34.光的折射和全反射

1.(2021·江苏盐城市滨海中学一模)杨氏双缝干涉实验对认识光的本质具有重要的意义。双缝干涉实验示意图如图1所示，用蓝光照射单缝S时，光屏P上能观察到干涉条纹。下列措施中能使光屏上条纹间距变宽的是(　　)

图1

A.改用紫光照射单缝S

B.将单缝S向左侧平移

C.减小双缝S1与S2的间距

D.用蓝光和紫光分别照射S1和S2

答案　C

解析　对于双缝干涉，由Δx＝λ可知Δx与光屏到双缝间的L、单色光的波长λ成正比，与双缝之间的距离d成反比。若改用紫光照射单缝S，即λ减小，其他条件不变，则Δx将减小，故A错误；若将单缝S向左侧平移，则Δx不变，故B错误；若减小双缝S1与S2的间距，即减小d，其他条件不变，则Δx将增大，故C正确；用蓝光和紫光分别照射S1和S2，不会在光屏P上观察到稳定的干涉条纹，故D错误。

2.(2021·福建龙岩市3月第一次质量检测)如图2所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是(　　)

图2

A.条纹方向与AB边平行

B.条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大

C.减小薄片的厚度，条纹间距变小

D.将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小

答案　D

解析　薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确。

3.(2021·福建省新高考适应性考试)在图示3的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2距离相等，P0为S1S2连线中垂线与光屏的交点。用波长为400 nm的光实验时，光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹)，P处呈现第3条亮条纹。当改用波长为600 nm的光实验时，P处将呈现(　　)

图3

A.第2条亮条纹   B.第3条亮条纹

C.第2条暗条纹   D.第3条暗条纹

答案　A

解析　由公式Δx＝λ可知＝λ1，当改用波长为600 nm的光实验时，则有＝λ2，即＝＝，解得n＝2，即P处将呈现第2条亮条纹。

4.(2021·江苏省新高考适应性考试)小华通过偏振太阳镜观察平静水面上反射的阳光，转动镜片时发现光有强弱变化，下列说法能够解释这一现象的是(　　)

A.阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起起偏器的作用

B.阳光在水面反射时发生了偏振，镜片起检偏器的作用

C.阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起起偏器的作用

D.阳光在水面反射时没有发生偏振，镜片起检偏器的作用

答案　B

解析　发现强弱变化说明水面上反射的阳光是偏振光，而阳光本身是自然光，在反射时发生了偏振，当偏振片的透振方向与光的偏振方向平行时，通过的光最强，而当偏振片的透振方向与光的偏振方向垂直时，通过的光最弱，因此镜片起到检偏器的作用。

5.(2021·山东潍坊市二模)一复色光a沿如图4所示方向从空气射向玻璃球，在球内分为b、c两束，O为球心。下列判断正确的是(　　)

图4

A.c光在球中的传播时间长

B.b光在球中传播速度小

C.b光的频率小于c光

D.增大a光入射角，b光可能在玻璃球内发生全反射

答案　B

解析　因b光的偏折程度比c大，可知玻璃对b的折射率较大，则b的频率较大，根据v＝，可知b光在球中传播速度小，而b光在球中传播的距离较大，可知b光在球中的传播时间长，故B正确，A、C错误；因为光从空气进入玻璃的折射角等于从玻璃球射向空气的入射角，则增大a光入射角，b光不能在玻璃球内发生全反射，故D错误。

6.(2021·江苏“决胜新高考·名校交流3月联考”) 如图5所示，均匀透明材料制作的半圆柱，其横截面为ABC，圆心为O，半径为R，半圆弧上有一点为P，OP与AC间的夹角为45°，位于A点的点光源发出一细光束射向圆弧上某点，恰好发生全反射且反射光线垂直于OP，已知光在真空中的速度为c，材料的折射率为n，光在材料中传播的时间为t，以下说法正确的是(　　)

图5

A.n＝，t＝ 

B.n＝，t＝

C.n＝，t＝ 

D.n＝，t＝

答案　D

解析　光路图如图所示，∠1为临界角C，有sin C＝，由几何关系可知∠1＝45°，解得n＝，光在材料中传播速度为v＝＝c，光在材料中传播的时间为t，则有t＝＝，所以D正确，A、B、C错误。

7.(2021·广东深圳市4月第二次调研)潜艇的潜望镜系统有一块平行玻璃砖，截面如图6所示，AC的连线与AB垂直，AB长为d, ∠ABC＝45°，AMC为一圆弧，其圆心在BC边的中点，此玻璃的折射率n＝2。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖。真空中光速为c。求：

图6

(1)经过圆心的光线从射入玻璃到第一次射出玻璃的时间。

(2)从AMC面直接射出的光束在射入AB前的宽度y。

答案　(1)(1＋)　(2)d

解析　 (1)由玻璃的全反射临界角为sin θ＝＝

可得θ＝30°

判断光照射在BC上会发生全反射，平行于BA射向AMC，由几何关系得在玻璃中的光程为s＝d，玻璃中光速为v＝＝，可知在玻璃中传播的时间为t＝＝(1＋)。

(2)由(1)中得全反射临界角为θ＝30°，由几何关系得y＝2×dsin θ＝d。