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第2章 光
【考綱知識梳理】
一、光的折射及折射率
1、 光的折射
（1）折射現象：光從一種介質斜射入另一種介質，傳播方向發生改變的現象．
（2）折射定律：
①內容：折射光線與入射光線、法線處在同一平面內，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側；入射角的正弦與折射角的正弦成正比.
②表達式： ,式中n12是比例常數.
③光的折射現象中，光路是可逆的.
2、 折射率
（1）定義：光從真空射入某種介質,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介質的折射率．注意：指光從真空射入介質．
（2）公式：n=sini/sinγ ，折射率總大于1．即n＞1．
（3）各種色光性質比較：紅光的n最小，ν最小，在同種介質中（除真空外）v最大，λ最大，從同種介質射向真空時全反射的臨界角C最大，以相同入射角在介質間發生折射時的偏折角最小（注意區分偏折角和折射角）。
（4）兩種介質相比較，折射率較大的叫光密介質，折射率較小的叫光疏介質．
二、全反射
1．全反射現象：光照射到兩種介質界面上時，光線全部被反射回原介質的現象．
條件：光線從光密介質射向光疏介質，且入射角大于或等于臨界角．
2．臨界角公式：光線從某種介質射向真空（或空氣）時的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c
色散現象nvλ(波動性)衍射C臨干涉間距γ (粒子性)E光子光電效應
紅
黃
紫小
大大
小大 (明顯)
小 (不明顯)容易
難小
大大
小小 (不明顯)
大 (明顯)小
大難
易
三 、光的干涉現象
1、 兩列波在相遇的疊加區域，某些區域使得“振動”加強，出現亮條紋；某些區域使得振動減弱，出現暗條紋。振動加強和振動減弱的區域相互間隔，出現明暗相間條紋的現象。這種現象叫光的干涉現象。
2、 產生穩定干涉的條件：
兩列波頻率相同，振動步調一致(振動方向相同)，相差恒定。兩個振動情況總是相同的波源，即相干波源
（1）.產生相干光源的方法（必須保證 相同）。
①利用激光 (因為激光發出的是單色性極好的光)；
②分光法(一分為二)：將一束光分為兩束頻率和振動情況完全相同的光。(這樣兩束光都來源于同一個光源,頻率必然相等)
下面4個圖分別是利用雙縫、利用楔形薄膜、利用空氣膜、利用平面鏡形成相干光源的示意圖
點(或縫)光源分割法：楊氏雙縫(雙孔)干涉實驗；利用反射得到相干光源：薄膜干涉
利用折射得到相干光源：
（2）．雙縫干涉的定量分析
如圖所示，縫屏間距L遠大于雙縫間距d，O點與雙縫S1和S2等間距，則當雙縫中發出光同時射到O點附近的P點時，兩束光波的路程差為 δ=r2－r1；由幾何關系得：r12=L2+(x－ )2， r22=L2+(x+ )2.
考慮到 L》d 和 L》x，可得 δ= .若光波長為λ，
①亮紋：則當δ=±kλ(k=0,1,2,…) 屏上某點到雙縫的光程差等于波長的整數倍時，兩束光疊加干涉加強；
②暗紋：當δ=±(2k－1) (k=0,1,2,…)屏上某點到雙縫的光程差等于半波長的奇數倍時，兩束光疊加干涉減弱，
據此不難推算出： (1)明紋坐標 x=±k λ (k=0，1，2，…） (2)暗紋坐標 x=±(2k－1) ? (k=1，2，…）
測量光波長的方法 (3)條紋間距[相鄰亮紋(暗紋)間的距離] △x= λ. (縫屏間距L，雙縫間距d)
用此公式可以測定單色光的波長。則出n條亮條紋(暗)條紋的距離a,相鄰兩條亮條紋間距
用白光作雙縫干涉實驗時,由于白光內各種色光的波長不同,干涉條紋間距不同,所以屏的中央是白色亮紋,兩邊出現彩色條紋。
結論：由同一光源發出的光經兩狹縫后形成兩列光波疊加產生．
①當這兩列光波到達某點的路程差為波長的整數倍時，即δ=kλ，該處的光互相加強，出現亮條紋；
②當到達某點的路程差為半波長奇數倍時，既δ= ，該點光互相消弱，出現暗條紋；
③條紋間距與單色光波長成正比． (∝λ)，
所以用單色光作雙縫干涉實驗時，屏的中央是亮紋，兩邊對稱地排列明暗相同且間距相等的條紋
用白光作雙縫干涉實驗時，屏的中央是白色亮紋，兩邊對稱地排列彩色條紋，離中央白色亮紋最近的是紫色亮紋。
原因：不同色光產生的條紋間距不同，出現各色條紋交錯現象。所以出現彩色條紋。
將其中一條縫遮住：將出現明暗相間的亮度不同且不等距的衍射條紋
（3）．薄膜干涉現象：光照到薄膜上，由薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而成．劈形薄膜干涉可產生平行相間條紋，
兩列反射波的路程差Δδ,等于薄膜厚度d的兩倍，即Δδ=2d。 由于膜上各處厚度不同，故各處兩列反射波的路程差不等。 若：Δδ=2d=nλ(n=1,2…)則出現明紋。
Δδ=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2…)則出現暗紋。
應注意：干涉條紋出現在被照射面(即前表面)。后表面是光的折射所造成的色散現象。
單色光明暗相間條紋，彩色光出現彩色條紋。
薄膜干涉應用：肥皂膜干涉、兩片玻璃間的空氣膜干涉、浮在水面上的油膜干涉、牛頓環、蝴蝶翅膀的顏色等。
光照到薄膜上，由膜的前后表面反射的兩列光疊加。看到膜上出現明暗相間的條紋。
四、光的衍射。
1.光的衍射現象是光離開直線路徑而繞到障礙物陰影里的現象．
單縫衍射：中央明而亮的條紋，兩側對稱排列強度減弱，間距變窄的條紋。
圓孔衍射：明暗相間不等距的圓環，（與牛頓環有區別的）
2.泊松亮斑：當光照到不透光的極小圓板上時，在圓板的陰影中心出現的亮斑。當形成泊松亮斑時，圓板陰影的邊緣是模糊的，在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環。
3.各種不同形狀的障礙物都能使光發生衍射。至使輪廓模糊不清，
4.產生明顯衍射的條件：
（1）障礙物(或孔)的尺寸可以跟波長相比，甚至比波長還小。(當障礙物或孔的尺寸小于0.5mm時，有明顯衍射現象)
Δd≤300λ 當Δd=0.1mm=1300λ時看到的衍射現象就很明顯了。
小結：光的干涉條紋和衍射條紋都是光波疊加的結果，但存在明顯的區別：
（2）單色光的衍射條紋與干涉條紋都是明暗相間分布，但衍射條紋中間亮紋最寬，兩側條紋逐漸變窄變暗，
干涉條紋則是等間距，明暗亮度相同。
白光的衍射條紋與干涉條紋都是彩色的。
（3）意義：①干涉和衍射現象是波的特征：證明光具有波動性。λ大，干涉和衍射現明顯，越容易觀察到現象。
②衍射現象表明光沿直線傳播只是近似規律，當光波長比障礙物小得多和情況下(條件)光才可以看作直線傳播。(反之)
③在發生明顯衍射的條件下，當窄縫變窄時，亮斑的范圍變大，條紋間距離變大，而亮度變暗。
光的直進是幾何光學的基礎，光的衍射現象并沒有完全否認光的直進，而是指出光的傳播規律受一定條件制約的， 任何物理規律都受一定條件限制。(光學顯微鏡能放大2000倍，無法再放大，再放大衍射現象明顯了。)
五、 光的偏振
橫波只沿某個特定方向振動，這種現象叫做波的偏振。只有橫波才有偏振現象。
根據波是否具有偏振現象來判斷波是否橫波，實驗表明，光具有偏振現象，說明光波是橫波。
（1）自然光。太陽、電燈等普通光源直接發出的光，包含垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿各個方向振動的光波的強度都相同，這種光叫自然光。自然光通過偏振片后成形偏振光。
（2）偏振光。自然光通過偏振片后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿一個特定的方向振動，叫偏振光。自然光射到兩種介質的界面上，如果光的入射方向合適，使反射和折射光之間的夾角恰好是90°，這時，反射光和折射光就都是偏振光，且它們的偏振方向互相垂直。我們通常看到的絕大多數光都是偏振光。除了直接從光源發出的光外。
偏振片(起偏器)由特定的制成，它上面有一個特殊方向(透振方向)只有振動方向和透振方向平行的光波才能通過偏振片。
（3）只有橫波才有偏振現象。光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波。
各種電磁波中電場E的方向、磁場B的方向和電磁波的傳播方向之間，兩兩互相垂直。
（4）光波的感光作用和生理作用主要是由電場強度E引起的，因此將E的振動稱為光振動。
（5）應用：立體電影、照相機的鏡頭、消除車燈的眩光等。
【要點名師透析】
類型一 折射定律及折射率的應用
【例1】如圖所示，真空中有一個半徑為R，折射率為n= 的透明玻璃球。一束光沿與直徑成θ0=45°角的方向從P點射入玻璃球，并從Q點射出，求光線在玻璃球中的傳播時間。
解析：設光線在玻璃球的折射角為θ，由折射定律得
解得：θ=30°
由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為
L=2Rcosθ=
光在玻璃的速度為v=
光線在玻璃球中的傳播時間t=
類型二 光的折射、全反射的綜合應用
【例2】如圖所示，一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A＝30°,斜邊AB＝a，棱鏡的折射率為n= .在此截面所在的平面內，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡．畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原路返回的情況)．
【詳解】設入射角為i，折射角為r，由折射定律得 ①
由已知條件及①式得r=30° ②
如果入射光線在法線的右側，光路圖如圖所示，設出射點為F，由幾何關系可得∠AFM＝90°
AF= ③
即出射點在AB邊上離A點 的位置.
如果入射光線在法線的左側，光路圖如圖所示．設折射光線與AB的交點為D．
由幾何關系可知，在D點的入射角θ＝60° ④
設全反射的臨界角為θC，則 ⑤
由⑤和已知條件得θC=45° ⑥
因此，光在D點發生全反射．
設此光線的出射點為E，由幾何關系得∠DEB=90°BD=a-2AF ⑦
BE=DBsin30° ⑧
聯立③⑦⑧式得BE= a
即出射點在BC邊上離B點 a的位置．
類型三 雙縫干涉和薄膜干涉的應用
【例3】(2011?南京模擬)用某一單色光做雙縫干涉實驗時,已知雙縫間距離為0.25 mm,在距離雙縫為1.2 m處的光屏上,測得5條亮紋間的距離為7.5 mm.
(1)求這種單色光的波長.
(2)若用這種單色光照射到增透膜上,已知增透膜對這種光的折射率為1.3,則增透膜的厚度應取多少?
【詳解】
類型四 光的偏振現象
【例4】奶粉的碳水化合物 (糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量.偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關，將α的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了.如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間.
(1)偏振片A的作用是什么？
(2)偏振現象證明了光是一種______ .
(3)以下說法中正確的是( )
A.到達O處光的強度會明顯減弱
B.到達O處光的強度不會明顯減弱
C.將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片B轉過的角度等于α
D.將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最大，偏振片A轉過的角度等于α
【答案】(1)自然光源發出的光不是偏振光，但當自然光經過偏振片后就變成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光.
(2)偏振現象證明了光是一種橫波.
(3)因為A、B的透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時，自然光通過偏振片A后變成偏振光，通過B后到O.當在A、B間加上糖溶液時，由于溶液的旋光作用，使通過A的偏振光的振動方向轉動了一定角度，使通過B到達O的光的強度不是最大，但當B轉過一個角度，恰好使透振方向與經過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時，O處光強又為最強，故B的旋轉角度即為糖溶液的旋光度.若偏振片B不動而將A旋轉一個角度，再經糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致，則A轉過的角度也為α，故選項A、C、D正確.
【感悟高考真題】
1.（2011?四川理綜?T15）下列說法正確的是
A 甲乙在同一明亮空間，甲從平面鏡中看見乙的眼睛時，乙一定能從鏡中看見甲的眼睛
B 我們能從某位置通過固定的任意透明的介質看見另一側的所有景物
C 可見光的傳播速度總是大于電磁波的傳播速度
D 在介質中光總是沿直線傳播
【答案】選A.
【詳解】根據反射定律和光路可逆知A正確；由于透明介質的形狀、厚薄未定，根據折射定律可知B錯；光也是一種電磁波，在真空中二者的速度一樣，C錯；由折射定律可知，在非均勻介質中，光可以不沿延直線傳播.
2.（2011?大綱版全國?T16）雨后太陽光入射到水滴中發生色散而形成彩虹。設水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是
A.紫光、黃光、藍光和紅光
B. 紫光、藍光、黃光和紅光
C.紅光、藍光、黃光和紫光
D. 紅光、黃光、藍光和紫光
【答案】選B
【詳解】第一次折射時，把水珠看做三棱鏡，向下偏折程度最大的光線一定是紫光，偏折程度最小的是紅光，故第二次折射后，從圖上可看出紫光是a.，紅光是d，所以正確答案是B.
3.（2011?重慶理綜?T18）在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點光源，有人在水面上方同等條件下觀測發現，b 在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大。關于這三種光在水中的性質，同學們能做出什么判斷？”有同學回答如下：
①c光的頻率最大 ②a光的傳播速度最小
③b光的折射率最大 ④a光的波長比b光的短
根據老師的假定，以上回答正確的是
A. ①② B. ①③
C. ②④ D. ③④
【答案】選C.
【詳解】折射率越大，在水中的像看起來就越淺，b 在水下的像最深，說明b光的折射率最小；c照亮水面的面積比a的大，說明c光的臨界角大于a光的臨界角，則c光的折射率小于a光的折射率，這樣就能判斷出三種光的折射率大小關系是 ，所以a、b、c相當于紫、綠、紅三種色光，這樣，就能十分簡單斷定選項C正確.
4.（2011?上海高考物理?T21）如圖，當用激光照射直徑小于激光束的不透明圓盤時，在圓盤后屏上的陰影中心出現了一個亮斑。這是光的 (填“干涉”、“衍射”或“直線傳播”)現象，這一實驗支持了光的 (填“波動說"、“微粒說"或“光子說")。
【答案】衍射，波動說
【詳解】圓盤后屏上的陰影中心出現了一個亮斑，一定不是光的直線傳播現象造成的，是光在傳播過程中繞過障礙物的現象，屬于光的衍射，衍射是波的特性，所以這一實驗支持了光的波動說
5．（2010?重慶?20）如題20圖所示，空氣中有一折射率為 的玻璃柱體，其橫截而是圓心角為90o,、半徑為R的扇形OAB、一束平行光平行于橫截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考慮首次入射到圓弧 上的光，則 上有光透出的部分的弧長為
A. 1/6 R
B. 1/4 R
C. .1/3 R
D. 5/12 R
【答案】B
【解析】根據折射定律， 可得光進入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30°。過O的光線垂直入射到AB界面上點C射出，C到B之間沒有光線射出；越接近A的光線入射到AB界面上時的入射角越大，發生全反射的可能性越大，根據臨界角公式 得臨界角為45°，如果AB界面上的臨界點為D，此光線在AO界面上點E入射，在三角形ODE中可求得OD與水平方向的夾角為180°-（120°+45°）=15°，所以A到D之間沒有光線射出。
由此可得沒有光線射出的圓弧對應圓心角為90°-（30°+15°）=45°，為1/4 R。
6．（2010?全國卷Ⅰ?20）某人手持邊長為6cm的正方形平面鏡測量身后一棵樹的高度。測量時保持鏡面與地面垂直，鏡子與眼睛的距離為0.4m。在某位置時，他在鏡中恰好能夠看到整棵樹的像；然后他向前走了6.0 m，發現用這個鏡子長度的5/6就能看到整棵樹的像，這棵樹的高度約為
A．5.5m B．5.0m C．4.5m D．4.0m
【答案】B
【解析】如圖是恰好看到樹時的反射光路，由圖中的三角形可得
，即 。人離樹越遠，視野越大，看到樹所需鏡面越小，同理有 ，以上兩式解得L=29.6m，H=4.5m。
【命題意圖與考點定位】平面鏡的反射成像，能夠正確轉化為三角形求解
7．（2010?北京?14）對于紅、黃、綠、藍四種單色光，下列表述正確的是
A.在相同介質中，綠光的折射率最大B.紅光的頻率最高
C.在相同介質中，藍光的波長最短D.黃光光子的能量最小
【答案】C
【解析】紅、黃、綠、藍四種單色光的頻率依次增大，光從真空進入介質頻率不變，B 錯。由色散現象同一介質對頻率大的光有大的折射率，A錯。頻率大的光在真空中和介質中的波長都小，藍光的波長最短，C正確。頻率大，光子能量大，D錯。
8．（2010?江蘇物理?12(B)）（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特點，在科學技術和日常生活中應用廣泛。下面關于激光的敘述正確的是
（A）激光是縱波
（B）頻率相同的激光在不同介質中的波長相同
（C）兩束頻率不同的激光能產生干涉現象
（D）利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離
（2）如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30× m,屏上P點距雙縫 和 的路程差為7.95× m.則在這里出現的應是 （選填“明條紋”或“暗條紋”）。現改用波長為6.30× m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將
（選填“變寬”、“變窄”、或“不變”。
（3）如圖乙所示，一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質，經下表面反射后，從上面的A點射出。已知入射角為i ,A與O 相距l,介質的折射率為n,試求介質的厚度d.
答案：
9.（ 2010?新課標?33(1)）如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角 ABC， 為直角.此截面所在平面內的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發生全反射.該棱鏡材料的折射率為_________.(填入正確選項前的字母)
A、 B、 C、 D、
答案：A
解析：根據折射率定義有， ， ，已知∠1=450∠2+∠3=900，解得：n=
10．（2010?海南物理?18(1)）一光線以很小的入射角 射入一厚度為d、折射率為n的平板玻璃，求出射光線與入射光線之間的距離（ 很小時． ）
【答案】
【解析】如圖，設光線以很小的入射角 入射到平板玻璃表面上的A點，折射角為 ，從平板玻璃另一表面上的B點射出。設AC為入射光線的延長線。由折射定律和幾何關系可知，它與出射光線平行。過B點作 ，交 于D點，則 的長度就是出射光線與入射光線之間的距離，由折射定律得
①
由幾何關系得 ②
③
出射光線與入射光線之間的距離為
④
當入射角 很小時，有
由此及①②③④式得 ⑤
【考點模擬演練】
1．(2011?福建龍巖)如圖所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣．分析各圖樣的特點可以得出的正確結論是 (　　)
A．a、b是光的干涉圖樣
B．c、d是光的干涉圖樣
C．形成a圖樣的光的波長比形成b圖樣光的波長短
D．形成c圖樣的光的波長比形成d圖樣光的波長短
【答案】A
【詳解】干涉條紋是等距離的條紋，因此，a、b圖是干涉圖樣，c、d圖是衍射圖樣，故A項正確，B項錯誤；由公式Δx＝Ldλ可知，條紋寬的入射光的波長長，所以a圖樣的光的波長比b圖樣的光的波長長，故C項錯誤；c圖樣的光的波長比d圖樣的光的波長長，故D項錯誤．
2.(2011?南通模擬)雙縫干涉實驗裝置如圖所示,雙縫間的距離為d,雙縫到像屏的距離為l,調整實驗裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋.關于干涉條紋的情況,下列敘述正確的是( )
A.若將像屏向左平移一小段距離,屏上的干涉條紋將變得不清晰
B.若將像屏向右平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋
C.若將雙縫間距離d減小,像屏上的兩個相鄰明條紋間的距離變小
D.若將雙縫間距離d減小,像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離增大
【答案】選B、D.
【詳解】根據 ,l變化,像屏上仍有清晰的干涉條紋,只是條紋間距發生變化,A錯誤,B正確.d減小時,Δx變大,C錯誤,D正確.
3．(2011?河北唐山)酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠處車、人的倒影．但當你靠近“水面”時，它也隨你靠近而后退．對此現象正確的解釋是 (　　)
A．出現的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的
B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產生的幻覺
C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發生全反射
D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發生全反射
【答案】D
【詳解】酷熱的夏天地面溫度高，地表附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠處車、人反射的太陽光由光密介質射入光疏介質發生全反射．
4.光在科學技術、生產和生活中有著廣泛的應用,下列說法正確的是( )
A.用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現象
B.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現象
C.在光導纖維束內傳送圖像是利用光的色散現象
D.光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現象
【答案】選D.
【詳解】用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現象,A錯;用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散現象,B錯;在光導纖維束內傳送圖像是利用光的全反射現象,C錯;光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現象,D正確.
5．(2011?福建福州)下列說法正確的是 (　　)
A．太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結果
B．用光導纖維傳送圖像信息，這是光的衍射的應用
C．瞇著眼睛看發光的燈絲時能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現象
D．在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時水面下的景物，可使景像清晰
【答案】D
【詳解】太陽光通過三棱鏡形成彩色光譜，是由于不同色光在介質中折射率不同產生的色散現象，A錯；用光導纖維傳送圖像信息是利用了光的全反射，B錯；瞇著眼睛看發光的燈絲時觀察到彩色條紋是光的衍射現象，C錯；在照相機鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時水面下的景物，濾去了水面的反射光，使景像清晰，D對．
6.(2011?合肥模擬)如圖所示,P、Q是兩種透明材料制成的兩塊相同的直角梯形棱鏡,疊合在一起組成一個長方體,一束單色光從P的上表面射入,折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面,已知材料的折射率nP＜nQ,射到P上表面的光線與P上表面的夾角為θ,下列判斷正確的是( )
A.光線一定從Q的下表面射出
B.光線若從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定等于θ
C.光線若從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定大于θ
D.光線若從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定小于θ
【解析】選D.由于沒有確定幾何尺寸,所以光線可能射向Q的右側面,也可能射向Q的下表面,A錯誤;當光線射向Q的下表面時,它的入射角與在P中的折射角相等,由于nP＜nQ,進入空氣中的折射角大于進入P上表面的入射角,那么出射光線與下表面的夾角一定小于θ,B、C錯誤，D正確.
7. (2011?廣東中山)如圖所示，紅色細光束a射到折射率為2的透明球表面，入射角為45°，在球的內壁經過一次反射后，從球面射出的光線為b，則入射光線a與出射光線b之間的夾角α為 (　　)
A．30° B．45°
C．60° D．75°
【答案】A
【詳解】由折射定律有2＝sin 45°sin θ，得折射角θ＝30°.畫出光路圖，由幾何關系知，夾角α＝30°，A正確．
8.光熱轉換是將太陽光能轉換成其他物質內能的過程，太陽能熱水器就是一種光熱轉換裝置，它的主要轉換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽光能轉換成水的內能.真空玻璃管上采用鍍膜技術增加透射光，使盡可能多的太陽光能轉化為_________，這種鍍膜技術的物理學依據是________.
【答案】內能 光的干涉
【詳解】太陽能熱水器是把太陽光能轉化為內能的裝置，玻璃管上采用鍍膜技術增加透射光，此鍍膜為增透膜，是利用了光的干涉原理.
9.(2011?蘇州模擬)如圖所示,在雙縫干涉實驗中,已知SS1=SS2,且S1、S2到光屏上P點的路程差Δs=1.5×10-6 m.
(1)當S為λ=0.6 μm的單色光源時,在P點處將形成_____條紋.
(2)當S為λ=0.5 μm的單色光源時,在P點處將形成 _____ 條紋.(均選填“明”或“暗”)
【答案】(1)暗 (2)明
【詳解】 (1)由題意，當λ=0.6 μm時，Δs=2λ+ λ,為半波長的奇數倍,故P點為暗條紋.
(2)當λ=0.5 μm時,Δs=3λ,為波長的整數倍,故這時P點將形成明條紋.
10.登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損傷視力.有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡.他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線的頻率為ν=8.1×1014 Hz,
(1)他設計的這種“增反膜”所依據的原理是_________.
(2)這種“增反膜”的厚度是多少？
(3)請判斷以下有關薄膜干涉的說法正確的是( )
A.薄膜干涉說明光具有波動性
B.如果薄膜的厚度不同，產生的干涉條紋一定不平行
C.干涉條紋一定是彩色的
D.利用薄膜干涉也可以“增透”
【答案】(1)兩反射光疊加后加強 (2)1.23×10-7 m
(3)A、D
【詳解】(1)為了減少進入眼睛的紫外線，應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射后形成的反射光疊加后加強，從而使透射的紫外線減弱.
(2)光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長λ′的整數倍，即2d=Nλ′(N=1,2,…),因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的 .紫外線在真空中的波長是λ=c/ν=3.7×10-7 m.在膜中的波長是λ′=λ/n=2.47×10-7 m,故膜的厚度至少是1.23×10-7 m.
(3)干涉和衍射都證明光具有波動性，如果薄膜厚度均勻變化，則干涉條紋一定平行，白光的干涉條紋為彩色條紋，單色光的干涉條紋則為該色光顏色，當膜的厚度為四分之一波長時，兩反射光疊加后減弱則會“增透”.
11. (2011?海南海口模擬)一束光波以45°的入射角，從AB面射入如圖所示的透明三棱鏡中，棱鏡折射率n＝2.試求光進入AB面的折射角，并在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路．
【答案】C＝45°　光路圖如下
【詳解】sin r＝sin in＝222＝12，r＝30°
由sin C＝1n＝22，得C＝45°.
光在AC面發生全反射，并垂直BC面射出．
12．如圖表示某雙縫干涉的實驗裝置，當用波長為0.4μm的紫光做實驗時，由于像屏大小有限，屏上除中央亮條紋外，兩側只看到各有3條亮條紋，若換用波長為0.6μm的橙光做實驗，那么該像屏上除中央條紋外，兩側各有幾條亮條紋？
【答案】2
【詳解】設用波長為0.4 μm的光入射，條紋寬度為Δx1，則Δx1＝ldλ1，屏上兩側各有3條亮紋，則屏上第三條亮紋到中心距離為3Δx1.
用0.6μm光入射，設條紋寬度為Δx2，則Δx2＝ldλ2，設此時屏上有x條亮紋，則有xΔx2＝3Δx1
∴x＝ldλ2＝3ldλ1


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