物理4 实验：用双缝干涉测量光的波长精品课后复习题

人教版新教材 物理选择性必修第一册 第四章《光》

单元测试

班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________

（考试时间：90分钟  试卷满分：100分）

一、单项选择题（每小题3分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）

1．（2022·上海·高二学业考试）在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上（　　）

A．条纹变宽，光强增强 B．条纹变窄，光强增强

C．条纹变宽，光强减弱 D．条纹变窄，光强减弱

2．（2022·浙江·温州市瓯海区第一高级中学高二期中）炎炎夏日，有时看到远处路面上似有积水，“水面”上还映着汽车的倒影，然而当车开到那边时会发现路面是干燥的。分析这种情景，跟以下哪种物理现象的成因是类似的（　　）

A．水面的倒影 B．放大镜把文字放大了 

C．水面油膜的彩色条纹 D．钻石璀璨的闪光

3．（2022·湖北·麻城市第二中学高二期中）下列关于光的干涉、衍射、偏振以及激光的说法中，不正确的是（　　）

A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性

B．电影是利用了光的偏振现象

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像更清晰

D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象

4．（2022·河北·邢台市第二中学高二阶段练习）某研究性学习小组用激光束照射不同直径的圆孔和不透明圆板后，拍摄了许多屏上的图样，图甲和图乙是学习小组拍摄的图样中的两张，下列说法正确的是（　　）

A．图甲为著名的“泊松亮斑”

B．图甲和图乙都是光线照射到圆孔后的衍射图样，图甲中孔的直径较小

C．图甲和图乙都是光线照射到圆板后的衍射图样，图乙中板的直径较小

D．图甲是光线照射到圆孔后的衍射图样，乙图是光线照射到圆板后的衍射图样

5．（2022·吉林省实验中学高二期中）如图，半径为R、球心为O的半球内为真空，M为其顶点，半球外介质的折射率为。一束以为中心，截面半径的光束平行于射到球面上，不考虑多次反射，则能从底面透射出光的面积为（　　）

A． B．

C． D．

6．（2022·辽宁·抚顺一中高二阶段练习）如图所示，一圆柱形筒直径为12cm，高也为12cm。人眼在筒侧上方某处观察，所见筒侧的深度为9cm，当筒中装一半某种液体时，恰能看到筒侧的最低点。则光在此液体中的折射率为（　　）

A． B． C． D．

7．（2022·江苏·扬州中学高二阶段练习）对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（　　）

A．用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环

B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出

C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的

D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动Ｎ时，P上的光亮度将发生变化

8．（2022·湖南·高平金海高级中学高二期中）某三棱镜的横截面为等腰三角形，∠A=120°，AB边长为2L，空气中一束包含a、b两种单色光的细光束沿平行于BC方向照射到AB边的中点O，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光（部分光路图如图所示）。其中，a单色光从O点入射后的折射光平行于AC，已知光在真空中传播速度为c（不考虑ACB面的反射）。下列说法正确的是（　　）

A．在该三棱镜中，单色光a的折射率比b大

B．用单色光a、b分别通过同一单缝进行衍射，单色光b的中央亮纹更宽

C．单色光a的折射率为

D．单色光a在BC边上未发生全反射

9．（2022·浙江·高二期中）一个矩形玻璃砖与玻璃三棱镜按如图所示放置，棱镜的右侧面A与玻璃砖的左侧面B互相平行。一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，并进入玻璃砖内，其中单色光a射到C面，单色光b、c射到D面。下列说法正确的是（　　）

A．单色光a的频率最小，在玻璃中的传播速度最小

B．单色光c从玻璃射向空气的全反射临界角最大

C．进入玻璃砖的a光线一定不能从C面射出

D．进入玻璃砖的b、c光线到达D面时，b光线更容易在D面发生全反射

10．（2022·河南郑州·高二期末）民间有“日晕三更雨，月晕午时风”的谚语。日晕也叫圆虹，是多出现于春夏季节的一种大气光学现象，如图甲所示。它形成的原因是在5000m的高空中出现了由冰晶构成的卷层云，太阳光照射着层云中的冰晶时会发生折射和反射，阳光便被分解成了红、黄、绿、紫等多种颜色，这样太阳周围就会出现一个巨大的彩色光环，称为日晕。其原理可简化为一束太阳光射到一个截面为正六边形的冰晶上，如图乙所示，a、b为其折射出的光线中的两束单色光。下列说法正确的是（　　）

A．a光的折射率大于b光折射率

B．在冰晶中a光传播速度小于b光传播速度

C．从冰晶中射入空气发生全反射时b光的临界角较小

D．让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光的相邻亮条纹间距比a光的大

二、不定项选择题（每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分）

11．（2022·吉林省实验中学高二阶段练习）如图所示，为某种玻璃制成的三棱镜的横截面，其，。AB长度为6L。今有一束单色光从距离B点为L的P点垂直BC边入射，从AC边上的M点出射，出射方向与AC的夹角为，不考虑光的多次反射，已知光在真空中传播速度为c，且，。则下列说法正确的是（　　）

A．三棱镜的折射率为 B．三棱镜的折射率为

C．光在AB边发生全反射 D．光从P点入射到M点出射的时间为

12．（2022·河北邢台·高二阶段练习）如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料对紫光的折射率，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形。在D处有一紫色点光源，在纸面内照射弧面AC，若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，已知光在真空中速度为c，则以下说法正确的是（　　）

A．紫光在该材料中传播的速度为

B．点光源发出的光射到AB面上的最长时间为

C．照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出

D．将点光源换成红光，则AB边上有光射出的长度减小

13．（2022·广西·宾阳中学高二阶段练习）如图所示，某玻璃模型的左侧是半径为的半球形，右侧是底面半径和高均为的圆柱形，为该模型的中央轴线，调整入射光线，使反射光线和折射光线恰好垂直，且此时出射光线恰好与平行。已知光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（　　）

A．该玻璃的折射率为

B．该玻璃的折射率为

C．光在玻璃中的传播时间为

D．光在玻璃中的传播时间为

14．（2022·重庆一中高二期中）如图，在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心；一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，细光束在A点的入射角为，a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的光偏转角为，下列说法中正确的是（　　）

A．在该介质中，a光的传播速度比b光的传播速度大

B．当a光通过单缝时，若缝的宽度小于a光波长时，a光不能发生明显衍射现象

C．介质对a光的折射率

D．若逐渐增大图中的入射角i，空气泡中率先消失的是a光

三、非选择题（共6小题，共54分）

15．（6分）（2022·四川成都·高二期末）如图甲，在进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按照要求安装在光具座上。然后接通电源使光源正常发光，在目镜中可以观察到清晰的干涉条纹。

（1）该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为___________（填“A”或“B”）。

（2）移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮条纹的中心，记下此时手轮的读数为，如图乙所示，则读数___________mm；转动测量头，使分划板的中心刻线对准第5条亮条纹的中心，此时手轮上的读数为，已知双缝到屏的距离为l=80cm，双缝的间距为d=0.2mm，则单色光的波长为___________nm。

16．（8分）（2022·广东·广州市第二中学高二期中）暑假期间小明利用图甲所示生活中的物品，测量了某型号刀片的厚度。

实验过程如下：

①点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；

②并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；

③如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上。

④打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上，最终在白纸上出现明暗相间的干涉条纹。请回答以下问题：

（1）观察白纸上的干涉条纹如图丙所示。用刻度尺测出a、b两点间的距离为___________cm，则两相邻暗纹中心之间的距离△x=___________cm（计算结果保留两位小数）。

（2）测量玻璃片到光屏的距离L=3.00m，已知该红色激光的波长λ=700nm，利用公式求出双划痕间距d=___________mm，即为刀片厚度（结果保留两位有效数字）。

（3）若采用绿色激光作为光源，要使条纹间距保持不变，则需要___________（填“增大”或“减小”）玻璃片到光屏的距离。

17．（8分）（2021·河南省杞县高中模拟预测）如图所示，足够宽的水槽下而有与水平方向夹角的平面镜、一束光从水槽左壁水平向右射出，在平面镜上O点反射后打在右壁P点，现向水槽中注入某种透明液体，光经液体折射后打在右壁M点，此时液面与右壁相交于N点，测得、，O点到右壁水平距离为1.5m。已知光在真空中的传播速度为，求：（结果可保留根号）

①该透明液体的折射率n；

②加入透明液体后，光从O点传播到M点所用的时间。

18．（10分）（2022·云南昆明·一模）以正三角形的各顶点为圆心，以其边长a为半径作圆弧，由这三段圆弧组成的曲边三角形称为“勒洛三角形”。如图所示的“勒洛三角形”ABC是一透明柱体的横截面，点D、E、F分别为圆弧AB、BC、CA的中点。一单色细光束平行于AE从D点射入柱体，沿直线到达E点，E点F点均有光线射出，已知光在真空中的传播速度为c，求∶

（1）该透明材料的折射率n；

（2）光线从D点射入，第一次到达F点的传播时间t。

19．（10分）（2022·重庆一中模拟预测）单反相机（图甲）取景器的取景范围和实际拍摄范围基本上一致，十分有利于摄影，让我们能够直观地取景构图。如图乙是单反照相机取景器的光路示意图，其核心部件为屋脊五棱镜。图丙为屋脊五棱镜的横截面，部分角度如图中所示。光线垂直AB射入，依次经过CD、DE和EA，最后光线从BC射出，若光恰好能够在CD上发生全反射。求：

（1）五棱镜的折射率多大？

（2）判断光线能够在AE发生全反射吗？说明理由。

20．（12分）（2022·湖南·高考真题）如图，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对像素单元可视角度的控制（可视角度定义为某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角的2倍）。透明介质的折射率，屏障间隙。发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间．不考虑光的衍射。

（1）若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度控制为60°，求屏障的高度d；

（2）若屏障高度，且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其可视角度刚好被扩为180°（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）。