，由此图像可得，该弹簧振子做简谐运动的公式是()图2Ax2sin(2.5t) cmBx2sin(2.5t) cmCxsin(2.5t) cmDx2sin 2.5t cm解析：选D由图像可知：A2 cm， rad/s2.5 rad/s，0 rad/s。所以x2sin 2.5t cm，D正确。4劲度系数为20 N/cm的弹簧振子，它的振动图像如图3所示，在图中A点对应的时刻()图3A振子所受的弹力大小为0.5 N，方向指向x轴的负方向B振子的速度方向指
22、向x轴的正方向C在04 s内振子做了1.75次全振动D在04 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0解析：选B由题图可知A在t轴上方，位移x0.25 cm，所以弹力Fkx5 N，即弹力大小为5 N，方向指向x轴负方向，选项A错误；过A点作图像的切线，该切线与x轴的正方向的夹角小于90，切线斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，故选项B正确；t0、t4 s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在04 s内完成两次全振动，选项C错误；由于t0时刻和t4 s时刻振子都在最大位移处，所以在04 s内振子的位移为零，又由于振幅为0.5 cm，在04 s内振子完成了2次全振动，所以在这段
23、时间内振子通过的路程为240.5 cm4 cm，故选项D错误。综上，应选B。5.如图4所示，物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，弹簧的劲度系数为k。当连接A、B的绳突然断开后，物体A将在竖直方向上做简谐运动，则A振动的振幅为()图4A. B.C. D.解析：选A在物体A振动的平衡位置处，弹簧弹力和A物体重力相等。物体B将A拉至平衡位置以下最大位移x处，故物体A振动的振幅为，A正确。6装有砂粒的试管竖直静止浮于水面，如图5所示。将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向，则以下图6中描述试管振动
24、的图像中可能正确的是()图5图6解析：选D装有砂粒的试管受到重力和浮力作用，竖直提起少许时，浮力小于重力，合力向下。试管释放时，试管处于最高点(正方向最大位移处)，将在合力作用下向下(负方向)做加速运动 ，之后试管将做简谐运动，故试管的振动图像中0时刻位移为正方向最大值，只有选项D正确。二、多项选择题7甲、乙两人观察同一单摆的振动，甲每经过3.0 s观察一次摆球的位置，发现摆球都在其平衡位置处；乙每经过4.0 s观察一次摆球的位置，发现摆球都在平衡位置右侧的最高处，由此可知该单摆的周期可能的是()A0.5 s B1.0 sC1.5 s D2.0 s解析：选ABD根据甲每经过3.0 s观察一次摆
25、球的位置，发现摆球都在其平衡位置处，可知3.0 s是半周期的整数倍，即n1T/23.0 s；说明周期T s(n11,2,3)。根据乙每经过4.0 s观察一次摆球的位置，发现摆球都在平衡位置右侧的最高处可知4.0 s是周期的整数倍，即n2T4.0 s；说明周期T s(n21,2,3)。综合上述可知，说明周期可能是2 s,1 s,0.5 s，不可能的是1.5 s。8.(2014山西太原期末)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其位移x随时间t变化的关系为xAsin t，振动图像如图7所示，下列说法正确的是()图7A弹簧在第1 s末与第3 s末的长度相同B简谐运动的圆频率是 rad/sC第3 s末振子
26、的位移大小为AD从第3 s末到第5 s末，振子的速度方向发生变化解析：选ABC由振动图像可知，弹簧在第1 s末与第3 s末的位移相同，弹簧长度相同，选项A正确；由振动图像可知，振动周期为8 s，简谐运动的圆频率是 rad/s，选项B正确；第3 s末振子的位移大小为xAsin tAsin(3)A，选项C正确；从第3 s末到第5 s末，振子的速度方向不发生变化，选项D错误。9弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中()A振子所受的回复力逐渐减小B振子离开平衡位置的位移逐渐增大C振子的速度逐渐增大D振子的加速度逐渐减小解析：选ACD在振子向着平衡位置运动的过程中，振子离开平
27、衡位置的位移逐渐减小，所受的回复力逐渐减小，加速度逐渐减小，在此过程中弹簧的弹性势能部分转化为振子的动能，振子的速度增大，动能增大。故A、C、D正确，B错误。10.(2014青岛模拟)弹簧振子做简谐运动的图像如图8所示，下列说法正确的是()图8A在第5秒末，振子的速度最大且沿x方向B在第5秒末，振子的位移最大且沿x方向C在第5秒末，振子的加速度最大且沿x方向D在0到5秒内，振子通过的路程为10 cm解析：选BCD由题图可知第5秒末时，振子处于正的最大位移处，此时有负方向的最大加速度，速度为零，故B、C正确，A错误；在0到5 s内，振子经过个全振动，路程为5A10 cm，位移为A2 cm，故D正
28、确。三、非选择题11一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示振动方程并画出相应的振动图像。解析：简谐运动振动方程的一般表示式为xAsin(t0)，根据题给条件有：A0.08 m，2f，所以x0.08sin(t0) m，将t0时x00.04 m代入得0.040.08sin 0，解得初相0或0，因为t0时，速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取0，所求的振动方程为x0.08sin(t) m，对应的振动图像如图所示。答案：x0.08sin(t)m图见解析12(2014无锡质检)弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C
29、两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.2 s时，振子速度第一次变为v；在t0.5 s时，振子速度第二次变为v。(1)求弹簧振子振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s内通过的路程；(3)若B、C之间的距离为25 cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图像。解析：(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得：T0.52 s1.0 s(2)若B、C之间距离为25 cm，则振幅A25 cm12.5 cm振子4.0 s内通过的路程s412.5 cm200 cm(3)根据xAsin t，A12.5 cm
30、，2得x12.5sin 2t(cm)。振动图像为答案：(1)1.0 s(2)200 cm(3)x12.5sin 2t(cm) 图见解析第2节机械波机械波 对应学生用书P197必备知识1机械波的形成和传播(1)产生条件有波源。有介质，如空气、水、绳子等。(2)传播特点传播振动形式、能量和信息。质点不随波迁移。介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。2机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等典题例析(2013全国卷改编)如图21所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两
31、点的间距依次为2 m、4 m和6 m。一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()图21A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD在4 st1 m，求这列波的波速v。图13解析：由A、B两点振动图像可知，该波的振动周期T4103 s若波由A向B传播dn111.5 m又1 m所以1 m2 m传播速度v1 m/s500 m/s若波由B向A传播dn221.5 m又1 m所以26 m或21.2 m传播速度v21 500 m/s
32、或v2300 m/s。答案：500 m/s1 500 m/s300 m/s第3节光的折射_全反射光的折射 对应学生用书P201必备知识1光的折射光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象。2折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。(2)表达式：n12，式中n12是比例常数。(3)光的折射现象中，光路是可逆的。图313折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率。(2)定义式：n。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。
33、(3)折射率和光速的关系：折射率与光在介质中传播的速度有关，当c为真空中光速，v为介质中光速时：n。式中c3108 m/s，n为介质的折射率，总大于1，故光在介质中的传播速度必小于真空中的光速。4对折射率的理解(1)公式n中，不论是光从真空射入介质，还是从介质射入真空，1总是真空中的光线与法线间的夹角，2总是介质中的光线与法线间的夹角。(2)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关。(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质。(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速
34、、波长不同，但频率相同。典题例析一半圆柱形透明物体横截面如图32所示，底面AOB镀银(图中粗线)，O表示半圆截面的圆心，一束光线在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点射出，已知光线在M点的入射角为30，MOA60，NOB30。求：图32(1)光线在M点的折射角；(2)透明物体的折射率。思路点拨(1)如何确定透明物体内的折射光线和反射光线？提示：可先找出M点关于AOB平面的对称点，再确定反射光线和折射光线。(2)如何确定透明物体的折射率？提示：根据光路图确定光线在M点的折射角，由n可求出透明物体的折射率。解析(1)如图所示，透明物体内部的光路为折线MPN，Q、M点相对于底面EF对称，Q、P
35、和N三点共线。设在M点处，光的入射角为1，折射角为2，OMQ，PNF。根据题意有30由几何关系得PNOPQO2，所以260且2由式得215。(2)根据折射率公式有n由式得n1.932。答案(1)15(2)(或1.932)光的折射问题的规范求解(1)一般解题步骤：根据题意准确作出光路图，注意作准法线。利用数学知识找到入射角和折射角。利用折射定律列方程。(2)应注意的问题：根据折射定律和入射光线画出折射光线，找到入射角和折射角，要注意入射角、折射角是入射光线、折射光线与法线的夹角。应用公式n时，一定要确定准哪个角在分子上，哪个角在分母上。注意在折射现象中，光路是可逆的。针对训练1(2014贵港模拟
36、)如图33所示，AOB为等边三角形玻璃砖，边长为 m，OM为AOB的角平分线，一束平行于OM的单色光在空气中由OA边射入玻璃砖，进入玻璃砖的折射光线恰好与OB平行，已知空气中的光速为3108 m/s，则通过M点的折射光线在玻璃砖中的传播时间为()图33A0.5108 sB1.0108 sC0.5109 s D1.0109 s解析：选A作出光路图，如图所示。由几何知识可知，入射角i60，折射角r30根据折射定律得：n光在玻璃砖中的传播速度v m/s108 m/s由几何知识得知折射光线在玻璃砖中的传播距离：x m所以传播时间：t0.5108 s。2.如图34所示，两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质
37、，一束光线与上表面成30角入射，在右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑，A、B间距为8 cm，已知玻璃砖的折射率为，画出形成两光斑的光路图。并求此玻璃砖的厚度d。图34解析：光路图如图所示。入射角i60，由折射定律nsin i/sin r解得r30。由几何关系，CEtan 30AB，且CE2dtan r，联立解得d12 cm。答案：光路图见解析12 cm全反射 对应学生用书P202必备知识1全反射(1)条件：光从光密介质射入光疏介质。入射角等于或大于临界角。(2)现象：折射光完全消失，只剩下反射光。(3)临界角：折射角等于90时的入射角，用C表示，sin C。2全反射的理解(1)如果光线从光疏介
38、质进入光密介质，则无论入射角多大，都不会发生全反射现象。(2)光的全反射现象遵循光的反射定律，光路是可逆的。(3)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射。当折射角等于90时，实际上就已经没有折射光了。(4)全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射。3光的色散(1)定义：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，如图35所示，光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是橙、
39、黄、绿、青、蓝等色光。图35(2)白光的组成：光的色散现象说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种单色光组成的。典题例析(2013全国卷)图36所示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为c。图36(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。思路点拨(1)要使光线传播到另一端面，光线在玻璃丝内壁上应满足什么条件？提示：应发生全反射。(2)在什么情况下光线从AB端面传播到另一端面所需时间最长？提示：光线在玻璃丝
40、中刚好发生全反射。解析(1)设光线在端面AB上C点入射，入射角为i，折射角为r，如图所示，由折射定律有sin insin r设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有式中，是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角，它满足nsin 1由几何关系得r90由式得sin i。(2)光在玻璃丝中传播速度的大小为v光速在玻璃丝轴线方向的分量为vzvsin 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为T光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，由式得Tmax。答案(1)sin i(2)全反射的有关现象及应用(1)海水浪花呈白色、玻璃
41、(水)中气泡看起来特别亮、沙漠蜃景、夏天的柏油路面看起来“水淋淋”的、海市蜃楼、钻石的夺目光彩、水下灯照不到整个水面、全反射棱镜(如图37所示)等。图37(2)光导纤维：结构：简称光纤，是一种透明的玻璃纤维丝，如图38所示，直径在几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成，内芯的折射率大于外套的折射率，即内芯是光密介质，外套是光疏介质。原理：光在光纤的内芯中传播，每次射到内、外层的界面上时，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。图38针对训练1(2014四川高考)如图39所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则()图39A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B小球所发的
42、光能从水面任何区域射出C小球所发的光从水中进入空气后频率变大D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大 解析：选D发光小球沿水平方向发出的光，均能射出玻璃缸，不发生全反射，选项A错误；小球发出的光射到水面上时，当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，选项B错误；光的频率由光源决定，光由一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，选项C错误；根据n，光在水中的传播速度较小，选项D正确。2.一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图310所示。玻璃的折射率为n。图310(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的
43、最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。解析：(1)在O点左侧，设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角，则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图甲所示，由全反射条件有sin 甲由几何关系有OERsin 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l2OE联立式，代入已知数据得lR。(2)设光线在距O点R的C点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系及式和已知条件得60乙光线在玻璃砖内会发生三次全反射。最后由G点射出，如图乙所示，由反射定律和几何关系得OGOCR射到G点的光有一
44、部分被反射，沿原路返回到达C点射出。答案：(1)R(2)见解析平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体 对应学生用书P203必备知识类别项目平行玻璃砖三棱镜圆柱体(球)结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆对光线的作用通过平行玻璃砖的光线不改变传播方向，但要发生侧移通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向棱镜底面偏折圆界面的法线是过圆心的直线，经过两次折射后向圆心偏折应用测定玻璃的折射率全反射棱镜，改变光的传播方向改变光的传播方向典题例析(2014海口模拟)如图311所示，两块相同的玻璃等腰三棱镜ABC置于空气中，两者的AC面相互平行放置，由红光和蓝光组成的细光束平行于BC面从P点射入，
45、通过两棱镜后，变为从a、b两点射出的单色光，对于这两束单色光说法不正确的是()图311A从a射出的光在玻璃中传播速度比从b射出的光大B从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光C从a射出的光在玻璃中的折射率比从b射出的光大D从a、b两点射出的单色光仍平行，且平行于BC解析选C偏折角大的光折射率大，故从a点射出的折射率小，从b点射出的折射率大，根据公式v分析可知，从a点射出的光传播速度比从b射出的光大，故A正确，C错误；红光的折射率小于蓝光的折射率，光线经过三棱镜ABC后红光的偏折角小于蓝光的偏折角，进入三棱镜CBA后，从a点射出的为红光，从b点射出的为蓝光，故B正确；根据光路可逆性原理，分析可知：
46、从a、b两点射出的单色光仍平行，而且平行于BC，故D正确。各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率低高同一介质中的折射率小大同一介质中速度大小波长大小临界角大小通过棱镜的偏折角小大针对训练1(2014福建高考)如图312，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是()图312解析：选A光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故B项错；由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，D项错；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，C项错，故A项对。2(2014惠安模拟)有a、b两
47、束单色光从空气中平行照射在平行玻璃砖上，它们经玻璃折射后射入空气的光线如图313所示。则有关a、b光的说法正确的是()图313A在玻璃中传播时a光的速度较大B在同一双缝干涉实验装置发生干涉时a光的干涉条纹间距较大C从同一介质射向空气时a光发生全反射的临界角较小Db光在真空中的传播速度较大解析：选C根据光路图知，a光的偏折程度大于b光，则a光的折射率大于b光的折射率，根据v，可知a光在玻璃中传播的速度较小，故A错误；光的折射率大，则频率大，波长小，则a光的波长小，根据双缝干涉条纹间距公式x知，a光的干涉条纹间距较小，故B错误；a光的折射率大，根据sin C，则知a光的全反射的临界角较小，故C正确
48、；所有色光在真空中的传播速度都相等，故D错误。课时跟踪检测 一、单项选择题1.(2014中山模拟)如图1所示，红色细光束a射到折射率为的透明球表面，入射角为45，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线 a与出射光线b之间的夹角为()图1A30B45C60 D75解析：选A由折射定律有，得折射角30。画出光路图，由几何关系知，夹角30，选项A正确。2(2013福建高考)一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜。下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是()图2解析：选B红光和紫光的折射率不同，红光的折射率较小，对比各选项中的图像可知选B。3(
49、2014浙江五校联考)如图3所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角AOB60，一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰好平行于OB，以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是()图3A.，不能发生全反射 B.，能发生全反射C.，不能发生全反射 D.，能发生全反射解析：选A画出光路图，并根据几何关系标出角度，如图所示，由图可知，介质的折射率n；因为sin 30sin C，所以折射光线中恰好射到M点的光线不能发生全反射，选项A正确。4.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能将车灯照射出去的光逆向返回，标志牌上
50、的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图4所示，反光膜内均匀分布着直径为10 m的细玻璃珠，所用玻璃的折射率为，为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行，那么第一次入射时的入射角是()图4A60 B45C30 D15解析：选A设入射角为i，折射角为，作出光路图如图所示。因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i2，根据折射定律有，所以30，i260。5.一个等腰直角三棱镜的截面如图5所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQAB(图中未画光在棱镜内的光路)。如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面
51、AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线()图5A仍从Q点射出，出射光线平行于ABB仍从Q点射出，出射光线不平行于ABC可能从Q点射出，出射光线平行于ABD可能从Q点射出，出射光线平行于AB解析：选D将蓝光换成绿光，其折射率变小，在AC面的折射角变大，光路如图所示，可能从Q点射出且平行于AB，故D正确。6.如图6所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则圆弧AB上有光透出部分的弧长为()图6A.R B.RC.R D.R解析：选B作出如图所示的几何光路图，其中
52、N点为从O点入射的折射光线，故圆弧NB段没有光线从AB圆弧射出，由折射定律n可知，即BON30。若在圆弧AB上的M点，折射光线发生了全反射，由sin C可得C45，由几何关系则有AOM90453015，所以圆弧AB上有光透出的长度为s2RR，正确选项为B。二、多项选择题7.(2014丹阳模拟)如图7为一直角棱镜的横截面，bac90，abc60，一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线()图7A从ab面射出B从ac面射出C从bc面射出，且与bc面斜交D从bc面射出，且与bc面垂直解析：选BD由棱镜材料的折射率n可知，全反
53、射临界角为45，平行细光束在ab面上入射角为60，大于临界角，发生全反射，反射光在ac面上入射角为30，小于临界角，既有反射又有折射，光线在bc面上垂直出射，选项B、D正确。8(2013天津高考)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图8，O点为圆心，OO为直径MN的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO夹角较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大角，当时，光屏NQ区域A光的光斑消失，继续增大角，当时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则()图8A玻璃砖对A光的折射率比对B光的大BA光在玻璃砖中传播速度比B光的大C时，光屏上只有1个
54、光斑D时，光屏上只有1个光斑解析：选AD当较小时，屏上NQ区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射程度不同的结果，当时NQ区域A光消失，说明A光发生了全反射，A光发生全反射的临界角为，同理，B光发生全反射的临界角为，由于，由n可知，B光的折射率小，A项正确；由v可知，B光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B项错误；时，NQ区域只有一个光斑，而由于光的反射，在NP区域还有一个光斑，时，两种单色光全部发生全反射，在NQ区域没有光斑，在NP区域有一个由全反射形成的光斑，D项正确。9光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知()A折射现象的出现不能说明光是纵波B光总会分为反射光和折射光C折射光与入
55、射光的传播方向可能是相同的D光的反射光线、折射光线与入射光线不可能同线解析：选AC光属于电磁波，是一种横波，另外光的折射现象的出现不能说明光是纵波，故A选项正确；当光从光密介质射向光疏介质，且入射角足够大时，会在分界面处发生全反射现象，此时只有反射光线而折射光线消失，故B选项错误；当光垂直射到两种不同介质的分界面时，折射光线与入射光线的传播方向是相同的，光的反射光线、折射光线与入射光线同线，故C选项正确，D选项错误。10.如图9所示，一束光从空气中射向折射率为n的某种玻璃的表面，1表示入射角，则下列说法中正确的是()图9A当145时会发生全反射现象B只有当190时才会发生全反射C无论入射角1是
56、多大，折射角2都不会超过45D欲使折射角230，应以145的角度入射解析：选CD发生全反射现象的条件是：光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角，所以，选项A、B均错误；由折射率n可知，当入射角最大为90时，折射角245，所以C正确；由折射率n可知，选项D正确。三、非选择题11(2014昆明调研)如图10所示，ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n2，AC为一半径为R的圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形，在D处有一点光源。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，求这部分光照射圆弧AC的弧长
57、。图10解析：设该种材料的临界角为C，则：sin C1/n，解得C30。如图所示，若沿DE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则：ADF30。同理，若沿DG方向射入的光线刚好在BC面上发生全反射，则：CDG30。因此FDH30。据几何关系可得：弧长FH2R，解得：弧长FHR/6。答案：R/612(2013宝鸡检测)如图11所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点A。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点P与原来相比向左平移了3.46 cm ，
58、已知透明体对光的折射率为。图11(1)透明体的厚度为多大？(2)光在透明体里运动的时间多长？解析：(1)由n，得30设透明体的厚度为d，由题意及光路有2dtan 602dtan 30s解得d1.5 cm。(2)光在透明体里运动的速度v光在透明体里运动的路程s2故光在透明体里运动时间t s21010 s。答案：(1)1.5 cm(2)21010 s第4节光的波动性_电磁波_相对论光的干涉 对应学生用书P204必备知识1产生条件(1)两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样。(2)将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源，双缝干涉和薄膜干涉都是用此方法获得相干
59、光源。2两种典型的干涉(1)杨氏双缝干涉：原理如图41所示。图41明、暗条纹的条件：()单色光：形成明暗相间的条纹，中央为明条纹。a光的路程差r2r1k(k0,1,2)，光屏上出现明条纹。b光的路程差r2r1(2k1)(k0,1,2)，光屏上出现暗条纹。()白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色(填写颜色)。条纹间距公式：x。(2)薄膜干涉：相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等。应用：增透膜，利用光的干涉检查平整度。典题例析(2014镇江二模)下列属于光的干涉现象的是()图42解析选BC图A是单缝衍射现象，
60、故A错误；图B是利用光的干涉现象检查平面的平整度，故B正确；肥皂膜在火焰的照射下呈现明暗相间的条纹是因为薄膜干涉现象，故C正确；通过三棱镜出现光的色散，是光的折射现象，故D错误。薄膜干涉现象1如图43所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。图432光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA和后表面BB分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。3原理分析(1)单色光在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差r等于波长的整数倍，rn(n1,2,3)，薄膜上出现亮条纹。在Q处，两列反射回来的光波的路程差r等于半波长的奇数倍，r(2n1)(n0,1,2,3)，薄膜上出现暗条纹。
61、(2)白光：薄膜上出现水平彩色条纹。4应用用干涉法检查平面的平整程度，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。针对训练1(2014江苏高考)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图44甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是()图44A减小光源到单缝的距离B减小双缝之间的距离C减小双缝到光屏之间的距离D换用频率更高的单色光源解析：选B根据条纹间距公式x可知，若增大条纹间距，可以采取的措施有：换用波长更长、频率更低的单色光源，减小双缝间的距
62、离d，增大双缝到屏的距离l，故选项B正确。2(2014宿迁二模)关于物理原理在技术上的应用，下列说法中正确的是()A激光全息照相是利用了激光相干性好的特性B3D电影是利用了光的干涉特性C摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性D红外遥感是利用了红外线具有显著热效应的特性解析：选AD激光全息照相是利用了激光相干性好，获得两频率相同的光，从而进行光的干涉，故A正确；3D电影是利用了光的偏振现象，出现立体画面，故B错误；镜头镀膜增透是利用了光的干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射能力，故C错误；红外遥感是利用了红外线的热效应显著与穿透能力强，故D正确。光的衍射 对应学生用书P205必备知识1光的衍射光
63、绕过障碍物偏离直线传播的现象。2发生明显衍射的条件只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。3衍射条纹的特点(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹。(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明(选填“透明”或“不透明”)的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)。典题例析(2014成都模拟)下图所示为条纹总宽度相同的4种明暗相间的条纹，其中有两种是红光、
64、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样，还有两种是黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹)。则图中从左向右排列，亮条纹的颜色依次是()图45A红黄蓝紫B红紫蓝黄C蓝紫红黄 D蓝黄红紫解析选B双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度。衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距。根据此特点知(1)(3)是干涉条纹，(2)(4)是衍射条纹。根据x知，波长越长，干涉条纹间距越大，知(1)条纹是红光照射产生，(3)条纹是蓝光照射产生。波长越长，衍射条纹间距越大，知(2)是紫光照射产生，(4)是黄光照射产生。故B正确，A、C、D错误。单缝衍射与双缝干涉的比较两种现
65、象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都是明暗相间的条纹针对训练1(2014盐城二模)下列说法正确的是()A用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象B一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分解为各种单色光是光的衍射现象C在高速运动飞船中的人看到地面任意两点距离均变短D红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度解析：选AD标准平面检查光学平面的平整程度，是利用标准平面与检查平面所形成的空气薄层，根据光的干涉原理，从而检
66、查平面是否平整，故A正确；白光通过玻璃三棱镜折射后，因折射率的不同，则分解为各种单色光，是光的折射现象，故B错误；高速运动飞船中的人，看到地面沿着速度方向的两点距离才变短，故C错误；根据v，且红光在水中的折射率小于紫光，则红光在水中传播的速度大于紫光在水中传播的速度，故D正确。2(2014广安模拟)在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。光盘截面示意如图46所示，若入射的红、蓝混合激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向。下列说法中正确的是()图46A图中光束是蓝光，光束是红光B对同一小孔，的衍射现象更
67、明显C在透明介质层中光束比光束传播更快D若光束、从透明介质层以相同逐渐增大的入射角射向空气中，则先发生全反射解析：选A光的偏折程度较大，则其折射率较大，因为蓝光的折射率大于红光的折射率，所以是蓝光，是红光，故A正确；光的折射率较小，频率较小，波长较长，波动性较强，所以光衍射更明显，故B错误；根据v知，蓝光的折射率大，在介质中的速度小，则光束比光束传播速度更慢，故C错误；根据sin C知，蓝光的折射率大，临界角小，增大入射角，蓝光先发生全发射，即先发生全反射，故D错误。光的偏振现象 对应学生用书P206必备知识1偏振光波只沿某一个特定的方向振动。2自然光太阳、电灯等普通光源发出的光，在垂直于传播
68、方向的平面内，光波可以沿任何方向振动，光振动在平面内的分布是大致均匀的，所以不显示偏振性，这种光叫做自然光。3偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿某一方向振动的光。光的偏振证明光是横波。自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。4偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器。第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器。(2)自然光射到两种介质的交界面上时，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。5偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充
69、分说明了光是波，但不能确定光波是横波还是纵波。光的偏振现象说明了光波是横波。(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等。典题例析关于光的偏振现象，下列说法中正确的是()A偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同B自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光C光的偏振现象说明光是一种纵波D照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用解析选B自然光是在垂直于传播方向上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，不是偏振光，故A错误；自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，都是一定程度的偏振光，所以B正确；光的偏振现象说明光是一种横波，故C错误；照相机的增透膜，使得反射光发生干
70、涉从而使其减弱，所以反射光的光程差等于光在增透膜的波长的，故D错误。自然光和偏振光的比较自然光(非偏振光)偏振光光的来源直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光光的振动方向在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向针对训练1(2014浙江二模)关于生活中光的现象，下列说法正确的是()A水面上的油膜呈现出彩色是由于光的折射而发生的B通过眼镜片边缘观察日光灯可看到彩色干涉条纹C应用光的多普勒效应能够判断出其他星球是靠近还是远离我们D拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析：选C水面上的
71、油膜呈现出彩色是由于油膜上下表面反射回来的光发生干涉而形成的，故A错误；通过眼镜片边缘观察日光灯可看到彩色条纹，这是光的色散现象，故B错误；应用光的多普勒效应能够判断出其他星球是靠近还是远离我们，C正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片使反射减弱，但不能增加透射光的强度，故D错误。2(2012江苏高考)如图47所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()图47AA、B均不变BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变解析：选C白炽灯发出的光为自然光，含各个方向的偏振光，且各个方向的偏振光
72、的强度都相同，偏振片P和Q都只允许特定方向的偏振光通过，不管偏振片P旋转到任何位置都有光线通过，而且强度不变，所以A点的光的强度不变，当自然光通过偏振片P后变为偏振光，再通过偏振片Q，旋转偏振片P，当偏振片P和Q允许通过的方向相同，则B点最亮，当偏振片P和Q允许通过的方向垂直时，B点最暗，所以B点光的强度会发生变化。所以只有C正确。电磁场与电磁波 对应学生用书P207必备知识1电磁波的产生(1)麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。(2)电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。(3)电磁波：电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁
73、波。电磁波是横波，在空间传播不需要介质。真空中电磁波的速度为3108 m/s。vf对电磁波同样适用。电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。2电磁波的发射与接收(1)发射电磁波的条件：要有足够高的振荡频率；电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。(2)调制有调幅和调频两种方式，解调是调制的逆过程。(3)电磁波谱：定义：按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和射线，形成电磁波谱。电磁波谱的特性、应用：电磁波谱频率/Hz真空中波长/m特性应用递变规律无线电波31011103波动性强，易发生衍射无线电技术红外线10111015103107热效应红外线
74、遥感可见光1015107引起视觉照明、摄影紫外线10151017107109化学效应、荧光效应能杀菌医用消毒、防伪X射线101610191081011贯穿性强检查、医用透视射线10191011贯穿本领最强工业探伤、医用治疗典题例析(2014攀枝花三模)关于电磁波下列说法正确的是()A变化的磁场一定能产生电磁波B把传送信号“加”到载波上的过程叫调谐C高速运动的电磁波源发出的电磁波传播速度可以大于真空中的光速D电磁波在真空中传播时它的电场与磁场相互垂直且与传播方向垂直解析选D 根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场周围会产生周期性变化磁场，而周期性变化的磁场周围又会产生周期性变化的电场，这种变化
75、的电场和变化的磁场交替产生，由近及远的传播，从而形成电磁波。而均匀变化的电场产生恒定的磁场，恒定的磁场不会产生电场，故变化的磁场不一定能产生电磁波，故A错误；把传送信号“加”到载波上的过程叫调制，故B错误；根据狭义相对论可知，任何物体的运动速度都不可能超过光速，故C错误；电磁波是横波，其中电场和磁场的方向处处相互垂直，且与传播方向垂直，故D正确。电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波研究对象电磁现象力学现象产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生波的特点横波纵波或横波波速在真空中等于光速(很大)(c3108 m/s)在空气中不大(如声波波速一般为340 m/s)介质需要不需要
76、介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)能量传播电磁能机械能针对训练1(2014四川高考)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是()A电磁波不能产生衍射现象B常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析：选C干涉、衍射是波所特有的现象，所以电磁波能产生衍射现象，选项A错误；常用的遥控器是通过发出红外线来遥控电视机的，选项B错误；利用多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的速度，选项C正确；根据光速不变原理，在不同的惯性系中，光速是相同的，选项D错误。2(
77、2014上海高考)下列电磁波中，波长最长的是()A无线电波B红外线C紫外线 D射线解析：选A题中电磁波按照波长由长到短的顺序，依次是：无线电波、红外线、紫外线、射线，故选A。 相对论 对应学生用书P208必备知识1狭义相对论的基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。2时间和空间的相对性(1)时间间隔的相对性：t。(2)长度的相对性：ll0 。3相对论的速度变换公式u。4相对论质量m。5质能方程Emc2。典题例析(2011江苏高考)如图48所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C。假想有一
78、列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是()图48A同时被照亮BA先被照亮CC先被照亮 D无法判断解析选C因列车沿AC方向以接近光速行驶，根据“同时”的相对性，即前边的事件先发生，后边的事件后发生，可知C先被照亮，C正确。1速度变换公式u。若uvc时，uc，从而证明了光速是速度的极限，也反证了光速不变原理。2相对论质量m从上式可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量。3质能方程Emc2。含义：反映物体质量和能量之间的关系。由此会有两种能量表达：静止时的能量和运动时的能量；两能量之差就是物体的动能Ek，
79、即EkEE0。针对训练1(2014南京三模)下列说法中正确的是()A频率相同的两列波叠加时，振动最强区域的质点位移总是最大B雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象C利用多普勒效应的原理，可以测量运动物体的速度D在接近光速运动的列车中，车上的人看到车头与车尾同时发生的事件，而静止在地面上的人认为车头事件先发生解析：选C频率相同的两列波叠加时，振动最强区域的质点的振幅最大，位移是随着时间周期性变化的，不总是最大，故A错误；雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉造成的，故B错误；多普勒效应中相互靠近时接收到的频率增加，相互远离时接收到的频率减小，利用多普勒效应
80、的原理，可以测量运动物体的速度，故C正确；在接近光速运动的列车中，车上的人以车为参考系，看到车头与车尾同时发生的事件，而静止在地面上的人以自己为参考系，光速是不变的，故认为车尾事件先发生，故D错误。2(2014盐城三模)下列各选项中，不属于狭义相对论内容的是()A光子的能量与光的频率成正比B物体的质量随着其运动速度的增大而增大C在不同的惯性参考系中，时间间隔具有相对性D在不同的惯性参考系中，长度具有相对性解析：选AA选项是爱因斯坦的光子说，与相对论无关。B、C、D选项是狭义相对论的质量、时间、长度效应中所描述的对象。课时跟踪检测 一、单项选择题1.(2014闸北区二模)用图1所示的实验装置在暗
81、室中探究光的性质，左侧是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，右侧是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，下列说法中正确的是()图1A条纹呈黄白相间B条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定C酒精灯火焰发出两种不同颜色的光照射到薄膜上，形成干涉条纹D在图示的情况下，从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到衍射条纹解析：选B观察的干涉图样的颜色是明暗相间的干涉图样，不是黄白相间，故A错误；薄膜干涉是前后两面反射的光程差造成的，则条纹形成的分布情况由薄膜的厚度决定，故B正确；酒精灯火焰发出的光照射到薄膜上，由膜前后表面反射，获得两种相同频率的光(颜色相同)，从而进行叠加，形成干涉条纹，故C错误；观察到干涉图样是因
82、为薄膜的前后面反射的光程差造成的，应在酒精灯的同侧观察，且观察到的不是衍射条纹，故D错误。2.(2014四川模拟)如图2所示，一束光从空气射入矩形玻璃砖上表面的O点，进入玻璃砖后分成a、b两束单色可见光，则()图2Aa光在玻璃中的传播速度小于b光在玻璃中的传播速度B增大入射角，b光在玻璃砖下表面最先发生全反射Ca、b光从玻璃砖下表面射出后会相交于一点D如果把a、b光通过同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距大于b光解析：选Db光的偏折程度大，则b光的折射率大，a光的折射率小，根据v知，a光在玻璃中传播的速度大，故A错误；因为a、b两光在上表面的折射角和在下表面的入射角相等，根据光的可逆性，
83、知两光出射时在下表面折射角相等，即两光平行，不可能发生全反射，也不可能相交于一点，故B、C错误；因为a光的折射率小，则a光的波长长，根据x知，a光的干涉条纹间距大，故D正确。3(2014常州模拟)以下说法中正确的是()A光的偏振现象说明光是一种纵波B根据相对论可认为空间和时间与物质的运动状态无关C麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在D在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽解析：选D光的偏振现象说明光是一种横波，选项A错误；相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，选项B错误；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项C错误；在光的双缝干涉实验中，若
84、仅将入射光由绿光变为红光，由于红光波长大于绿光，由条纹间隔公式可知，条纹间距变宽，选项D正确。4(2013南安质检)据报道，欧洲大型强子对撞机开足马力可以把粒子加速到光速的99.9%，单束粒子能量可达到7万亿电子伏特。下列说法正确的是()A如果继续对粒子加速，粒子速度可以达到光速B如果继续对粒子加速，粒子速度可能超过光速C粒子高速运动时质量大于静止时的质量D粒子高速运动时质量小于静止时的质量 解析：选C根据相对论，如果继续对粒子加速，粒子速度不可以达到光速，选项A、B错误。由相对论质量公式可知，粒子高速运动时质量大于静止时的质量，选项C正确D错误。5(2014江苏名校质检)太阳风暴袭击地球时，
85、不仅会影响通信，威胁卫星。而且会破坏臭氧层，臭氧层作为地球的保护伞，是因为臭氧能吸收太阳辐射中()A波长较短的可见光B波长较长的可见光C波长较短的紫外线 D波长较长的红外线解析：选C臭氧层的主要作用就是吸收由太阳射向地球的紫外线，从而有效地对地球上的动植物起保护作用。作为人类，保护臭氧层就是保护我们自己，故正确的选项是C。6(2014湖北八校联考)登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n1.5，所要消除的紫外线的频率8.11014 Hz，
86、那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是()A9.25108 m B1.85107 mC1.23107 m D6.18108 m解析：选C为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即2dN(N1,2，)。因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的。紫外线在真空中的波长是3.7107 m，在膜中的波长是2.47107 m，故膜的厚度至少是1.23107 m。二、多项选择题7(2014浙江高考)关于下列光学现象，说法正确的是()A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气射入玻璃时可能发生全反射C在岸边
87、观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽解析：选CD光在介质中的传播速度vc/n，其中n是折射率，由于水对蓝光的折射率大于水对红光的折射率，所以在水中蓝光传播速度比红光慢，A错误；光从光密介质射入光疏介质时，才有可能发生全反射，B错误；视深h和实际深度H的关系为h，所以鱼的实际深度比看到的要深，C正确；双缝干涉实验中条纹间距x，由于红光波长大于蓝光波长，所以用红光时得到的条纹间距更宽，D正确。8下列有关对光的认识正确的是()A光在同一介质中沿直线传播B海市蜃楼是全反射的结果C用光导纤维束传送图像信息，这是光的衍射的应
88、用D太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光折射的结果解析：选BD光在同一均匀的介质中沿直线转播，A错误；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，B正确；用光导纤维束传送图像信息，这是光的全反射的应用，选项C错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散现象，是光的折射的结果，选项D正确。9(2014淄博测试)在以下各种说法中，正确的是()A红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变B坐车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁C电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息D在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由
89、红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽解析：选BC红光由空气进入水中，频率不变，所以颜色不变，而根据vf可知，波长变短，故A错误；驱动力频率越接近桥的固有频率，桥的振幅越大，越容易损坏桥梁，故B正确；电磁波的频率越高，相同时间传递的信息量越大，C正确；根据双缝干涉条纹间距公式x可知，D错误。10(2014宿迁模拟)下列说法中正确的是()A机械波和电磁波都能在真空中传播B铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测C根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的D两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的解析：选CD电磁波能在真空中传播，机械波不能在真空中
90、传播，选项A错误；铁路、民航等安检口使用X射线对行李内物品进行检测，选项B错误；根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，选项C正确；两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的，选项D正确。三、非选择题11(2014南通模拟)宇航员在地面上将两只钟校准到零时刻(如图3甲所示)，其中一只留在地面上，另一只跟随宇航员一起乘坐高速运行的飞船。从零时刻开始计时，宇航员根据随身携带的手表指示，经过了半个小时，宇航员观察飞船内钟的分针指示可能为_图，宇航员观察地面上钟的分针指示可能为_图。图3解析：从零时刻开始计时，宇航员根据随身携带的手表指示，经过了半个小
91、时，宇航员观察飞船内钟的分针指示可能为乙图。根据爱因斯坦的相对论中时间间隔的相对性公式得运动的时钟会变慢，所以宇航员观察地面上钟的分针指示可能为小于半个小时，即丙图。答案：乙丙12如图4所示为水中两个振动情况完全相同的波源所形成的图样，这是水面波的_现象；图5中的A、B、C是不同频率的水面波通过相同的小孔所能达到区域的示意图，则其中水波的频率最大的是_图。图4图5解析：图中有两个波源，故形成两列波，在两列波相遇时发生叠加从而使有的地方振动加强，有的地方振动减弱，故出现干涉现象；而A、B、C三种不同频率的水面波传播速度相同，但A发生明显的衍射现象，C的衍射现象最不明显，由于小孔的宽度相同，波长越
92、大时越容易发生衍射现象，故A的波长最大，C的波长最短，故C的频率最大。答案：干涉C13.如图6所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1106m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？图6(1)已知A光在折射率为n1.5的介质中波长为4107 m。(2)已知B光在某种介质中波长为3.15107 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37。解析：(1)设单色光A在空气和介质中的波长分别为1、2，根据n可得1n26107 m由题意可知，S1、S2到P点的光的路程差x2.1106 m则N13.5倍，故P点为暗条
93、纹。(2)根据临界角与折射率的关系sin C得n由此可知，B光在空气中的波长2为2n介3.15107 m5.25107。所以N24，可见，用B光作光源，P点为亮条纹。答案：(1)暗条纹(2)亮条纹实验一探究单摆的运动_用单摆测定重力加速度对应学生用书P208一、实验目的(是什么)1学会用单摆测定当地的重力加速度。2能正确熟练地使用秒表。二、实验原理(是什么)单摆在摆角小于10时，其振动周期跟摆角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是T2 ，由此得g，因此测出单摆的摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度值。三、实验器材(有哪些)带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、
94、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。四、实验步骤(怎么做)1做单摆取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂。2测摆长用米尺量出摆线长l(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米)，则单摆的摆长ll。3测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10)，然后释放小球，记下单摆做30次50次全振动的总时间，算出平均每一次全振动的时间，即为单摆的振动周期。反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。4改变摆长，重做几次实验五、数据处理(怎么办)1公式法将测得的几次的周期T和摆长l
95、代入公式g中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值。2图像法由单摆的周期公式T2 可得lT2，因此以摆长l为纵轴、以T2为横轴作出的lT2图像是一条过原点的直线，如图实11所示，求出斜率k，即可求出g值。g42k，k。图实11六、注意事项(有哪些)1选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm。2单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。3注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10。可通过估算振幅的办法掌握。4摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平
96、面内，不要形成圆锥摆。5计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标记。以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数。七、误差分析(为什么)1系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。2偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此，要注意测准时间(周期)。要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计
97、时计数的方法，即4,3,2,1,0,1,2，在数“零”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。对应学生用书P209考查实验原理与操作典例1(2013安徽高考)根据单摆周期公式T2 ，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图实12甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。图实12(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_mm。(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_。a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b摆球尽量选择质量大些、体积小些的c为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，
98、使摆线相距平衡位置有较大的角度d拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔t即为单摆周期Te拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期T解析(1)游标卡尺读数：18 mm60.1 mm18.6 mm。(2)摆线细一些有助于减小空气阻力，伸缩性小一些保证摆长不变，尽可能长一些使周期较大，容易测量，故a正确。摆球质量大一些，体积小一些能减小空气阻力对实验的影响，故b正确。根据T2 可知，周期T与摆幅无关，且摆角太大时，小球运动不能看做是简谐运动，不
99、符合实验要求，故c错误。测量周期时应以小球经过最低位置时开始计时，而且应记录n次全振动的时间，用T去计算，故d错误，e正确。答案(1)18.6(2)abe题点集训1(2014江苏高考)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。解析：摆球的速度为零的位置不容易观察，计时不准确，为减小实验误差，应在摆球通过平衡位置时开始计时；应测量多次全振动的时间，求周期的平均值，以减小实验误差。答案：应在摆球通过平
100、衡位置时开始计时；应测量单摆多次全振动的时间，再计算出周期的测量值。(或在单摆振动稳定后开始计时)2在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)下面所给器材中，选用哪些器材较好，请把所选用器材前的字母依次填写在题后的横线上。A长1 m左右的细线B长30 cm左右的细线C直径2 cm的铅球 D直径2 cm的铝球E秒表 F时钟G最小刻度是厘米的直尺H最小刻度是毫米的直尺所选用的器材是_。(2)实验时对摆线偏离竖直线的偏角要求是_。解析：本实验的原理：振动的单摆，当摆角10时，其振动周期与摆长的平方根成正比，与重力加速度的平方根成反比，而与偏角的大小(振幅)、摆球的质量无关，周期公式为T2 ，变换这个
101、公式可得g42。因此，本实验中测出单摆的摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值，本实验的目的是测量重力加速度g的值，而非验证单摆的振动规律。因此实验中应选用较长的摆长l，这样既能减小摆长的测量误差，又易于保证偏角不大于10，而且由于振动缓慢，方便计数和计时，故选A。本实验所用的实际摆要符合理论要求，摆长要有1 m左右，应选用不易伸长的细线，摆球直径要小于2 cm，应选用较重的小球，故选C。由于重力加速度g与周期的平方成反比，周期T的测量误差对g的影响是较大的，所用计时工具应选精确度高一些的，故选E。由于摆长l应是悬点到铅球的边缘的距离l加上铅球的半径r。铅球半径用游标卡尺测量出(
102、也可由教师测出后提供数据)，因此l应读数准确到毫米位。实验中应用米尺或钢卷尺来测量，故选H。答案：(1)A、C、E、H(2)小于103.(2012天津高考)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图实13所示。这样做的目的是_(填字母代号)。图实13A保证摆动过程中摆长不变B可使周期测量得更加准确C需要改变摆长时便于调节D保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图实14
103、所示，则该摆球的直径为_ mm，单摆摆长为_m。图实14(3)下列振动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，已知sin 50.087，sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填字母代号)。图实15解析：(1)橡皮的作用是使摆线摆动过程中悬点位置不变，从而保障摆长一定，同时又便于调节摆长，选项A、C说法正确；(2)根据游标卡尺读数规则可得摆球直径为d12 mm0.1 mm012.0 mm，则单摆摆长为L0L0.993 0 m(注意统一单位)；(3)单摆摆角不超过5，且计时位置应从最
104、低点(即速度最大位置)开始，故选项A的操作符合要求。答案：(1)AC(2)12.00.993 0(3)A考查数据处理与误差分析典例2某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图实16所示，则该摆球的直径为_cm。图实16(2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_。(填选项前的字母)A把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小解析(1)主尺读数为9 m
105、m，游标尺第7条刻线与主尺对齐，读数为9 mm70.1 mm9.7 mm0.97 cm。(2)摆角太大，且计时应在平衡位置，A项错误；计时100次为50 个周期，一个周期为，B项错误；摆长应为摆线长加摆球半径，L偏大，由T2 计算出重力加速度偏大，C项正确；应选择密度较大的摆球，测得的重力加速度误差较小，D项错误。答案(1)0.97(0.96、0.98均可)(2)C题点集训4某同学在做“用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101.00 cm，摆球直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5 s。则(1)他测得的重力加速度g_m/s2。(2)他测得的g值偏小，
106、可能的原因是_。(填选项前面的字母)A测摆线长时摆线拉得过紧B摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C开始计时，秒表过迟按下D实验中误将49.5次全振动数为50次解析：(1)单摆的摆长为：Ll线1.02 m，单摆运动的周期为：T s2.03 s，根据单摆的周期公式T2 ，代入数据解得重力加速度为：g9.76 m/s2。(2)由单摆的周期公式T2 ，解得重力加速度为：g，测得的g值偏小，可能是n、L测量偏小，也可能是t测量偏大造成的，可能的原因是B。答案：(1)9.76(2)B5(2014成都摸底)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，从单摆运动到
107、最低点开始计时，且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得悬挂摆球后的摆线长为l，再用游标卡尺测得摆球的直径为d。(1)该单摆的摆长为_。(2)该单摆的周期为_。(3)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g_。(4)实验结束后，某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的_。A单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了B把n次摆动的时间误记为(n1)次摆动的时间C以摆线长作为摆长来计算D以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算解析：到第n次经过最低点所用的时间的周期数为，该单摆的周期为T。由单摆周期公式，T2 ，联立
108、解得g。若单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了，测量的周期增大，即t增大，由此可知，测得的重力加速度的值偏小，选项A错误；若把n次摆动的时间误记为(n1)次摆动的时间，由g可知测得的重力加速度的值总是偏大，选项B正确；若以摆线长作为摆长来计算，由g可知测得的重力加速度的值总是偏小，选项C错误；以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算，由g可知测得的重力加速度的值总是偏大，选项D正确。答案：(1)l(2)(3)(4)BD6在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g。(1)如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如
109、图实17甲所示，那么单摆摆长是_m，如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示，那么秒表读数是_s，单摆的振动周期是_s。图实17(2)如果测得的g值偏小，可能的原因是_(填写代号)。A测摆长时，忘记了摆球的半径B摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C开始计时时，秒表过早按下D实验中误将39次全振动次数记为40次(3)某同学在实验中，测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：l/m0.40.50.80.91.01.2T/s1.261.421.791.902.002.20T2/s21.592.023.203.614.004.84以l为横坐标、T2为纵坐标，作出T2l图
110、线，并利用此图线求重力加速度g。解析：(1)刻度尺的零点对准摆线的悬点，故单摆的摆长l(88.50)cm87.50 cm0.875 0 m。秒表的读数t(6015.2)s75.2 s。单摆的周期T1.88 s。(2)由公式g可知，g偏小的原因可能是测量摆长l时，测量值比真实值偏小或测量周期偏大，故选项A、B、C正确。(3)由单摆周期公式可得T2，所以T2l图线是过坐标原点的一条直线，直线斜率是k，g。在图线上取相距较远的两点(l1，T12)，(l2，T22)，则k，所以g。作出图像如图所示，由直线上的点(0.4,1.59)和(1.0,4.00)可求出k4，g m/s29.86 m/s2。答案：
111、(1)0.875 075.21.88(2)ABC(3)图见解析9.86 m/s2实验二测定玻璃的折射率对应学生用书P211一、实验目的(是什么)1测定玻璃的折射率。2学会用插针法确定光路。二、实验原理(是什么)如图实21所示，当光线AO1以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角2，再根据n或n算出玻璃的折射率。图实21三、实验器材(有哪些)玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。四、实验步骤(怎么做)1如图实22所示，把白纸铺在木板上。图实222在白纸上画一直线aa作为界面，过aa上的
112、一点O画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为入射光线。3把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb。4在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。5从玻璃砖bb一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。6移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线OB交bb于O。连接O、O，OO就是玻璃砖内折射光线的方向。AON为入射角，OON 为折射角。7改变入射角，重复实验。五、数据处理(
113、怎么办)1计算法用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2。算出不同入射角时的，并取平均值。2作sin 1sin 2图像改变不同的入射角1，测出不同的折射角2，作sin 1sin 2图像，由n可知图像应为直线，如图实23所示，其斜率为折射率。图实233“单位圆法”确定sin 1、sin 2，计算折射率n以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO于E点，过E作NN的垂线EH，过E作NN的垂线EH。如图实24所示，sin 1，sin 2，OEOER，则n。只要用刻度尺测出EH、EH的长度就可以求出n。图实24六、注意事项(有哪些)1实验
114、时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O之间距离要稍大一些。2入射角1不宜太大(接近90)，也不宜太小(接近0)。太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。3操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。4实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。5玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。七、误差分析(为什么)1入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。2入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差
115、。对应学生用书P212考查实验原理与操作典例1(2012浙江高考)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图实25甲所示。图实25(1)在图实26中画出完整的光路图；图实26(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_；(保留3位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(填“A”或“B”)。解析(1)如图实27所示。图实27(2)折射率n，sin 1与sin 2可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利
116、用直尺测量计算，sin 1，sin 2，n1.50。(3)光路图如图实28所示，光线经两边沿相互平行的玻璃砖，出射光线平行于入射光线，即MNP4B。P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折，如图P3A，所以填A。图实28答案(1)见解析(2)1.50(说明：0.03范围内都可)(3)A题点集训1如图实29所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是()图实29P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度入射角1适当大些，可以提高准确度入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行P1、P2的间
117、距和入射角的大小均与实验的准确度无关ABC D解析：选A因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察在一条直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏差，正确错误。入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，正确错误。由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值90时，折射角也趋于最大值2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，错误。2(2012江苏
118、高考)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时，要使它_。如图实210是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n_。(计算结果保留两位有效数字)图实210解析：测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的A、B的像来确定C，同样插入大头针D挡住C及A、B的像，C和D确定了出射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线FG，连接OO，以O点为圆心画圆，分别交AB、OO于E、Q两点，分别过E、Q向GF作垂线EG、
119、FQ并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，根据n可得：n1.8。答案：挡住C及A、B的像1.8(1.61.9)3某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图实211所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率
120、的值。图实211(1)若AOF30，OP3与OC之间的夹角为30，则P3处刻的折射率的值为_。(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是_。(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为_。解析：(1)根据折射定律n，题中160，2AOF30，所以n1.73。(2)在折射角相同的情况下，图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大。(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1。答案：(1)1.73(2)P4(3)1考查数据处理与误差分析典例2某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关
121、角度如图实212所示。图实212(1)此玻璃的折射率计算式为n_；(用图中的1、2表示)。(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。解析(1)根据折射率公式可知n。(2)在入射角相同的情况下，玻璃砖宽度越大，光线穿过时的侧移量就会越大，出射光线更容易找出，测量时误差越小。答案(1)(2)大题点集训4在做测定玻璃折射率n的实验时：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图实213甲所示，其后的操作都正确。但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将_。图实21
122、3(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的ab和cd都比实际界面向外侧平移了一些，如图实213乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在ab和cd上，则所测出的n值将_。(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行。这时测出的n值将_。解析：(1)由图甲可以看出折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变。(2)由图乙可看出，使入射点向左移，折射点向右移，所画出的折射角比实际折射角偏大，由n知，测得的折射率偏小。(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射即可，不过入射光线和出射光线不平行
123、，如图丙所示。答案：(1)不变(2)偏小(3)不受影响5.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图实214中实线所示，使大头针 P1、P2与圆心 O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O 缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察 P1、P2 的像，且 P2 的像挡住 P1 的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 n _。图实214解析：“P2挡住P1的像的现象恰好消失”意味着刚好发生全反射现象，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，
124、玻璃砖转过，入射光路的法线也转过同样的角度，入射角C。根据n得n。答案：玻璃砖直径边绕 O点转过的角度 6(2012重庆高考)图实215甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如题图乙所示。计算折射率时，用_(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。图实215解析：玻璃砖的光学面不能用手直接触摸，第一空填“光学”，计算玻璃折射率时，需将c点与d或e点连接，即为
125、出射光线，连接d时，入射光ab的折射角更大，计算出的折射率更小，第二空填“d”，又因长方体玻璃砖两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差更小，第三空应填“e”。答案：光学de实验三用双缝干涉测光的波长对应学生用书P214一、实验目的(是什么)1了解光波产生稳定的干涉现象的条件。2观察白光和单色光的双缝干涉图样。3测定单色光的波长。二、实验原理(是什么)1光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹。若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹
126、。2根据x可以计算出单色光的波长。公式中d为双缝间距离，x为相邻两条亮纹间的距离，l为双缝到屏之间的距离，实验中d一般是已知的，所以测出l、x即可求出光的波长。x的测量可用测量头完成，如图实31所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成。通过测量头可清晰看到干涉条纹，分划板上中心有刻线，以此作标准，并根据手轮的读数可求得x。由于x较小，可测出n条亮(或暗)条纹的间距a，则相邻亮条纹间的距离x。图实31三、实验器材(有哪些)双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺。四、实验步骤(怎么做)1观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏
127、依次安放在光具座上。如图实32所示。图实32(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏。(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约510 cm，这时，可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。2测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹。(3)用刻度尺测量双缝到光
128、屏的距离l(d是已知的)。(4)重复测量。五、数据处理(怎么办)1条纹间距x|。2波长x。3计算多组数据，求的平均值。六、注意事项(有哪些)1双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。2安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。3光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。4照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。七、误差分析(为什么)1双缝到屏的距离l的测量存在误差。2测条纹间距x带来的误差：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
129、(2)误认为x为亮(暗)条纹的宽度。(3)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。(4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。对应学生用书P215考查实验原理与操作典例1(2014太原模拟)(1)如图实33所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取_或_的方法。图实33(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_(填数字代号)。(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图实34甲所示。
130、继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是_mm。图实34(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是_m。(取三位有效数字)解析(1)由实验原理可知分别是滤光片、单缝、双缝。由x可知，要增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取的办法有：增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；减小双缝之间的距离。(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、。(3)甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了1019个条纹间距，所以相邻两亮条纹
131、间距是x mm1.610 mm。(4)光的波长5.37107m。答案(1)滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)(3)1.610(4)5.37107题点集训1(2012福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图实35)：图实35(1)下列说法哪一个是错误的_。(填选项前的字母)A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图实36，其示数
132、为_mm。图实36解析：(1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，无需放上单缝和双缝，选项A错误。(2)主尺的示数为1.5 mm，可动尺的示数为47.00.01 mm0.470 mm，总的示数为(1.50.470)mm1.970 mm。答案：(1)A(2)1.9702在用双缝干涉测光的波长实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图实37甲)，并选用缝间距d0.20 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉
133、条纹如图实37乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图实37丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2_mm；图实37(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮纹(或暗纹)间的距离x_mm；这种色光的波长_nm。解析：(1)主尺读数为15 mm，游标尺读数为10.02 mm0.02 mm，x2(150.02)mm15.02 mm。(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙(a)中的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图丙(a)中的中央刻线所对亮条
134、纹为n7，则x2.31 mm，则x得光的波长6.6102 nm。答案：(1)15.02(2)2.31(3)6.61023(2014厦门联考)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图实38所示。图实38(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A灯丝与单缝和双缝必须平行放置B干涉条纹与双缝垂直C干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是_。(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图实39甲所示，该读数为_mm。图实39(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向
135、上，如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时，测量值_实际值。(填“大于”“小于”或“等于”)解析：(1)为了获得清晰的干涉条纹，A正确。由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B错误。干涉条纹的疏密x与单缝宽度无关，C错误，D正确。(2)手轮的读数为(0.5 mm20.00.01 mm)0.700 mm。(3)条纹与分划板不平行时，实际值x实x测cos ，为条纹与分划板间的夹角，故x实x测。答案：(1)AD(2)0.700(3)大于考查数据处理与误差分析典例2(2014湖北八校联考)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。(1)图实310中甲、乙两图都是光的条纹形
136、状示意图，其中干涉图样是_。(2)将下表中的光学元件放在图实310丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。图实310元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片图实311将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为_。(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d0.50 mm，双缝到光屏的距离L0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图实311甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图实311乙所示，则其示数为_mm；在B位置时游标卡尺如图实311丙所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色
137、光的波长为_m。解析题图甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样。光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，使干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA。B位置的示数为115.65 mm，题图甲中AB之间的距离为(115.65111.10)mm4.55 mm，则相邻条纹的间距为x mm，再根据公式x，代入数据得波长为6.5107 m。答案(1)甲(2)CEDBA(3)111.106.5107题点集训4(2014大纲卷)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m
138、的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为()A2.06107 mB2.06104 mC1.68104 m D1.68103 m解析：选C根据双缝干涉图样的相邻两明条纹间距公式x ，可得：d m1.68104m，选项C正确。5现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图实312所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。图实312(1)本实验的实验步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量
139、双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤时还应注意_和_。(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实313甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距x为_mm。图实313(3)已知双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式_，求得所测红光波长为_nm。解析：(1)单缝与双缝的间距为510 cm，使单缝与双缝相互平行。(2)图甲的读数为2.320 mm，图乙的读数为13.870 mm，x
140、 mm2.310 mm。(3)由x可得：x可求出2.310106 nm6.6102 nm。答案：(1)单缝与双缝的间距为510 cm使单缝与双缝相互平行(2)13.8702.310 (3)x6.61026用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图实314中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长。图实314解析：根据条纹宽度公式x可知，波长x，只要根据题目提供的数据就可求解，由丁图可直接读出d0.25 mm0.000 25 m，双缝到屏的距离由丙图读出l749.8 mm0.749 8 m由图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离x mm2.400 mm0.002 400 m。将以上数据代入得 m8107 m。答案：8107 m
