(時(shí)間：90分鐘 滿分：100分)
一、
1．如圖所示，a、b、c、d四個(gè)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(diǎn)可以得出的正確結(jié)論是 ( )
A．a(chǎn)、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(zhǎng)比形成b圖樣光的波長(zhǎng)短
D．形成c圖樣的光的波長(zhǎng)比形成d圖樣光的波長(zhǎng)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(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由公式Δx＝Ldλ可知，條紋寬的入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，所以a圖樣的光的波長(zhǎng)比b圖樣的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；c圖樣的光的波長(zhǎng)比d圖樣的光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．
2.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋.關(guān)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(gè)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(gè)相鄰暗條紋間的距離增大
【答案】選B、D.
【詳解】根據(jù) ,l變化,像屏上仍有清晰的干涉條紋,只是條紋間距發(fā)生變化,A錯(cuò)誤,B正確.d減小時(shí),Δx變大,C錯(cuò)誤,D正確.
3．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會(huì)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(yuǎn)處車(chē)、人的倒影．但當(dāng)你靠近“水面”時(shí)，它也隨你靠近而后退．對(duì)此現(xiàn)象正確的解釋是 ( )
A．出現(xiàn)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(chǎn)生的幻覺(jué)
C．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射
D．太陽(yáng)輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)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(yuǎn)處車(chē)、人反射的太陽(yáng)光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射．
4.光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是( )
A.用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)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(xiàn)象
C.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象
D.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象
【答案】選D.
【詳解】用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的薄膜干涉現(xiàn)象,A錯(cuò);用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散現(xiàn)象,B錯(cuò);在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射現(xiàn)象,C錯(cuò);光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象,D正確.
5．下列說(shuō)法正確的是 ( )
A．太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜，這是光的干涉的結(jié)果
B．用光導(dǎo)纖維傳送圖像信息，這是光的衍射的應(yīng)用
C．瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象
D．在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)水面下的景物，可使景像清晰
【答案】D
【詳解】太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光譜，是由于不同色光在介質(zhì)中折射率不同產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，A錯(cuò)；用光導(dǎo)纖維傳送圖像信息是利用了光的全反射，B錯(cuò)；瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)觀察到彩色條紋是光的衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)；在照相機(jī)鏡頭前加裝偏振濾光片拍攝日落時(shí)水面下的景物，濾去了水面的反射光，使景像清晰，D對(duì)．
6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(gè)長(zhǎng)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(guò)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(méi)有確定幾何尺寸,所以光線可能射向Q的右側(cè)面,也可能射向Q的下表面,A錯(cuò)誤;當(dāng)光線射向Q的下表面時(shí),它的入射角與在P中的折射角相等,由于nP＜nQ,進(jìn)入空氣中的折射角大于進(jìn)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(cuò)誤，D正確.
7. 如圖所示，紅色細(xì)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(nèi)壁經(jīng)過(guò)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(huà)出光路圖，由幾何關(guān)系知，夾角α＝30°，A正確．
8 下列說(shuō)法正確的是( )
A 甲乙在同一明亮空間，甲從平面鏡中看見(jiàn)乙的眼睛時(shí)，乙一定能從鏡中看見(jiàn)甲的眼睛
B 我們能從某位置通過(guò)固定的任意透明的介質(zhì)看見(jiàn)另一側(cè)的所有景物
C 可見(jiàn)光的傳播速度總是大于電磁波的傳播速度
D 在介質(zhì)中光總是沿直線傳播
【答案】選A.
【詳解】根據(jù)反射定律和光路可逆知A正確；由于透明介質(zhì)的形狀、厚薄未定，根據(jù)折射定律可知B錯(cuò)；光也是一種電磁波，在真空中二者的速度一樣，C錯(cuò)；由折射定律可知，在非均勻介質(zhì)中，光可以不沿延直線傳播.
9 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(zhǎng)為( )
A. 1/6 R B. 1/4 R C. 1/3 R D. 5/12 R
【答案】B
【解析】根據(jù)折射定律， 可得光進(jìn)入玻璃后光線與豎直方向的夾角為30°。過(guò)O的光線垂直入射到AB界面上點(diǎn)C射出，C到B之間沒(méi)有光線射出；越接近A的光線入射到AB界面上時(shí)的入射角越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)臨界角公式 得臨界角為45°，如果AB界面上的臨界點(diǎn)為D，此光線在AO界面上點(diǎn)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(méi)有光線射出。
由此可得沒(méi)有光線射出的圓弧對(duì)應(yīng)圓心角為90°-（30°+15°）=45°，為1/4 R。
10 某人手持邊長(zhǎng)為6cm的正方形平面鏡測(cè)量身后一棵樹(shù)的高度。測(cè)量時(shí)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(shí)，他在鏡中恰好能夠看到整棵樹(shù)的像；然后他向前走了6.0 m，發(fā)現(xiàn)用這個(gè)鏡子長(zhǎng)度的5/6就能看到整棵樹(shù)的像，這棵樹(shù)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(shù)時(shí)的反射光路，由圖中的三角形可得
，即 。人離樹(shù)越遠(yuǎn)，視野越大，看到樹(shù)所需鏡面越小，同理有 ，以上兩式解得L=29.6m，H=4.5m。
二、非
11.光熱轉(zhuǎn)換是將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成其他物質(zhì)內(nèi)能的過(guò)程，太陽(yáng)能熱水器就是一種光熱轉(zhuǎn)換裝置，它的主要轉(zhuǎn)換器件是真空玻璃管，這些玻璃管將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成水的內(nèi)能.真空玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，使盡可能多的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為_(kāi)________，這種鍍膜技術(shù)的物理學(xué)依據(jù)是________.
【答案】?jī)?nèi)能 光的干涉
【詳解】太陽(yáng)能熱水器是把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置，玻璃管上采用鍍膜技術(shù)增加透射光，此鍍膜為增透膜，是利用了光的干涉原理.
12.如圖所示,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,已知SS1=SS2,且S1、S2到光屏上P點(diǎn)的路程差Δs=1.5×10-6 m.
(1)當(dāng)S為λ=0.6 μm的單色光源時(shí),在P點(diǎn)處將形成_____條紋.
(2)當(dāng)S為λ=0.5 μm的單色光源時(shí),在P點(diǎn)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(dāng)λ=0.6 μm時(shí)，Δs=2λ+ λ,為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,故P點(diǎn)為暗條紋.
(2)當(dāng)λ=0.5 μm時(shí),Δs=3λ,為波長(zhǎng)的整數(shù)倍,故這時(shí)P點(diǎn)將形成明條紋.
13.登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力.有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)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(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_________.
(2)這種“增反膜”的厚度是多少？
(3)請(qǐng)判斷以下有關(guān)薄膜干涉的說(shuō)法正確的是( )
A.薄膜干涉說(shuō)明光具有波動(dòng)性
B.如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)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(qiáng) (2)1.23×10-7 m
(3)A、D
【詳解】(1)為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射光分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射后形成的反射光疊加后加強(qiáng)，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(yīng)等于光在薄膜中的波長(zhǎng)λ′的整數(shù)倍，即2d=Nλ′(N=1,2,…),因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長(zhǎng)的 .紫外線在真空中的波長(zhǎng)是λ=c/ν=3.7×10-7 m.在膜中的波長(zhǎng)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(dòng)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(dāng)膜的厚度為四分之一波長(zhǎng)時(shí)，兩反射光疊加后減弱則會(huì)“增透”.
14 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(jìn)入AB面的折射角，并在圖上畫(huà)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(fā)生全反射，并垂直BC面射出．
15．如圖表示某雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)用波長(zhǎng)為0.4μm的紫光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于像屏大小有限，屏上除中央亮條紋外，兩側(cè)只看到各有3條亮條紋，若換用波長(zhǎng)為0.6μm的橙光做實(shí)驗(yàn)，那么該像屏上除中央條紋外，兩側(cè)各有幾條亮條紋？
【答案】2
【詳解】設(shè)用波長(zhǎng)為0.4 μm的光入射，條紋寬度為Δx1，則Δx1＝ldλ1，屏上兩側(cè)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(shè)條紋寬度為Δx2，則Δx2＝ldλ2，設(shè)此時(shí)屏上有x條亮紋，則有xΔx2＝3Δx1
∴x＝ldλ2＝3ldλ1
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