高中物理专项练习：光学和电磁波

专题23 光学与电磁波相关规律● 光的折射、反射、全反射●1．折射现象光从一种介质斜射进入另一种介质时传播方向发生改变的现象，如图1所示。

图12．折射定律〔1〕内容：折射光线、入射光线和法线处在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。

〔2〕表达式：sin i sin r＝n ，式中n 是比例常数。

3．折射率〔1〕物理意义：折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时偏折大，反之偏折小。

〔2〕定义式：n ＝sin i sin r，不能说n 与sin i 成正比，与sin r 成反比。

折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。

〔3〕计算公式：n ＝c v，因v <c ，故任何介质的折射率总大于1。

4. 全反射 光导纤维1．全反射〔1〕定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将消失，只剩下反射光线的现象。

〔2〕条件：①光从光密介质射向光疏介质。

②入射角大于等于临界角。

〔3〕临界角：折射角等于90°时的入射角。

假设光从光密介质〔折射率为n 〕射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C ，如此sin C ＝1n。

介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小。

2．光导纤维 光导纤维的原理是利用光的全反射。

全反射现象的理解与应用〔1〕在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的。

〔2〕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。

〔3〕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。

1．关于光的折射现象，如下说法中正确的答案是〔 〕A ．折射角一定小于入射角B ．折射率跟折射角的正弦值成反比C ．折射率大的介质，光在其中的传播速度小D ．折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍【答案】C【解析】光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，选项A 错误；折射率是由材料本身决定的物理量，与折射角的正弦值无关，选项B 错误；根据v=c/n 可知，折射率大的介质，光在其中的传播速度小，选项C 正确；根据可知，折射角增大为原来的2倍，入射角不一定也增大为原来的2倍，选项D 错误；应当选C.2．如下列图半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点．如此〔〕A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5B．光从 A 传到 P 的时间为〔c为空气中的光速〕C．该玻璃对此单色光的临界角为45°D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化【答案】B【解析】作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据sinC=求出临界角．根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v=求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A到P的时间．A、作出光路图，如下列图，根据几何关系知，入射角α=30°，折射角θ=60°，根据折射定律得：，故A错误。

第2讲光的干涉、衍射和偏振电磁波相对论基础对点练题组一光的干涉1.(江苏镇江三模)如图所示,某种光盘利用“凹槽”和“平面”记录信息,激光照射到“凹槽”会产生极小反射光,下列说法正确的是( )A.“凹槽”产生极小反射光是由衍射现象形成的B.“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同C.激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍D.“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同2.(天津南开中学模拟)关于甲、乙、丙、丁四个实验,以下说法正确的是( )A.四个实验产生的条纹均为干涉条纹B.甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹C.丙实验中,产生的条纹间距越大,该光的频率越大D.丁实验中,适当减小单缝的宽度,中央条纹会变宽3.在图示的双缝干涉实验中,光源S到缝S1、S2的光程差为实验用光波长的1.5倍,P0为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。

光屏上P1点到S2、S1的光程差为实验用光波长的2.5倍。

则P0处将呈现条纹,P1处将呈现条纹。

(均选填“亮”或“暗”)题组二电磁振荡电磁波4.(江苏模拟)为了测量储液罐中液体的液面高度,有人设计了如图所示装置。

当开关从a拨到b时,由电感L与电容C构成的回路中产生振荡电流而向外辐射电磁波,再使用调谐电路来接收甲振荡电路中的电磁波,这样就可通过测量乙中接收频率而获知甲中的发射频率,进而再获知电容C的值(L值已知),从而测量储液罐内的液面高度。

下列分析判断正确的是( )A.该装置适用于测量任意种类液体的液面高度B.该装置测得的振荡频率与所用电源的电动势大小无关C.当装置使用过久电源电动势减小时,测量的液面高度比真实值偏小D.当储液罐内的液面高度降低时,所测到的LC回路中电流的振荡频率变小5.某收音机中的LC振荡电路,由固定线圈和可调电容器组成,能够产生频率范围为f~kf(k>1)的电磁振荡。

可调电容器的最大电容和最小电容之比为( )A.k4B.k3C.k2D.k6.(多选)(广东佛山二模)随着科技的进步,越来越多的人使用蓝牙耳机,手机与基站及耳机的通信如下图所示。

高中物理《物理光学》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．从调谐电路接收到的高频振荡电流中，还原出声音信号的过程是（）A．调谐B．解调C．调频D．调幅2．关于电磁场和电磁波的说法中，下列叙述正确的是（）A．微波炉加热食物是利用了微波有很强的热效应B．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播C．安培通过实验发现磁场对运动电荷有力的作用D．麦克斯韦建立了经典电磁理论，并证实了电磁波的存在3．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）A．赫兹预言了电磁波的存在B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场C．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒D．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线都是电磁波4．以下关于电磁波的说法不正确的是（）A．医院B超发出的超声波是电磁波B．无线通信是用电磁波进行传播的C．遥控器发出的红外线是电磁波D．透视使用的X射线是电磁波5．2022年9月10日是农历八月十五日的中秋望月，各地月出时刻约为18点10分至20分，所以傍晚升起的月亮可以说是最圆的月亮，关于光现象及其应用，下列说法正确的是（）A．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生光的折射造成的B．光的衍射现象说明光具有粒子性，全息照相主要是利用了光的衍射现象C．无影灯是应用光的衍射现象，分光镜是利用光的全反射原理D．红黄绿交通信号灯中，红光波长最短，最不易发生明显衍射6．衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，可以利用衍射图样分析结构，如通过X射线在晶体上衍射的实验，证实了各种晶体内部的微粒是按一定规则排列着的。

如图所示为一束光经过某孔洞后的衍射图样，则该孔洞的形状可能是（）A．B．C．D．7．如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的a、b间形成一条彩色光带。

下面的说法中正确的是（）A．在三棱镜中a侧光的波长大于b侧光的波长B．b侧光更容易产生衍射现象C．若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b侧光D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa＞Δxb8．如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（）A．只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉B．遇到障碍物时，b光更容易发生明显的衍射现象C．在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度D．从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大二、多选题9．下列所示的图片、示意图或实验装置图都来源于课本，则下列判断准确无误的是（）A ．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”B ．乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度C ．丙图是双缝干涉的原理图，若P 到S 1、S 2的路程差是光的半波长的奇数倍，则出现亮纹D ．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现水平干涉条纹10．下列关于光的说法正确的是（ ）A ．光的偏振现象说明光是一种横波B ．立体电影是利用了光的衍射现象C ．利用激光的相干性好可以进行精准的测距D ．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象11．2022年8月，我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”实现了国际上首次空间太阳h α波段光谱扫描成像，这相当于给太阳低层大气做了“CT ”扫描。

专题16光学电磁波（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、单项选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。

每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分）1．（2024·浙江·一模）如图所示，某种光盘利用“凹槽”、“平面”记录信息，激光照射到“凹槽”会产生极小反射光强，下列说法正确的是（）A ．“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成B ．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度不同C ．激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍D ．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同【答案】D【详解】A ．根据光的干涉知识分析可知，“凹槽”产生极小光强是由于由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后相消，是干涉现象形成，不是属于衍射现象，故A 错误；B ．“凹槽”中有透明介质，光的速度小于真空中速度，“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同，故B 错误；C ．由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，考虑到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍应该为激光束半波长的奇数倍，故C 错误；D ．“凹槽”反射光与“平面”反射光是同种类型的光，频率相同，故D 正确。

故选D 。

2．（2024·江西·校联考二模）如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6m 。

一束光线从圆柱形棒的一个底面中心垂直射入，经82.510s -⨯由另一底面圆心射出。

保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在材料内部恰好发生全反射，（光在真空中的速度为8310m /s ⨯）则光通过透明材料的时间为（）A ．82.510s -⨯B ．83.310s -⨯C ．83.12510s-⨯D ．84.9510s-⨯【答案】C【详解】设光在该材料中传播速度为v ，由L vt =，解得82.410m/s L v t ==⨯，由cn v=，可知 1.25n =，设全反射临界角为C ，则1sin 0.8C n ==，光刚好发生全反射，可知光在透明材料中的路程为7.5m sin Ls C==，则887.5s 3.12510s 2.410s t v -'===⨯⨯。

2022年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）（广东通用）专题15 光学 电磁波【命题规律】 1、命题角度：（1）光的折射与全反射； （2）光的干涉和衍射； （3）电磁波；（4）几何光学与物理光学的综合分析. 2、常考题型：选择题、计算题 【知识荟萃】★考向一、光的折射与全反射1．常用的三个公式 sin θ1sin θ2＝n ，n ＝c v ，sin C ＝1n . 2．折射率的理解（1）折射率与介质和光的频率有关，与入射角的大小无关． （2）光密介质指折射率大的介质，而不是指密度大的介质． （3）同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小． 3．求解光的折射和全反射问题的思路（1）根据题意画出正确的光路图，特别注意全反射的临界光线． （2）利用几何关系确定光路中的边、角关系． （3）利用折射定律等公式求解． （4）注意折射现象中光路的可逆性．4．解题关键：准确作出光路图，充分运用几何图形中的边角关系、三角函数、相似三角形等. ★考向二、光的干涉与衍射1.光的干涉现象和光的衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光为横波.2.光的干涉和光的衍射产生的条件：发生干涉的条件是两光源频率相等，相位差恒定；发生明显衍射的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小.3.光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉（油膜、空气膜、增透膜、牛顿环）； 光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、泊松亮斑.4.光的双缝干涉（1）条纹间距Δx＝ldλ.（2）单色光条纹间隔均匀，亮度均匀，中央为亮条纹.5.单缝衍射与双缝干涉的比较光的双缝干涉和单缝衍射的比较双缝干涉单缝衍射产生条件两束光频率相同、相位差恒定障碍物或狭缝的尺寸足够小（明显衍射）图样不同点条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等亮度情况清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗与光的偏振的区别干涉、衍射都是波特有的现象；光的偏振现象说明光是横波★考向三、几何光学与物理光学的综合应用电磁波1、各种色光特征比较项目红→紫频率越来越高波长越来越短折射率越来越大介质中传播速度越来越小发生全反射时的临界角越来越小光子能量越来越大2、电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫作电磁波谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．3、电磁波传播不需要介质，在介质中传播时速度与介质材料和电磁波频率有关．【特别提醒】1.电磁振荡：T＝2πLC，电流为0时电场能最大，电压为0时磁场能最大.2.电磁波和电磁波谱（1）麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场.（2）电磁波与机械波的主要区别①电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质.①电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵波.（3）电磁波谱按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成的谱.按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.【经典例题】【例题1】在2021年12月9日的天宫课堂中，三位航天员观察到水球中的气泡特别亮，这是因为光在气泡表面发生了_____现象。

专题12 光、电磁波第28练 光、电磁波1.(2021·浙江6月选考·12)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示．入射点O 和两出射点P 、Q 恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a 、反射光束b 、出射光束c 和d 、已知光束a 和b 间的夹角为90°，则( )A ．光盘材料的折射率n ＝2B ．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C ．光束b 、c 和d 的强度之和等于光束a 的强度D ．光束c 的强度小于O 点处折射光束OP 的强度2.人的眼球可简化为如图所示的模型．折射率相同、半径不同的两个球体共轴．平行光束宽度为D ，对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球，会聚在轴线上的P 点．球体的折射率为2，且D ＝2R .则光线的会聚角α为( )A ．30°B ．45°C ．60°D ．75°3.目前，移动和电信公司都升级了200 M 光纤入户，网速更快，光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理，下面是某种单色光在光纤中的传播路径经过多次全反射后从右端射出．若该介质的折射率为233，则关于α、β的大小，下列判断正确的是( )A ．α<60°B ．α<30°C ．β>30°D ．β<30°4.如图所示，用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P 点出现第3条暗条纹，已知光速为c ，则P 到双缝S 1、S 2的距离之差|r 1－r 2|应为( )A.c 2fB.3c 2fC.3c fD.5c 2f1.如图甲所示，在平静的水面下深h 处有一个点光源s ，它发出两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a 、b 两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a 光的颜色(如图乙)．设b 光的折射率为n b ，则下列说法正确的是( )A ．在水中，a 光的波长比b 光小B ．水对a 光的折射率比b 光大C ．在水中，a 光的传播速度比b 光小D ．复色光圆形区域的面积为S ＝πh 2n b 2－12.(2020·浙江1月选考·12)如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k 倍(0<k <1)．若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1－k 2)倍．则该材料折射率至少为( )A.62B. 2 C ．1.5 D ．2 3.(2020·浙江7月选考·13)如图所示，圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c ，则( )A ．玻璃砖的折射率为1.5B ．O 、P 之间的距离为22R C ．光在玻璃砖内的传播速度为33cD．光从玻璃到空气的临界角为30°4.一束白光从顶角为θ的玻璃三棱镜的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则()A．红光最先消失，紫光最后消失B．紫光最先消失，红光最后消失C．折射后的出射光线向底边BC偏折D．折射后的出射光线向顶角A偏折5.如图所示，两细束平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是()A．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B．有两束单色光能从上表面射出C．a、b单色光发生折射的同时在玻璃砖的下表面也发生反射D．改变玻璃砖的厚度，a光可能会从b的右侧射出6.如图所示，一束红色光线和一束紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其出射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，则下列说法正确的是()A．AO光线是紫光，BO光线是红光B．AO光线比BO光线穿过玻璃柱体所需时间长C．将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合，则O点的出射光线一定会变为两条D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由AO光线变为BO光线，则干涉亮条纹间距变大7.(2021·浙江6月选考·16)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄．下列说法正确的是()A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°8.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫9.关于电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输10.关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是()A．机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B．雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C．γ射线可以用来治疗某些癌症D．医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强专题12 光、电磁波第28练 光、电磁波1.(2021·浙江6月选考·12)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到的现象如图所示．入射点O 和两出射点P 、Q 恰好位于光盘边缘等间隔的三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a 、反射光束b 、出射光束c 和d 、已知光束a 和b 间的夹角为90°，则( )A ．光盘材料的折射率n ＝2B ．光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二C ．光束b 、c 和d 的强度之和等于光束a 的强度D ．光束c 的强度小于O 点处折射光束OP 的强度 【答案】D【解析】如图所示，由几何关系可得入射角为i ＝45°， 折射角为r ＝30°根据折射定律有 n ＝sin 45°sin 30°＝2212＝2 所以A 错误；根据v ＝c n ＝22c ，所以B 错误；因为在Q 处光还有反射光线，光束b 、c 和d 的强度之和小于光束a 的强度，所以C 错误； 光束c 的强度与反射光束PQ 强度之和等于折射光束OP 的强度，所以D 正确．2.人的眼球可简化为如图所示的模型．折射率相同、半径不同的两个球体共轴．平行光束宽度为D ，对称地沿轴线方向射入半径为R 的小球，会聚在轴线上的P 点．球体的折射率为2，且D ＝2R .则光线的会聚角α为()A ．30°B ．45°C ．60°D ．75° 【答案】A【解析】设入射角为i ，折射角为r ，由几何关系得sin i ＝D 2R ＝22由折射定律有n ＝sin isin r ＝2由几何关系有i ＝r ＋α2，联立解得α＝30°，故A 正确，B 、C 、D 错误．3.目前，移动和电信公司都升级了200 M 光纤入户，网速更快，光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理，下面是某种单色光在光纤中的传播路径经过多次全反射后从右端射出．若该介质的折射率为233，则关于α、β的大小，下列判断正确的是( )A ．α<60°B ．α<30°C ．β>30°D ．β<30°【答案】C【解析】设临界角为C ，根据全反射的条件可知，α≥C ，而sin C ＝1n ＝32 ，则C ＝60°，则α≥60°，A 、B 错误；光线从端点能射出，则有sin isin (90°－β)＝n ，其中i <90°，解得β>30°，C正确，D 错误．4.如图所示，用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P 点出现第3条暗条纹，已知光速为c ，则P 到双缝S 1、S 2的距离之差|r 1－r 2|应为( )A.c 2fB.3c 2fC.3c fD.5c 2f【答案】D【解析】出现第3条暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为λ2(2n －1)＝λ2(2×3－1)＝52λ，而λ＝c f ，所以|r 1－r 2|＝52λ＝5c2f ，故D 正确．1.如图甲所示，在平静的水面下深h 处有一个点光源s ，它发出两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a 、b 两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a 光的颜色(如图乙)．设b 光的折射率为n b ，则下列说法正确的是( )A ．在水中，a 光的波长比b 光小B ．水对a 光的折射率比b 光大C ．在水中，a 光的传播速度比b 光小D ．复色光圆形区域的面积为S ＝πh 2n b 2－1【答案】D【解析】a 光的照射面积大，知a 光的临界角较大，根据sin C ＝1n 知a 光的折射率较小，所以a 光的频率较小，波长较大；根据v ＝cn 知，在水中，a 光的传播速度比b 光大，同一种色光在真空中和在水中频率相同，由v ＝λf 可知，在水中，a 光的波长比b 光大，选项A 、B 、C 错误；设复色光圆形区域半径为r ，复色光圆形区域边缘，b 光恰好发生全反射，依据sin C ＝1n b ，结合几何关系，可知sin C ＝rh 2＋r 2，而复色光圆形区域的面积S ＝πr 2，联立解得S＝πh 2n b 2－1，D 正确． 2.(2020·浙江1月选考·12)如图所示，一束光与某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量为入射光能量的k 倍(0<k <1)．若这束光最终进入材料的能量为入射光能量的(1－k 2)倍．则该材料折射率至少为( )A.62B. 2 C ．1.5 D ．2 【答案】A【解析】如图，光线经两次反射后再次进入材料的光线在MN 面上恰好发生全反射，则有sin 45°sin θ＝n ①sin C ＝1n ②sin C ＝cos θ③ 联立解得n ＝62，故A 正确． 3.(2020·浙江7月选考·13)如图所示，圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c ，则( )A ．玻璃砖的折射率为1.5B ．O 、P 之间的距离为22R C ．光在玻璃砖内的传播速度为33c D ．光从玻璃到空气的临界角为30° 【答案】C【解析】光路图如图所示．设O 、P 之间的距离为x ，当θ＝60°时，折射角为r ，光从玻璃砖圆形表面射出时与玻璃砖的界面交点为Q ，由出射光线与入射光线平行知过P 点的法线与过Q 点的法线平行，则玻璃砖的折射率n ＝sin θsin r ＝sin θR 2＋x 2x ①又沿P 点垂直入射的光恰好发生全反射， 则sin C ＝1n ＝xR②解①②得x ＝33R ，n ＝ 3. 则sin C ＝33≠sin 30°， 光在玻璃砖中的传播速度v ＝c n ＝33c ，故C 正确，A 、B 、D 错误．4.一束白光从顶角为θ的玻璃三棱镜的一边以较大的入射角i 射入并通过三棱镜后，在屏P 上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( )A ．红光最先消失，紫光最后消失B ．紫光最先消失，红光最后消失C ．折射后的出射光线向底边BC 偏折D ．折射后的出射光线向顶角A 偏折【答案】BC【解析】白光从AB 面射入三棱镜后，由于紫光偏折程度大，从而到达另一侧面AC 时的入射角较大，且因玻璃对紫光的折射率大，sin C ＝1n ，因而其临界角最小，故随着入射角i 的减小，进入三棱镜后的各色光中紫光首先发生全反射不再从AC 面射出，红光最后消失，通过三棱镜的光线经两次折射后，出射光线向三棱镜底边BC 偏折，故B 、C 正确． 5.如图所示，两细束平行单色光a 、b 射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是( )A ．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B ．有两束单色光能从上表面射出C ．a 、b 单色光发生折射的同时在玻璃砖的下表面也发生反射D ．改变玻璃砖的厚度，a 光可能会从b 的右侧射出【答案】BCD【解析】根据光路可逆性，光能从平行玻璃砖下表面进入就能从上表面射出，A 错误，B 正确；折射与反射同时发生，C 正确；由于b 光的偏折程度大，当玻璃砖增厚到一定程度时，a 光会从b 的右侧射出，D 正确．6.如图所示，一束红色光线和一束紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其出射光线都是由圆心O 点沿OC 方向射出，则下列说法正确的是( )A．AO光线是紫光，BO光线是红光B．AO光线比BO光线穿过玻璃柱体所需时间长C．将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合，则O点的出射光线一定会变为两条D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由AO光线变为BO光线，则干涉亮条纹间距变大【答案】ABD【解析】由题图可知，AO光线的折射率大于BO光线，而紫光的折射率大于红光，即AO 光线是紫光，BO光线是红光，A正确；在玻璃柱体中紫光AO的光速小于红光BO，所以传播时间长，B正确；将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合，AO光线的入射角增大，有可能发生全反射，所以出射光线可能只有一条，C错误；波长越长干涉条纹间距越大，BO 的波长大于AO，则在双缝干涉实验中，若仅将入射光由AO光线变为BO光线，则干涉亮条纹间距变大，则D正确．7.(2021·浙江6月选考·16)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄．下列说法正确的是()A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°【答案】AB【解析】肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，干涉条纹是前后表面反射光形成的，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，从形成到破裂的过程中上面越来越薄，下面越来越厚，因此会出现加强点和减弱点的位置发生变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此条纹并不会跟着旋转90°，D错误．8.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫【答案】B【解析】双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝ldλ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确．9.关于电磁波，下列说法正确的是()A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输【答案】ABC【解析】电磁波在真空中的传播速度等于光速，与频率无关，A正确；电磁波是周期性变化的电场和磁场互相激发得到的，B正确；电磁波传播方向与电场方向、磁场方向均垂直，C 正确；光是一种电磁波，光可在光导纤维中传播，D错误．10.关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是()A．机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B．雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C．γ射线可以用来治疗某些癌症D．医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强【答案】BCD【解析】一切物体均发出红外线，温度不同，辐射强度不同，测量人体温度的测温仪应用的是红外线，A错误；雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的，B正确；γ射线可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症，C正确；给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强，D正确．。

高二物理选修4《光学、电磁场和电路分
析》练习题及答案
1. 光学题目
1.1. 问题：一束光从空气射入玻璃，其入射角为45度。

如果玻璃的折射率为1.5，计算反射角和折射角。

答案：根据斯涅尔定律，反射角等于入射角，折射角由正弦关系计算得出，折射角约为29.1度。

1.2. 问题：一束光通过凹透镜聚焦。

如果物距为30厘米，凹透镜的焦距为10厘米，计算像距和放大率。

答案：根据薄透镜公式，1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。

代入数值计算，得到像距为20厘米，放大率为2。

2. 电磁场题目
2.1. 问题：一根长直导线通电，产生的磁场强度如何随距离变化？
答案：根据安培定律，距离直线导线越远，磁场强度越弱。

2.2. 问题：一个平行板电，两板间的电场强度如何随距离变化？
答案：根据电场的定义，两平行板间的电场强度与距离成反比
关系。

3. 电路分析题目
3.1. 问题：一个由电阻、电容和电感串联的电路，如何计算电流？
答案：根据欧姆定律和基尔霍夫定律，可以通过计算电路中的
总电阻，以及应用电压和总电阻的关系计算电流。

3.2. 问题：一个并联电路中，两个电阻的等效电阻如何计算？
答案：在并联电路中，两个电阻的等效电阻可以通过公式1/R
= 1/R1 + 1/R2 计算得出。

以上是《光学、电磁场和电路分析》的一些练题及答案，希望
能对您的研究有所帮助。

高三物理训练光学电磁波相对论一、单项选择1．如图，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是()A．红光B．黄光C．绿光D．紫光解析：D由题图可知，可见光穿过玻璃砖后，发生了色散，其中a光的侧移距离大于b 光的侧移距离，说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的折射率依次增大，由于b光是蓝光，故只有D选项符合题意．2．如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则()A．λa＜λb，n a＞n b B．λa＞λb，n a＜n bC．λa<λb，n a＜n b D．λa＞λb，n a＞n b解析：B由图可知b光偏折程度大，则n a＜n b，波长越短，折射率越大，所以λa＞λb，B项正确．3．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色解析：D用白光做双缝干涉实验时，屏上呈现彩色条纹，在光源与单缝间加红色滤光片，光源发出的白光照射滤光片后，仅有红光透过滤光片，故射到双缝上的光为红光，屏上呈现出的是红色干涉条纹，中央条纹为红色，选项D正确．4．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为()解析：B 由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度．因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B 正确．5．一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i 射入并通过三棱镜后，在屏P 上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则( )A ．红光最先消失，紫光最后消失B ．紫光最先消失，红光最后消失C ．紫光最先消失，黄光最后消失D ．红光最先消失，黄光最后消失解析：B 白光从AB 面射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面AC 时的入射角较大，且因紫光折射率大，sin C ＝1n ，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i 的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从AC 面射出，随后依次是蓝、青、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC 面射出，故A 、C 、D 错误，B 正确．6．如图半圆形玻璃砖，圆心为O ，半径为R ，折射率为 3.光由空气从A 点垂直射入玻璃砖，OA ＝R2.则( )A ．该玻璃的临界角为45°B ．光在玻璃砖中的传播速度为v ＝32cC ．光第一次射出玻璃砖的折射角为60°D ．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化解析：C 由sin C ＝1n ＝33知，该玻璃的临界角C ≠45°，A 错误．光在玻璃砖中的传播速度为v ＝c n ＝33c ，B 错误．如图所示，sin i ＝OA R ＝12，由折射定律有sin γ＝n sin i ＝32，故γ＝60°，C 正确．由sin C ＝1n知，临界角只取决于玻璃的折射率，而与光线的入射位置无关，D 错误．二、多项选择7．接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有( )A ．飞船上的人观测到飞船上的钟较快B ．飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C ．地球上的人观测到地球上的钟较快D ．地球上的人观测到地球上的钟较慢解析：AC 由狭义相对论的“钟慢效应”原理可知，飞船上的人观测到地球上的钟较慢，地球上的人观测到飞船上的钟较慢，故A 、C 正确，B 、D 错误．8．下列关于电磁场的说法中正确的是( )A ．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B ．任何变化的电场周围一定有磁场C ．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D ．电磁波的理论在先，实验证明在后解析：BCD 根据麦克斯韦的电磁场理论可知，若电场或磁场的变化是均匀的，则不能形成电磁波，A 项错误．若电场的变化是均匀的，则只能形成稳定的磁场；若电场的变化是非均匀的，则可形成变化的磁场，B 项正确．由电磁场的定义可知C 项正确．英国物理学家麦克斯韦从理论上预测了电磁波的存在，并指出电磁波的特点，多年后由德国物理学家赫兹实验证实电磁波是存在的，所以D 项正确．9．截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示．DE 为嵌在三棱镜内部紧贴BB ′C ′C 面的线状单色可见光光源，DE 与三棱镜的ABC 面垂直，D 位于线段BC 的中点．图乙为图甲中ABC 面的正视图．三棱镜对该单色光的折射率为2，只考虑由DE 直接射向侧面AA ′C ′C 的光线．下列说法正确的是( )A ．光从AA ′C ′C 面出射的区域占该侧面总面积的12B ．光从AA ′C ′C 面出射的区域占该侧面总面积的23C ．若DE 发出的单色光频率变小，AA ′C ′C 面有光出射的区域面积将增大D ．若DE 发出的单色光频率变小，AA ′C ′C 面有光出射的区域面积将减小 解析：AC 根据sin C ＝1n ，得光线在AC 面上发生全反射的临界角C ＝45°，如图所示．从AC 面上射出的光线为射到FC 区域的光线，由几何关系得FC ＝12AC ，即有光线射出的区域占总面积的一半，选项A正确，B 错误；当单色光的频率变小时，折射率n 变小，根据sin C ＝1n ，知临界角C 变大，图中的F 点向A 点移动，故有光射出的区域的面积变大，选项C 正确，D 错误．10．如图，等边三角形AOB 为透明柱状介质的横截面．一束单色光PQ 平行于角平分线OM 射向OA ，在界面OA 发生折射，折射光线平行于OB 且恰好射到M 点(不考虑反射光线)．则( )A ．透明柱状介质对单色光PQ 的折射率为 3B ．从AMB 面出射的光线与入射光线PQ 的偏向角为60°C ．保持入射点Q 不变，减小入射角，一直有光线从AMB 面射出D ．保持入射光PQ 的方向不变，增大入射光的频率，出射点将在M 点下方解析：ABD 入射角i ＝60 °，折射角γ＝30 °，n ＝sin i sin γ＝3，由光路可逆性可知光从M点折射时，折射角为60 °，由几何关系可知此出射光线与入射光线PQ 的偏向角为60 °，选项A 、B 正确；入射点Q 不变，减小入射角，则折射角减小，射到AB 面的入射角增大，可能发生全反射，选项C 错误；增大入射光频率，则从Q 点折射时的折射角变小，出射点将在M 点下方，选项D 正确.三、计算题11．如图，ABCD 是一玻璃砖的截面图，一束光与AB 面成30°角从AB 边上的E 点射入玻璃砖中，折射后经玻璃砖的BC边反射后，从CD边上的F点垂直于CD边射出．已知∠B ＝90°，∠C＝60°，EB＝10cm. BC＝30 cm.真空中的光速c＝3×108 m/s，求：(1)玻璃砖的折射率；(2)光在玻璃砖中从E到F所用的时间．(结果保留两位有效数字)解析：(1)光在玻璃砖中传播光路如图所示，由几何关系可得i＝60°.γ＝∠BQE＝∠CQF＝30°由折射定律n＝sin isin γ得n＝ 3(2)由n＝cv，得v＝3×108 m/s由几何关系得EQ＝2EB＝20 cmQF＝QC cos 30°＝(BC－BQ)cos 30°＝(153－15) cmt＝EQ＋QFv≈1.8×10－9 s答案：(1)3(2)1.8×10－9 s12．如图，一透明球体置于空气中，球半径R＝10 cm，折射率n＝2，MN是一条通过球心的直线，单色细光束AB平行于MN射向球体，B为入射点，AB与MN间距为5 2 cm，CD为出射光线，真空中光速c＝3×108 m/s.(1)补全光路并求出光从B点传到C点的时间；(2)求CD 与MN 所成的角α.解析：(1)连接BC ，光路图如图；在B 点光线的入射角、折射角分别标为i 、r ，sin i ＝5210＝22，所以i ＝45°. 由折射率定律，在B 点有n ＝sin isin r可得sin r ＝12故r ＝30°.又BC ＝2R cos r ，v ＝c n所以t ＝BC v ＝BCn c ＝63×10－9 s.(2)由几何关系知∠COP ＝15°，∠OCP ＝135°，所以α＝30°. 答案：(1)光路图见解析63×10－9 s (2)30° 13．如图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图，玻璃圆柱体的半径为2R ，空心部分是半径为R 的圆，两圆同心．一束单色光(平行于截面)从圆柱体外表面上的A 点以入射角i 射入玻璃材料中，光束经折射后恰好与内圆面相切于B 点，已知该玻璃材料对此单色光的折射率为 2.(1)求入射角i ；(2)欲使该光束从A 点入射后，恰好在内圆面上发生全反射，则入射角i ′是多少？ 解析：(1)由题意知，设折射角为r ，则几何关系得： sin r ＝BO AO ＝R2R ＝0.5，根据折射定律：n ＝sin isin r ，解得：i ＝45°.(2)设在A 点的入射角为i ′时，光束经折射后到达内圆面上C 点，并在C 点恰发生全反射，则光束在内圆面上的入射角∠ACD 恰等于临界角θ，如图所示：则sin θ＝1n，解得：∠ACD ＝θ＝45°.根据正弦定理得：sin ∠ACD AO ＝sin ∠CAO CO ，解得：sin ∠CAO ＝24. 根据折射定律：n ＝sin i ′sin ∠CAO ，解得i ′＝30°. 答案：(1)45° (2)30°。

物理中的电磁波与光学现象练习题在我们的日常生活中，电磁波和光学现象无处不在。

从我们使用的手机通信，到美丽的彩虹，从医院里的 X 光检查，到舞台上的激光表演，无一不是电磁波和光学现象的应用。

为了更好地理解这些奇妙的物理现象，让我们通过一些练习题来加深对它们的认识。

一、电磁波的基本知识1、电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。

以下关于电磁波的说法，正确的是（）A 电磁波在真空中的传播速度是 3×10^5 m/sB 电磁波不能在真空中传播C 电磁波的波长越长，频率越高D 电磁波的频率越高，能量越大答案：D解析：电磁波在真空中的传播速度是 3×10^8 m/s，A 选项错误；电磁波可以在真空中传播，B 选项错误；电磁波的波长越长，频率越低，C 选项错误；电磁波的频率越高，能量越大，D 选项正确。

2、按照电磁波的波长从长到短排列，以下顺序正确的是（）A 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线B 无线电波、可见光、红外线、紫外线、X 射线、γ 射线C γ 射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波D γ 射线、X 射线、红外线、可见光、紫外线、无线电波答案：A解析：电磁波按照波长从长到短的顺序依次为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线。

二、光学现象1、当一束光从空气斜射入水中时，下列说法正确的是（）A 折射光线偏向法线B 折射光线远离法线C 折射角等于入射角D 折射角小于入射角答案：D解析：当光从空气斜射入水中时，折射光线偏向法线，折射角小于入射角。

2、以下属于光的反射现象的是（）A 小孔成像B 立竿见影C 水中倒影D 日食月食答案：C解析：小孔成像、立竿见影、日食月食都是光沿直线传播形成的；水中倒影是平面镜成像，属于光的反射现象。

三、电磁波与光学现象的综合应用1、以下设备中，利用电磁波来传递信息的是（）A 验钞机B 微波炉C 手机D 手电筒答案：C解析：验钞机利用的是紫外线使荧光物质发光的原理；微波炉利用的是微波的能量来加热食物；手机是利用电磁波来传递信息的；手电筒利用的是电能转化为光能。

《光的波动性、电磁波、相对论》典型题1．(多选)下列有关光学现象的说法中正确的是( )A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰D．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度E．激光测距是应用了激光平行性好的特点2．(多选)下列说法正确的是( )A．露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射C．电磁波具有偏振现象D．根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短E．物体做受迫振动时，其频率和振幅与自身的固有频率均无关3．(多选)下列说法中正确的是( )A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理B．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比减小C．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢D．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰E．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了干涉原理4．(多选)下列说法正确的是( )A．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射B．偏振光可以是横波，也可以是纵波C．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象E．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率等于声源振动的频率5．(多选)下列说法正确的是( )A．光的偏振现象说明光是一种横波B．麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，则条纹间距变宽D．波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关E．机械波和电磁波都可以在真空中传播6．(多选)下列说法正确的是( )A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高D．当水波通过障碍物时，若障碍的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象E．用两束单色光A、B，分别在同一套装置上做干涉实验，若A光的条纹间距比B光的大，则说明A光波长大于B光波长7．(多选)下列说法正确的是( )A．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系B．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关C．孔的尺寸比波长小才发生衍射现象D．振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场E．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射8．(多选)如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线．a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是( )A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度B．a光的频率大于b光的频率C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角E．b光比a光更容易发生衍射现象9．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲)：(1)下列说法哪一个是错误的( )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Δx＝a n－1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________ mm. 11．(1)下列说法中不符合事实的是( )A．机场安检时，借助X射线能看到箱内物品B．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘C．建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射D．液晶显示应用了偏振光(2)如图所示，一束激光频率为ν0，传播方向正对卫星飞行方向，已知真空中光速为c，卫星速度为u，则卫星上观测到激光的传播速度为________，卫星接收到激光的频率ν________(填“大于”“等于”或“小于”)ν0.12．(1)关于电磁波，下列说法正确的是( )A．雷达是用X光来测定物体位置的设备B．电磁波是横波C．电磁波必须在介质中传播D．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调(2)某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5 000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs.①该电磁波的频率为多少？②该雷达的最大侦察距离是多少？《光的波动性、电磁波、相对论》典型题参考答案1．(多选)解析：选CDE.用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，A错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的色散现象，是光的折射的结果，B错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可减弱反射光，从而使景象更清晰，C正确；红光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝l dλ可知，经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，D正确；激光的平行性好，常用来精确测距，E正确．2．(多选)解析：选ACD.露珠的晶莹透亮现象，是由光的全反射引起的，选项A正确；光波从空气进入水中后，频率不变，波速变小，则波长变短，故不容易发生衍射，选项B错误；因电磁波是横波，故也有偏振现象，选项C正确；根据狭义相对论，地面上的人看到高速运行的列车比静止时短，选项D正确；物体做受迫振动时，其频率总等于周期性驱动力的频率，与自身的固有频率无关，但其振幅与自身的固有频率有关，当驱动力的频率等于固有频率时，振幅最大，选项E错误．3．(多选)解析：选ACD.医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，选项A正确．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与波源相比增大，选项B错误．在宇宙中高速飞行的飞船中的时钟变慢，选项C正确．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰，选项D正确．无线网络信号能绕过障碍物传递到接收终端是利用了衍射原理，选项E错误．4．(多选)解析：选ACD.用光导纤维传播信号时，是让携带声音信号的光在光导纤维中进行全反射，从而向前传播的，故A正确；偏振光只能是横波，不可能是纵波，故B错误；据狭义相对论的基本假设知，光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的，故C正确；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；根据多普勒效应知：声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，故E错误．5．(多选)解析：选ACD.光的偏振现象说明光是一种横波，选项A正确；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验验证了电磁波的存在，选项B错误；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红光，因红光的波长大于绿光的波长，则根据Δx＝ldλ可知条纹间距变宽，选项C正确；波在介质中传播的频率由波源决定，与介质无关，选项D正确；机械波传播时需要介质，故不能在真空中传播，E 错误．6．(多选)解析：选BCE.在波的干涉现象中，所说的振动加强点和振动减弱点，只是从振动幅度的角度来定义的，加强点的振动幅度大，减弱点振动幅度小，但是加强点的位移不一定比减弱点的位移大，A错误；做受迫振动的周期取决于驱动力的周期，与单摆摆长无关，B正确；根据多普勒效应，声源向我们驶来时，我们在单位之间内接受波长的个数增大，即我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，C正确；当孔或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，会发生明显的衍射现象，而衍射没有条件，D错误；根据公式Δx＝ldλ，同一个干涉装置，l和d都是相同的，所以间距越大，波长越大，E正确．7．(多选)解析：选ADE.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系，广义相对论才涉及加速运动的非惯性系，故A正确；做简谐运动的质点，其振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大，故B错误；波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小，所以C错误；根据麦克斯韦的电磁理论，振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场，故D正确；泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象．故E 正确．8．(多选)解析：选ACD.由折射光路可知，b 光的折射率大于a 光，则根据n ＝c v 可知，在半圆形的玻璃砖中，a 光的传播速度大于b 光的传播速度，选项A 正确；a 光的频率小于b 光的频率，选项B 错误；因a 光的波长大于b 光，故a 光比b 光更容易发生衍射现象，选项E 错误；则根据Δx ＝l d λ，则两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a 光的较大，选项C 正确；根据sin C ＝1n 可知，若a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，选项D 正确．9．解析：(1)根据发生干涉现象的条件，两列光的频率相同．如果放置光屏，在A ，B 点会出现亮条纹，在C 点会出现暗条纹．(2)相邻亮条纹的中心间距Δx ＝l d λ，由题意知，亮条纹的数目n ＝10，则得L ＝n Δx ＝nlλd代入数据解得L ＝1.178×10－2 m答案：(1)频率 C (2)1.178×10－2 m10．解析：(1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线)，所以摆放时并不放单缝和双缝，A 错误．测量亮纹位置时，为了准确，应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐，B 正确．相邻两条亮纹间距为Δx ，则n 条亮纹间距为a ＝(n －1)Δx ，即Δx ＝a n －1，C 正确． (2)1.5 mm ＋47.0×0.01 mm ＝1.970 mm.答案：(1)A (2)1.97011．解析：(1)机场安检时，借助X 射线的穿透能力可以看到箱内物品，A 正确．交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘，B 正确．建筑外装玻璃镀一层膜是应用了光的漫反射，C 错误．液晶显示应用了偏振光，D 正确．(2)由光速不变原理可知，卫星上观测到激光的传播速度是c .由多普勒效应可知，卫星与激光靠近时，卫星接收到激光的频率ν大于ν0.答案：(1)C (2)c 大于12．解析：(1)由雷达的工作原理知，雷达是用微波来测定物体位置的设备，A 错；电磁波在传播过程中电场强度和磁感应强度总是相互垂直，且与波的传播方向垂直，故电磁波是横波，B 对；电磁波可以不依赖介质而传播，C 错；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，D 错．(2)①根据c ＝λf 可得f ＝c λ＝3.0×10820×10－2 Hz ＝1.5×109 Hz. ②电磁波在雷达发射相邻两个脉冲间隔时间内传播的距离s ＝c Δt ＝c ⎝ ⎛⎭⎪⎫1n －t ＝3×108×⎝ ⎛⎭⎪⎫15 000－0.02×10－6 m ≈6×104 m ， 所以雷达的最大侦察距离s ′＝s 2＝3×104 m ＝30 km.答案：(1)B (2)①1.5×109 Hz ②30 km。

课时规范练44 光的波动性电磁波相对论一、基础对点练1.(多选)(衍射、相对论)下列说法正确的是( )A.肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象,通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象B.光纤通信,医用纤维式内窥镜及全息照相都是利用了光的全反射原理C.泊松亮斑支持了光的波动说D.相对论认为:竖直向上高速运动的球在水平方向上变扁了E.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散,光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散2.(多选)(双缝干涉的条纹间距)(贵州贵阳一中高三月考)在“双缝干涉”实验中,用黄色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。

若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是( )A.改用红色激光B.改用紫色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将屏幕向靠近双缝的位置移动3.(多选)(双缝干涉与光的折射和衍射的综合)用同一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的双缝干涉实验,获得的双缝干涉条纹分别如图甲、图乙所示。

下列说法正确的是( )A.甲光的频率比乙光的高B.甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度C.对同一种介质,甲光的折射率小于乙光的折射率D.从同种介质射向空气,甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角E.遇到同一障碍物,甲光比乙光更容易发生明显的衍射现象4.(多选)(光的干涉、衍射)(河南开封期末)关于光的干涉、衍射,下列说法正确的是( )A.X射线比无线电波更容易发生衍射B.光纤通信是一种现代通信手段,它是利用了光的干涉原理传递信息C.做单色光单缝衍射实验时,光的波长一定,单缝宽度变小,衍射条纹间距反而变大D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则相邻亮条纹间距变窄E.自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象5.(多选)(光的干涉、衍射、相对论和薄膜干涉的应用)(河南期中)关于光的波动性、电磁波及相对论,下列说法正确的是( )A.电磁波由真空进入介质传播时,波长变短B.宇宙飞船的运动速度很大,应该用相对论力学计算它的运动轨道C.当光的波长明显比圆孔的直径小时,就不能产生衍射现象D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则相邻亮条纹间距变窄E.照相机镜头的增透膜最小厚度应为入射光在增透膜中波长的146.(多选)(电磁波)(安徽高三月考)下图是沿z轴方向传播的电磁波的模型图,箭头线段长度表示了电场强度大小,已知光速为c。

章末检测14 光学电磁波（时间90分钟满分100分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的选项中，1～6题有一个选项正确，7～12题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）1.将两个紧靠在一起的偏振片放在一盏灯的前面，此时没有光通过.假如将其中的一个偏振片渐渐旋转180°，在旋转过程中，将会产生的现象是（）A.透过偏振片的光先增加，然后又减弱到零B.透过偏振片的光先增加，然后减弱到非零的最小值C.透过偏振片的光在整个过程中都增加D.透过偏振片的光先增加，再减弱，然后又增加解析：起先时没有光通过，说明两偏振片的透光方向垂直，其中一个偏振片旋转180°的过程中，透过偏振片的光先增加然后又减弱到零，故A正确.答案：A2.在没有月光的夜间，一个池面较大的水池底部中心有一盏灯S（可视为点光源），小鱼在水中游动，它向上方水面看去，看到了亮点S1；小鸟在水面上方翱翔，它向下方水面看去，看到了亮点S2.设水中无杂质，四周无光源，水面安静，下面的说法中正确的是（）A.小鱼看到S1，是属于光的反射现象，S1的位置与小鱼的位置无关B.小鱼看到S1，是属于光的折射现象，S1的位置与小鱼的位置有关C.小鸟看到S2，是属于光的反射现象，S2的位置与小鸟的位置有关D.小鸟看到S2，是属于光的折射现象，S2的位置与小鸟的位置无关答案：A3.如图所示的双缝干涉试验，用绿光照耀单缝S时，在光屏P上视察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）A.增大S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案：C4.两束平行的细激光束，垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示.已知光线1沿直线穿过玻璃，它的入射点是O ；光线2的入射点为A ，穿过玻璃后两条光线交于P 点.已知玻璃截面的圆半径为R ，OA ＝R2，OP ＝3R ，光在真空中的传播速度为c .据此可知（ ）A.光线2在圆弧面的入射角为45°B.玻璃材料的折射率为 3C.光线1在玻璃中传播速度为c2D.光线1在玻璃中传播时间为3R 2c答案：B5.一束单色光经空气射入玻璃，这束光的 （ ） A.速度变小，波长变短 B.速度不变，波长变短 C.频率增大，波长变长 D.频率不变，波长变长答案：A6.一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（ ）A BC D解析：光从玻璃砖射向空气时，假如入射角大于临界角，则发生全反射；假如入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A 正确，C 错误；当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B 、D 错误.答案：A7.下列说法正确的是 （ ）A.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特殊光明是光的全反射现象B.在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C.一简谐横波以速度v 沿x 轴正方向传播，t ＝0时传播到坐标原点，此质点正从平衡位置以速度v 0向下振动，已知质点的振幅为A ，振动角速度为ω，则x 轴上横坐标为34λ处质点的振动方程为y ＝－A sin ω⎝⎛⎭⎪⎫t －3λ4v ⎝ ⎛⎭⎪⎫t ≥3λ4vD.在光的双缝干涉试验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、视察者间的相对运动没有关系解析：泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特殊亮是光发生了全反射的原因，选项A 正确；在电磁波接收过程中，使声音信号或图象信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，选项B 错误；波由坐标原点传播到x ＝34λ处所需时间为3λ4v ，故x ＝34λ处的质点的起振时刻为3λ4v ，质点的起振方向向下，则x ＝34λ处质点的振动方程为y ＝－A sin ω⎝⎛⎭⎪⎫t －3λ4v ⎝ ⎛⎭⎪⎫t ≥3λ4v ，选项C 正确；在光的双缝干涉试验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，选项D 错误；由光速不变原理知真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、视察者间的相对运动没有关系，选项E 正确.答案：ACE8.下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是（ ）A.图A 中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大B.由图B 可知，系统的固有频率为f 0C.图C 中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫作波的干涉D.图D 中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样E.图E 中若简谐波的波速为200 m/s ，从图示时刻起先质点a 经0.01 s 通过的路程为0.4 m解析：演示简谐运动的图象试验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横坐标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，选项A 错误；由图B 可知当驱动力的频率f 跟固有频率f 0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，距固有频率f 0相差越大，振幅越小，选项B 正确；频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫作波的干涉，选项C 正确；泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样，选项D 错误；由图E 可知，该波的波长是4 m ，则周期T ＝λv ＝4200s ＝0.02 s ，从图示时刻起先，质点a 经0.01 s ，即半个周期，a 恰好到达负的最大位移处，通过的路程为0.4 m ，选项E 正确.答案：BCE9.下列说法中正确的是（ ）A.人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射B.光的色散现象都是由光的干涉引起的C.依据麦克斯韦的电磁场理论，改变的电场四周肯定可以产生电磁波D.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大E.学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应F.离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了解析：超声波的频率大，波长较小，所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，选项A 正确；光的色散现象都是由光的折射引起的，选项B 错误；依据麦克斯韦的电磁场理论，周期性改变的电场四周才可以产生电磁波，选项C 错误；光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，这样才能使得光在光导纤维的内芯发生全反射，选项D 正确；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，选项E 错误；依据爱因斯坦的相对论原理中的“时钟变慢”原理，离开地球的高速火箭里的人认为地球上人的寿命变长了，选项F 正确.答案：ADF10.（2024·吉林通化调研）接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有（ ）A.飞船上的人观测到飞船上的钟较快B.飞船上的人观测到飞船上的钟较慢C.地球上的人观测到地球上的钟较快D.地球上的人观测到地球上的钟较慢 解析：由相对论学问Δt ＝Δτ1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2知，Δt >Δτ.则地面上的人视察飞船上的时间进程比地面上慢，即地球上的人观测到地球上的钟较快，同理可知，飞船上的人观测到飞船上的钟较快，A 、C 正确，B 、D 错误.答案：AC11.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示.这时可以看到明暗相间的条纹.下面关于条纹的说法中正确的是（ ）A.干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动D.视察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 答案：AC12.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象.如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a 、b ，下列说法不正确的是（ ）A.若增大入射角i ，则b 光先消逝B.在该三棱镜中a 光波长小于b 光C.a 光能发生偏振现象，b 光不能发生D.若a 、b 光分别照耀同一光电管都能发生光电效应，则a 光的遏止电压低解析：如图所示，设b 光折射角为α，在右界面的入射角为β，依据几何关系有：α＋β＝∠A ，依据折射定律n ＝sin isin α，增大入射角i ，折射角α增大，β减小，而β增大才可能使b 光发生全反射，故A 错误；由光路图可知，a 光的折射率小于b 光的折射率（n a <n b ），则a 光的波长大于b 光的波长（λa >λb ），故B 错误；光是一种横波，横波都能发生偏振现象，与光的频率无关，故C 错误；依据光电效应方程可知，最大初动能E k ＝hν－W 0，再依据动能定理：－eU c ＝0－E k ，即遏止电压U c ＝he ν－W 0e，由于逸出功W 0相同，所以入射光的频率越大，遏止电压就越大，又n a <n b ，则a 光的频率小于b 光的频率（νa <νb ），a 光的遏止电压小于b 光的遏止电压，故D 正确.答案：ABC二、非选择题（共52分）13.（8分）学校开展探讨性学习，某探讨小组的同学依据所学的光学学问，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示.在一圆盘上，过其圆心O 作两条相互垂直的直径BC 、EF ，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P 1、P 2，并保持P 1、P 2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视察P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好拦住P 1、P 2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，这样只要依据P 3所插的位置，就可干脆读出液体折射率的值，则：（1）若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为 . （2）图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率的值大？ 答：________________________________________________（3）作AO 的延长线交圆周于K ，K 处所对应的折射率值应为 .解析：依据折射定律n ＝sin θ1sin θ2，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF ＝30°，所以n ＝sin 60°sin 30°＝ 3.（2）题图中P 4对应的入射角大于P 3所对应的入射角，所以P 4对应的折射率大. （3）因为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） 3 （2）P 4对应的折射率的值大 （3）114.（8分）在“用双缝干涉测光的波长”的试验中，试验装置如图甲所示.（1）某同学以线状白炽灯为光源，对试验装置进行调整并视察了试验现象后，总结出以下几点，正确的是 .A.灯丝与单缝和双缝必需平行放置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（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为 nm.（3）假如测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示.则在这种状况下来测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）实际值.解析：（1）为了得到相干光源灯丝与单缝和双缝必需平行放置，A 正确；干涉条纹与双缝平行，B 错误；干涉条纹的间距Δx ＝ldλ与单缝宽度无关，C 错误，D 正确.（2）手轮的读数为0.5 mm ＋20.0×0.01 mm ＝0.700 mm.（3）条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx 实＝Δx 测cos θ，θ为条纹与分划板间的夹角，故Δx 实<Δx 测.答案：（1）AD （2）0.700 （3）大于15.（8分）如图所示，等腰直角三角形ABC 为某透亮介质的横截面，O 为BC 边的中位，位于O 点处的点光源在透亮介质内向各个方向放射光线，其中从AC 边上的D 点射出的光线平行于BC ，从E 点射出的光线垂直BC 向上.已知BC 边长为2L .求：（1）该光在介质中发生全反射的临界角θ； （2）DE 的长度为x .（可能用到sin 15°＝2－32或tan 15°＝2－3） 解析：（1）由几何关系可知，题图中∠ODE ＝60°，故光线OD 在AC 面上的入射角为30°，折射角为45°.依据光的折射定律有n ＝sin 45°sin 30°＝2，由sin θ＝1n知θ＝45°.（2）由l OD sin 45°＝Lsin 120°，解得l OD ＝63L ， 由几何关系可知，光线OE 在AC 面上的折射角为45°，依据光的折射定律有，OE 光线在AC 面上的入射角为30°，故题图中∠OEC ＝60°，则△ODE 为等边三角形，得x ＝l OD ＝63L . 答案：（1）45° （2）63L 16.（10分）如图所示，有一玻璃圆柱体，横截面半径为R ＝10 cm ，长为L ＝100 cm.一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的A 点，与玻璃圆柱体左端面距离d ＝4 cm ，点光源向各个方向放射单色光，其中射向玻璃圆柱体、从左端面中心半径为r ＝8 cm 圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出.光速为c ＝3×108m/s.求：（1）玻璃对该单色光的折射率；（2）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间.解析：（1）由题意可知，光线AB 从圆柱体左端面射入，在柱体侧面发生全反射，如图所示.sin i ＝r r 2＋d2＝25，n ＝sin i sin θ，sin C ＝1n， sin θ＝cos C ＝1－sin 2C ， 联立解得n ＝355.（2）折射光BD 在玻璃圆柱体内传播路程最长，因而传播时间最长，由几何学问得s ＝Lsin C＝nL ，v ＝c n，t ＝s v ＝n 2Lc＝6×10－9 s. 答案：（1）355 （2）6×10－9s17.（8分）一条长直光导纤维的长度l ＝15 km ，内芯的折射率n ＝1.6，在内芯与包层的分界面发生全反射的临界角C ＝60°，一细光束从左端面中点射入内芯，则：（1）为使射入的光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，光在左端面的入射角θ为多少？（2）若从左端射入的光能够不损失地传送到右端，则光在光导纤维内传输的时间最长和最短各为多少？（真空中光速c ＝3.0×108m/s ；取sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80；结果取两位有效数字）解析：（1）设光从左端面射入时的入射角为θ，折射角为α， 则α＝90°－C ＝30°， 由折射定律得n ＝sin θsin α，则sin θ＝n sin α＝1.6sin 30°＝0.8，解得θ＝53°.（2）光在内芯的传播速度v ＝c n，当光射向左端面的入射角为0°时，光传播的时间最短，最短时间t min ＝l v ＝nlc＝8.0×10－5 s ，当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角C 时，光传播的时间最长，此时间传播的路程s ＝lsin C，则最长时间t max ＝lv sin C ＝nlc sin C ＝t minsin C≈9.2×10－5s.答案：（1）53° （2）9.2×10－5s 8.0×10－5s18.（10分）如图所示是某种透亮物质制成的直角三棱镜ABD ，光在透亮物质中的传播速度为2.4×108m/s ，一束光线在纸面内垂直AB 面射入棱镜，发觉光线刚好不能从AD 面射出，光在真空中传播速度为3.0×108m/s ，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，求：（1）透亮物质的折射率和直角三棱镜∠A 的大小；（2）光线从BD 面首次射出时的折射角α.（结果可用α的三角函数表示） 解析：（1）由折射率与光速间的关系n ＝c v，解出透亮物质的折射率n ＝1.25，由题意可知，光线从AB 面垂直射入，恰好在AD 面发生全反射，光线从BD 面射出，光路图如图所示.设该透亮物质的临界角为C ，由几何关系可知 sin C ＝1n，解得∠C ＝∠A ＝53°.（2）由几何关系知β＝37°， 由折射定律知n ＝sin αsin β，解得sin α＝34.答案：（1）1.25 53° （2）sin α＝34。

高考物理光学电磁波训练第一讲光的折射【基本概念与基本规律】1．光的反射定律:光从一种介质射到另一种介质的分界面时发生反射.光的反射定律:反射光线与入射光线.法线处在同一平面内,反射光线与入射光分别位于法线的两侧.2．光的折射现象,光的折射定律:折射光线与入射光线.法线处于同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线两侧,入射角的正弦与折射角的正弦成正比.注意两角三线的含义折射率 (光线从介质Ⅰ——介质Ⅱ)折射现象的光路可逆性3．折射率:入射角的正弦与折射角的正弦的比.①折射率的物理意义:表示介质折射光的本领大小的物理量②折射率大小的决定因素——介质.光源(频率)在其它介质中的速度,式中n为介质的折射率,n_gt;1,故v_lt;c介质的折射率是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身决定,同时光的频率越高,折射率越大,而与入射角.折射角的大小无关某一频率的光在不同介质中传播时,频率不变但折射率不同,所以光速不同,波长也不同(与机械波相同);不同频率的光在同一介质中传播时,折射率不同,所以光速不同,波长也不同(与机械波的区别).频率越高,折射率越大.4．折射时的色散:含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散.(1)光通过棱镜时将向棱镜的横截面的底边方向偏折(2)通过棱镜成像偏向顶点(3)实验表面,一束白光进入棱镜而被折射后,在屏上的光斑是彩色的,说明光在折射时发生了色散.(4)光的色散规律:红光通过棱镜后偏折的程度比其他颜色的光的要小,而紫光的偏折程度比其他颜色的光要大.说明透明物质对于波长不同的光的折射率是不同的.波长越长,折射率越小.5．应用(一般方法):分析光的折射时,一般需作出光路图,以便应用折射规律及光路图中提供的几何关系来解答.在实际应用中,常见方法是:①三角形边角关系法;②近似法,即利用小角度时,θ≈tanθ≈sinθ的近似关系求解.记住光路是可逆的原理.(1)折射率的测定(2)利用折射定律结合几何知识解答的折射问题(3)多向思维方式理解.应用关键物理量n①像似深度h/=H/n②全反射③折射率与波速度的关系6．光的全反射现象.反射条件.临界角全反射产生的条件是:(1)光从光密介质射向光疏介质;(2)入射角大于或等于临界角．两条件必须同时存在,才发生全反射.临界角是一种特殊的入射角．当光线从某介质射入真空(或空气)时,其临界角的正弦值为.注意:①临界角的含义:折射角为90°时的入射角.②规律:一旦发生全反射,即符合光的反射定律③光密介质与光疏介质——两个不同的介质,【例题精选】:【例１】如图所示,一储油圆桶,底面直径与桶高均为d.当桶内无油时,从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B.当桶内油的深度等于桶高的一半时,在A点沿AB方向看去,看到桶底上的C点,C.B相距,由此可得油的折射率n= ;光在油中传播的速度v= m/s.(结果可用根式表示)答案(举一反三).由某种透光物质制成的等腰直角棱镜ABO,两腰长都是16 cm．为了测定这种物质的折射率,将棱镜放在直角坐标系中,并使两腰与o_.oy轴重合,如图所示．从OB边的C点注视A棱,发现A棱的视位置在OA边D点．在C.D两点插大头针,看出C点坐标位置(0,12)D点坐标位置(9,0),由此可计算出该物质的折射率为．答案4/3【例2】如图所示,为用透明介质做成的空心球,其折射率为,内.外半径分别为,用内表面涂上能完全吸光的物质,当一束平行光射向此球时被内表面吸收掉的光束在射进空心球前的横截面积是多少?答案【例3】某三棱镜的横截面是一直角三角形,如图所示,∠A=90°,∠B=30°,∠C=60°,棱镜材料的折射率为n,底面BC涂黑,入射光沿平行于底面BC面,经AB面和AC面折射后出射．求(1)出射光线与入射光线延长线间的夹角δ;(2)为使上述入射光线能从AC面出射,折射率n的最大值为多少?解答:画出光路图如图所示.(1)因为入射光平行于BC面,i=60°由折射定律有,所以光折到AC面上时,由几何关系可得:A+β=90°,,(2)要使有光线从AC面射出,应有sinr≤1:即,得【例4】如图所示,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)产生反射光束1和2,已知玻璃折射率为,入射角为450(相应的折射角为240),现保持入射光线不变,将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过150,如图中虚线所示,则:A．光束１转过150B．光束1转过300C．光束2转过的角度小于150Ｄ．光束2转过的角度大于150答案:BC【例5】如图所示,只含黄光和紫光的复色光束PO,沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱内,被分成两光束OA和OB,若OA和OB分别沿如图所示的方向射出,则:Ａ．OＡ为黄色,OB为紫色Ｂ．OA为紫色,OB为黄色Ｃ．OA为黄色,OB为复色Ｄ．ＯA为紫色,ＯB为复色答案:C【例6】如图所示,一束白光以较大的入射角到三棱镜的一个侧面,从另一个侧面射出,在屏上形成从红到紫的彩色光带.当入射角逐渐减小时A.红光最先消失.B.红光紫光同时消失C.紫光最先消失.D.红光紫光都不消失答案:C【例7】一点光源发出一束光经一平面镜反射,打在天花板上,平面镜以角速度ω匀速转动,当入射角为α时,光斑的运动速度是多少?(已知天花板到平面镜的距离为h)答案:【例7】太阳照在平坦的大沙漠上,我们在沙漠中向前看去,发现前方某处射来亮光,好象太阳光从远处水面射来的一样,我们认为前方有水,但走到该处仍是干燥的沙漠,这种现象在夏天城市中太阳照在沥青路面时也能看到.对此有以下解释:①这是光的干涉现象; ②这是光的全反射现象;③形成原因是越靠近地面处折射率越大; ④形成原因是越靠近地面处折射率越小.其中正确的是:A.①③; B.①④; C.②③; D.②④.答案D.第一讲光的折射课后练习1．发出白光的细线光源ab,长度为l0,竖直放置,上端a恰好在水面以下,如图.现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,若以l1表示红光成的像的长度,l2表示蓝光成的像的长度,则(答案 D )A．l1＜l2＜l0B．l1＞l2＞l0C．l2＞l1＞l0D．l2＜l1＜l02．一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖,经折射分成两束单色光a.b.已知a光的频率小于b光的频率.图中哪个光路图可能是正确的(答案 B )3．如图所示,一个棱镜的顶角为θ=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入,在光屏上形成从红到紫排列的彩色光带,各色光在棱镜中的折射率和临界角见表.当入射角逐渐减小到0的过程中,彩色光带的变化情况是(答案A )色光红橙黄绿蓝紫折射率1.5131.5141.5171.5191.5281.532临界角41.37041.34041.23041.17040.88040.750A．紫光最先消失,最后只剩红光.橙光B．紫光最先消失,最后只剩红光.橙光.黄光C．红光最先消失,最后只剩紫光D．红光最先消失,最后只剩紫光.蓝光4．如图激光液面控制仪的原理是:固定的一束激光AO以入射角i照射到水平液面上,反射光OB射到水平放置的光屏上,屏上用光电管将光讯号转换为电讯号,电讯号输入控制系统来控制液面的高度,若发现光点在屏上向右移动了Δs距离,射到B′点,则液面的高度变化是(答案D )A．液面降低B．液面升高C．液面降低D．液面升高5．一块透明的光学材料,AB为其一个端面,建立平面直角坐标系如图甲所示,设该光学材料的折射率沿y轴正方向(即BA方向)均匀减小,有一光线PO从真空中以某一入射角射向O点,并进入该材料的内部,则该光线在光学材料内都可能的传播路径是图乙中的(答案D )解:如图所示,由于该材料折射率由下向上均匀减小,可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时,如果入射角小于临界角,则射入上一层后折射角大于入射角,光线偏离法线.到达更上层的界面时入射角逐渐增大,当入射角达到临界角时发生全反射,光线开始向下射去直到从该材料中射出.6．如图所示,一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成.一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内,经过一系列全反射后从右端射出.求:(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大?(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少?答案．(l)2.12_108m/s;(2)2.36_10—8s7.如图所示,两块同样的玻璃直角三棱镜ABC,两者的AC面是平行放置的,在它们之间是均匀的未知透明介质,一单色细光束O垂直于AB面入射,在图示的出射光线中A.1.2.3(彼此平行)中的任一条都有可能B.4.5.6(彼此平行)中的任一条都有可能C.7.8.9(彼此平行)中的任一条都有可能D.只能是4.6中的某一条(答案B)8．某液体中有一个空心的玻璃棱镜,假如有光线射在棱镜的ＡＢ面上,如图所示,这条光线折射后的出射光线将会:(答案B)Ａ．向棱镜底边ＢＣ偏折Ｂ．向棱镜顶角Ａ偏折Ｃ．不发生偏折Ｄ．在ＡＢ面折射进入空心部分后可能全部照到ＢＣ面上．9.如图所示,和都是厚度均匀的平玻璃板,它们之间的夹角为,一细光束以入射角从P点射入,,已知此光束由红光和蓝光组成,则当光束透过板后:A．传播方向相对于入射光方向向左偏转角B．传播方向相对于入射光方向向右偏转角C．红光在蓝光的左边D．红光在蓝光的右边(答案C)10.如图所示,光从Ａ点射入圆形玻璃,而从Ｂ点射出,若出射光线相对于入射光线的偏向角为,AB弧所对的圆心角为,下列说法正确的是: Ａ．玻璃的折射率为Ｂ．玻璃的折射率为Ｃ．玻璃的折射率为Ｄ．光线在Ａ点的入射角为(答案:A)11.如图所示,横截面为等腰三角形的两个玻璃三棱镜,它们的顶角分别为α.β,且α _lt; β.a.b两细束单色光分别以垂直于三棱镜的一个腰的方向射入,从另一个腰射出,射出的光线与入射光线的偏折角均为θ.则ab两种单色光的频率υ1.υ2间的关系是(答案B)A．υ1 = υ2B．υ1 _gt;υ2C．υ1 _lt; υ2D．无法确定解析:设三棱镜的顶角为γ,则光线从一腰垂直射入,到达另一腰时的入射角也是γ,由于偏折角为θ,所以拆射角为γ+θ.根据折射率的定义,可以推导出折射率的计算式为:n==cosθ+co tγ__8226;sinθ,由于两种情况下偏折角θ是相同的,γ小的cot γ反而大,对应的n也大.由本题的已知α＜β,得到a光的折射率大,因此a光的频率比b光的频率高.12．(‘06广东·7)两束不同频率的单色光a.b从空气射入水中,发生了图2所示的折射现象(_gt;).下列结论中正确的是(答案 C )A．光束b的频率比光束a低B．在水中的传播速度,光束a比光束b小C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D．若光束从水中射向空气,则光束b的临界角比光束a的临界角大13．abc为一全反射棱镜,它的主截面是等腰直角三角形,如图所示,一束白光垂直入射到ac面上,在ab面上发生全反射,若光线入射点O的位置保持不变,改变光线的入射方向(不考虑自bc面反射的光线)(答案 A )A．使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转,如果有色光射出ab面,则红光首先射出B．使入射光按图中的顺时针方向逐渐偏转,如果有色光射出ab面,则紫光首先射出C．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转,红光将首先射出ab面D．使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转,紫光将首先射出ab面14．图中ABCD是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱镜.图中所示其横截面,∠A=∠C=90°,∠B=60°,AB＞BC.现有平行光线垂直入射到棱镜的AB面上,如图所示,若每个面上的反射都有不能忽略,求出射光线,要求(1)画出所有典型光线从入射到射出的光路图(为了图面简洁,表示光线进行方向的箭头只在棱镜外面的光线上标出即可)(2)简要说明所画光路的根据,并说明每条典型光线只可能从棱镜表面的哪部分射出.15.现在高速公路上的标志牌都用〝回归反光膜〞制成,夜间行车时,它能把车灯射出的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目.这种〝回归反光膜〞是用球体反射元件制成的,如图所示,反光膜内均匀分布着直径为10μm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折射→反射→再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角应是( 答案D)A．15° B．30°C．45° D．60°16．光导纤维在信息传递方面有很多应用,利用光导纤维进行光纤通信所依据的原理是(答案B )A.光的折射B.光的全反射C.光的干涉D.光的色散１7.测定玻璃折射率的实验中(1) 某同学做实验插针的步骤如下:A．在表示入射光线的AO上插上大头针P1和P2B．通过玻璃砖观察P1和P2,调整视线,直到P1的像被P2的像挡住C．在观察一侧插上大头针P3和P4,并记下P3和 P4的位置.这位同学在操作中有什么重要疏漏?(2) 以通过P1P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心,以某一适当长度R为半径画圆．与OA交于P,于OO′的延长线交于Q,从P和Q分别做玻璃砖界面的法线NN′的垂线,P′和Q′分别为垂足,如图17-3-4所示,用刻度尺量得PP′＝45mm,′＝30mm．求玻璃砖的折射率．答案:(1)疏漏:插针时应使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P1.P2.P3的像．(2)根据折射定律:18．半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O.两条平行单色红光沿截面射向圆柱面方向与底面垂直.光线1的入射点A为圆柱面的顶点,光线 2的入射点B,∠AOB＝60°,已知该玻璃对红光的折射率n＝.(1)求两条光线经柱面和底面折射后交点与O点的距离d.(2)若入射的是单色蓝光,则距离d将比上面求得的结果大还是小?答案(1)R/3,(2)小19．学校开展研究性学习,某研究性学习小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示．在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC.EF,在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1.P2并保持P1.P2的位置不变,每次测量时,让圆盘的BFC部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1.P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1.P2．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P所插的位置,就可直接读出液体折射率的值．则(1)若,OP3与OC的夹角为,则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3.P4两位置哪一处所对应的折射率值大?__________．(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率的值应为_________．答案:(1)1．73 (3分) (2)P4 (3分) (3)1第二讲光的干涉.用双缝干涉测波长.衍射现象【基本概念基本规律】:1.光的干涉现象:频率相同,振动方向一致,相差恒定(步调差恒定)的两束光,在相遇的区域出现了稳定相间的加强区域和减弱区域的现象.产生干涉的条件:若S1.S2光振动情况完全相同,则符合,(n=0.1.2.3…)时,出现亮条纹;若符合,((n=0,1,2,3…)时,出现暗条纹.相邻亮条纹(或相邻暗条纹)之间的中央间距为.熟悉条纹特点:中央为明条纹,两边等间距对称分布明暗相间条纹.2．用双缝干涉测量光的波长原理:两个相邻的亮纹或暗条纹的中心间距是Δ_＝lλ/d测波长为:λ＝d·Δ_ /l(1)观察双缝干涉图样:只改变缝宽,用不同的色光来做,改变屏与缝的间距看条纹间距的变化单色光:形成明暗相间的条纹.白光:中央亮条纹的边缘处出现了彩色条纹.这是因为白光是由不同颜色的单色光复合而成的,而不同色光的波长不同,在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离不变的条件下,光波的波长越长,各条纹之间的距离越大,条纹间距与光波的波长成正比.各色光在双缝的中垂线上均为亮条纹,故各色光重合为白色.(2)．测定单色光的波长:双缝间距是已知的,测屏到双缝的距离,测相邻两条亮纹间的距离,测出个亮纹间的距离,则两个相邻亮条纹间距3．光的色散:不同的颜色的光,波长不同在双缝干涉实验中,各种颜色的光都会发生干涉现象,用不同色光做实验,条纹间距是不同的,说明:不同颜色的光,波长不同.含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散.各种色光按其波长的有序排列就是光谱.从红光→紫光,光波的波长逐渐变小.4．薄膜干涉中的色散现象如图:把这层液膜当做一个平面镜,用它观察灯焰的像:是液膜前后两个反射的光形成的,与双缝干涉的情况相同,在膜上不同位置,来自前后两个面的反射光用图中实虚线来代表两列光,所走的路程差不同.在某些位置叠加后加强,出现了亮纹,在另一些位置,叠加后相互削弱,于是出现了暗纹.注意:关于薄膜干涉要弄清的几个问题:Ⅰ是哪两列光波发生干涉; Ⅱ应该从哪个方向去观察干涉图样;Ⅲ条纹会向哪个方向侧移5．应用:(1)照相机.望远镜的镜头表面的增透膜.(2)检查工件表面是否平整.6．光的衍射现象:光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象.产生明显衍射的条件:障碍物或孔(缝)的尺寸与波长可比(相差不多)或更小.单色光单缝衍射图象特点:中央条纹最宽最亮,两侧为不等间隔的明暗相间的条纹.应用:用衍射光栅测定光波波长.精选例题:【例１】(1997年高考全国卷)在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),这时(答案C )A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其它颜色的双缝干涉条纹消失B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其它颜色的双缝干涉条纹依然存在C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮【例2】(如图所示).单色光源发出的光经一狭缝,照射到光屏上,则可观察到的图象是(答案A)【例3】如图(a)所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置,滤光片的作用是_____,单缝的作用是_______________,双缝的作用是______________,单缝和双缝之间的方向关系是_______________．某同学在做该实验时,第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图1),游标卡尺的示数如图3所示,第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图2),游标卡尺的示数如图4所示,已知双缝间距为0.5mm,从双缝到屏的距离为1m,则图3中游标卡尺的示数为__________mm．图4游标卡尺的示数为_______________mm．实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是______________,所测单色光的波长为___________m．答案:获得单色光,产生线光源,产生相干光源,平行,11.5mm,16.7mm,减小实验误差,6.5_10－7．【例4】劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图16-1-4所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气膜,当光垂直入射后,从上往下看的干涉条纹如图乙所示,干涉条纹有如下特点:(１)任意一条明纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度相等(２)任意相邻明纹或暗纹所对应的薄膜厚度恒定;现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹:( 答案A )Ａ．变疏Ｂ．变密Ｃ．不变Ｄ．消失【例5】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置,所用单色光是用普通光源加滤光片产生的.检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反向的光叠加而成的(答案 C )A．a的上表面.b的下表面B．a的上表面.b的上表面C．a的下表面.b的上表面E． a的下表面.b的下表面【例6】现代光学装置中的透镜,棱镜的表面常涂上一层薄膜(一般用氟化镁),当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1/4时,可以大大减少入射光的反射损失,从而增强透射光的强度,这种作用是应用了光的(答案C)A．色散现象B．全反射现象C．干涉现象D．衍射现象( 举一反三).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,否则将会严重地损坏视力.有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率为8.1_1014Hz,那么它设计的这种〝增反膜〞的厚度至少是多少?答案【例7】(_年全国高考)在如图中所示,A.B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而成成的的图像,其中图A是光的衍射(填干涉或衍射)图像,由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径小于(填大于或小于)图B所对应的圆孔的孔径.【例8】在双缝干涉实验中,如果将双缝中的一条挡住,其它都不改变,那么在光屏上观察到的现象将是(答案C)A.仍然是均匀分布的明暗相间的条纹,只是亮纹的亮度变暗了B.仍然是均匀分布的明暗相间的条纹,只是由于挡住一条缝,所以光屏上只有一半区域内有干涉条纹,另一半区域内将没有干涉条纹C.仍然有明暗相间的条纹,只是条纹的宽窄和亮度分布不再是均匀的了D.由于只有单缝,不能形成相干光源,所以不会发生光的干涉现象,光屏上将没有任何条纹出现【例9】.如右图所示,L为水平放置的点亮的8w日光灯,T为一藤椅的竖直靠背,横藤条与日光灯管平行,竖藤条相互垂交织,它们之间是透空方格,P是与藤条靠背平行的白屏.现将屏从紧贴椅背处慢慢向远处(图中右方)平移,从屏上将依次看到( 答案C )A.横藤条的影,横竖藤条的影B.竖藤条的影,横竖藤条的影C.横竖藤条的影,竖藤条的影,没有藤条的影D.横竖藤条的影,横藤条的影,没有藤条的影第二讲光的干涉衍射课后练习1．如图所示是光的双缝干涉的示意图,下列说法中正确的是(答案:D )①单缝S的作用是为了增加光的强度.②双缝S1.S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源.③当S1.S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二条暗条纹.④当S1.S2发出的两列光波到P点的路程差为长λ时,产生中央亮条纹.A.①B.①②C.②④D.②③2.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差△_=0.6,若分别用频率为f1=5.0_1014Hz和f2=7.5_1014Hz的单色光垂直照射双缝,则P点出现明.暗条纹的情况是(答案:AD )A.用频率为f1的单色光照射时,出现明条纹.B.用频率为f2的单色光照射时,出现明条纹.C.用频率为f1的单色光照射时,出现暗条纹.D.用频率为f2的单色光照射时,出现暗条纹.3．关于双缝干涉条纹的以下说法中正确的是( 答案:ABD )A.用同一种单色光做双缝干涉实验,能观察到明暗相间的单色条纹.B.用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍.C.用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍.D.用同种单色光经双缝后干涉的暗条纹到两缝的距离之差一定为该色光半波长的奇数倍.。

光学与电磁波专题训练1.关于生活中遇到的各种波,下列说法正确的是( B )A.电磁波可以传递信息,声波不能传递信息B.手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同解析:电磁波和声波都能传递信息,比如人们之间的语言交流,选项A 错误;太阳光中的可见光属于电磁波,而“B超”中的超声波属于机械波,它们的传播速度不同,选项C错误;遥控器发出的红外线波长比X 射线波长大得多,选项D错误,正确选项为B。

2.(多选)下列说法正确的是( ACD )A.红外线、紫外线、伦琴射线和γ射线在真空中传播的速度均为3.0×108 m/sB.红外线应用在遥感技术中,是利用它穿透本领强的特性C.紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度D.日光灯是紫外线的荧光效应的应用解析:所有电磁波在真空中的传播速度都等于光速,故A正确;红外线应用在遥感技术中是利用它有较强的衍射能力,故B错误;对同一介质紫外线比红外线的折射率大,故紫外线比红外线在水中的传播速度小,故C正确;日光灯应用了紫外线的荧光效应,故D正确。

3.(多选)对下列图片解释正确的是( AD )A.内窥镜是利用光的全反射原理制成的一种医疗设备B.雷达是利用电磁波中的长波来测定物体位置的无线电设备C.肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的折射现象D.微波炉是利用微波使食物中的水分子热运动加剧,温度升高解析:内窥镜是利用光的全反射原理制成的一种医疗设备,故A正确;雷达是利用电磁波中的微波来测定物体位置的,故B错误;肥皂泡在阳光下呈现彩色是因为光的干涉现象,故C错误;微波炉是利用微波的频率与食物中的水分子固有频率相同,从而水分子热运动加剧,温度升高,故D正确。

4. (多选)一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.80 m的圆周做匀速圆周运动,一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止,如图所示,下列判断正确的是( AB )A.观察者接收到汽笛在A点发出声音的频率大于600 HzB.观察者接收到汽笛在B点发出声音的频率等于600 HzC.观察者接收到汽笛在C点发出声音的频率等于600 HzD.观察者接收到汽笛在D点发出声音的频率小于600 Hz解析:根据多普勒效应,当声源和观察者互相靠近时,观察者接收的频率高于声源振动频率;当声源和观察者互相远离时,观察者接收的频率低于声源振动频率。

高考物理光学知识点之物理光学专项训练及解析答案(2)一、选择题1．下列应用没有利用电磁波技术的是A ．无线电广播B ．移动电话C ．雷达D ．白炽灯2．5G 是“第五代移动通讯技术”的简称。

目前通州区是北京市5G 覆盖率最高的区县，相信很多人都经历过手机信号不好或不稳定的情况，5G 能有效解决信号问题。

由于先前的34G G 、等已经将大部分通讯频段占用，留给5G 的频段已经很小了。

5G 采用了比4G 更高的频段，5G 网络运用的是毫米波，将网络通讯速度提高百倍以上，但毫米波也有明显缺陷，穿透能力弱，目前解决的办法是缩减基站体积，在城市各个角落建立类似于路灯的微型基站。

综合上述材料，下列说法中不正确．．．的是 A ．5G 信号不适合长距离传输B ．手机信号不好或不稳定的情况有可能因为多普勒效应或地面楼房钢筋结构对信号一定量的屏蔽C ．5G 信号比4G 信号更容易发生衍射现象D ．随着基站数量增多并且越来越密集，可以把基站的功率设计小一些3．下面事实与光的干涉有关的是（ ）A ．用光导纤维传输信号B ．水面上的油膜呈现彩色C ．水中的气泡显得格外明亮D ．一束白光通过三棱镜形成彩色光带4．下列说法正确的是（ ）A ．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关B ．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波C ．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样D ．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏5．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 ．在光导纤维内传送图象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6．如图所示是双缝干涉实验，使用波长为600 nm 的橙色光照射时，在光屏上的P 0点和P 0点上方的P 1点恰好形成两列相邻．．的亮条纹；若用波长为400 nm 的紫光重复上述实验，则P 0点和P 1点形成的明暗条纹情况是A ．P 0点和P 1点都是亮条纹B ．P 0点是亮条纹，P 1点是暗条纹C．橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距D．若分别用上述两种光通过同一装置做单缝衍射实验，紫光的衍射现象更明显7．在阳光下肥皂泡表面呈现出五颜六色的花纹和雨后天空的彩虹，这分别是光的（）A．干涉、折射 B．反射、折射 C．干涉、反射 D．干涉、偏振8．关于电磁场和电磁波理论，下面几种说法中正确的是A．在电场的周围空间一定产生磁场B．任何变化的电场周围空间一定产生变化的磁场C．振荡电场在周围空间产生振荡磁场D．交替产生的电磁场形成电磁波，只能在大气中传播9．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是()A．在电场的周围，一定存在着由它激发的磁场B．变化的磁场在周围空间一定能形成电磁波C．赫兹通过实验证实了电磁波的存在D．无线电波的波长小于可见光的波长10．下列关于电磁波的说法，正确的是A．只要有电场和磁场，就能产生电磁波B．电场随时间变化时，一定产生电磁波C．做变速运动的电荷会产生电磁波D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在11．下列四种现象不属于光的衍射现象的是A．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子B．不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑C．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环D．通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹12．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）A．a光光子的能量小于b光光子的能量B．若增大入射角i，则a光可能先消失C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距D．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长短13．一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是A．a光在水中传播速度比b光小B．b光的光子能量较大C．当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距14．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是A．水对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大B．在水中a光的临界角比b光的临界角大C．在水中a光的速度比b光的速度小D．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距15．以下列出的电磁波中，频率最高的是（）A．无线电波 B．红外线 C．X射线 D． 射线16．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是甲：单色光通过劈尖产生产生明暗条纹乙：单色光通过牛顿环产生明暗条纹丙：单色光通过双缝产生明暗条纹丁：单色光通过单缝明暗条纹A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大D．丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹17．下列说法正确的是（）A．变化的磁场产生稳定的电场，变化的电场可产生稳定的磁场B．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯可看到彩色条纹，这是光的折射现象，C．通过测定超声波被血流反射回来其频率的变化可测血流速度，这是利用了多普勒效应D．光的偏振现象说明光是一种纵波18．下列说法正确的是（）A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角水面上首先消失的是绿光B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现亮条纹，时而出现暗条纹C．红光的光子能量比紫光光子能量大D．只有横波才能产生干涉现象19．下面是四种与光有关的事实：①用光导纤维传播信号②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度③一束白光通过三棱镜形成彩色光带④水面上的油膜呈现彩色其中，与光的干涉有关的是( )A．①④B．②④C．①③D．②③20．如图甲所示是用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置， a是标准样板。