14专题十四　光训练册

专题十四光目录题型方法实验16

测量玻璃的折射率实验17

用双缝干涉实验测量光的波长培优提升题型48光路分析五年高考三年模拟题型49双缝干涉与薄膜干涉五年高考三年模拟

题型48光路分析题型方法五年高考1.

(2025河南,2,4分)折射率为

的玻璃圆柱水平放置,平行于其横截面的一束光线从顶点入射,光线与竖直方向的夹角为45°,如图所示。该光线从圆柱内射出时,与竖直

方向的夹角为(不考虑光线在圆柱内的反射)

()

A.0°

B.15°

C.30°

D.45°

B

解析作出光路如图,在射入点A发生折射,折射角r1满足

=n=

,得r1=30°,在射出点B的折射角r2=45°,由几何关系知,出射光线与竖直方向的夹角为15°,B正确。

2.

(2025湖南,3,4分)如图,ABC为半圆柱体透明介质的横截面,AC为直径,B为

的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质,入射点为A点,折射光直接由B点出射。不

考虑光的多次反射,下列说法正确的是

()A.入射角θ小于45°

D

B.该介质折射率大于

C.增大入射角,该单色光在

上可能发生全反射D.减小入射角,该单色光在

上可能发生全反射

解题指导全反射发生的两个条件:1.光从光密介质射入光疏介质;2.介质中的入射角大于等于临界角。

解析如图所示,由题意知在A点处折射角为45°,则入射角θ大于45°,在B点没有发生全

反射,说明发生全反射的临界角C>45°,由sinC=

,得n<

,A、B错误;增大入射角θ,光在A点的折射角也增大,折射光线与圆弧面的交点将某著名企业到

之间并向C点靠近,在圆弧面上的入射角越来越小,不可能发生全反射,C错误;减小入射角θ,光在A点处的折射角也

减小,在圆弧面上的入射角增大,当大于等于临界角时,会发生全反射,D正确。3.

(2024广东,6,4分)如图所示,红绿两束单色光,同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射,反射光射向PQ面。

若θ逐渐增大,两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折

射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是

()

B

A.在PQ面上,红光比绿光更靠近P点B.θ逐渐增大时,红光的全反射现象先消失C.θ逐渐增大时,入射光可能在MN面发生全反射D.θ逐渐减小时,两束光在MN面折射的折射角逐渐增大

解析

由于红光折射率更小,则折射角r更大,红光在NP面上的入射角更小,离P点更远,

A错误。由n=

知,红光的全反射临界角更大,当入射角大于或等于临界角,且由光密介质射入光疏介质时才能发生全反射,故当θ逐渐增大时,红光的全反射现象先消失,B

正确,C错误。由n=

知,θ逐渐减小时,折射角r也逐渐减小,D错误。

技巧必背

4.

(2022山东,7,3分)柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以O为圆心、半径为R的

圆,左侧是直角梯形,AP长为R,AC与CO夹角45°,AC中点为B。a、b两种频率的细激光束,垂直AB面入射,器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射

方向不变,入射点从A向B某著名企业过程中,能在PM面全反射后,从OM面出射的光是(不考虑

三次反射以后的光)

()

A

A.仅有a光

B.仅有b光C.a、b光都可以

D.a、b光都不可以

解析

a光的全反射临界角C1满足sinC1=

<

,即C1<45°,b光的全反射临界角C2满足sinC2=

>

,即C2>45°。当光线垂直AB射入之后,部分光路如图,光在介质中OC界面的入射角为45°,则a光发生全反射,b光既有折射又有反射。当入射点从A向B某著名企业时,

经OC面反射后的光线,在PM上的入射点从Q向P某著名企业,根据几何关系可知,光线在PQ界

面的入射角从Q处的0°一直增大到P处的45°,所以b光不会发生全反射,a光可以在P点发

生全反射,恰好从M射出,A正确。5.

(2024山东,15,8分)某光学组件横截面如图所示,半圆形玻璃砖圆心为O点,半径为R;直角三棱镜FG边的延长线过O点,EG边平行于AB边且长度等于R,∠FEG=30°。横

截面所在平面内,单色光线以θ角入射到EF边发生折射,折射光线垂直EG边射出。已知

玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。(1)求sinθ;(2)以θ角入射的单色光线,若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射,求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围。

答案

(1)

(2)ED≤

解析

(1)光线垂直EG边射出,从题图中几何关系可得折射角β=30°,由折射定律有

=n,解得sinθ=

。(2)设单色光与AB边交于N点,第一次到达圆弧上P点时恰好发生全反射,临界角为C,作

出光路图如图所示,射到圆弧AP段上的光可以发生全反射。由sinC=

,解得sinC=

,在△ONP中ON=RsinC,可得AN=R-RsinC=

,此时ED=

=

,则要使第一次到达半圆弧的光线发生全反射,只需满足ED≤

即可。6.

(2023山东,16,8分)一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量,其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N,相距为d,直径均为2a,折射率

为n(n<

)。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体,经被测物体表面镜面反射至N下端面,N下端面被照亮的面积与

玻璃丝下端面到被测物体距离有关。

(1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ,求θ的正弦值;(2)被测物体自上而下微小某著名企业,使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮,求

玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光

线)。

答案

(1)

(2)

≤b≤

解析

(1)由题意可知光在M内恰好发生全反射时,从M下端面出射的光与竖直方向的

偏角最大为θ,设光在M下端面的入射角为α,则有α=90°-C,故有sinα=cosC,又sinC=

,n=

,联立解得sinθ=

。(2)由题意可知,从M下端面最右侧射出的与竖直方向夹角为θ的光,刚好能反射到N下端

面,如图所示,设光刚好反射到N下端面最左侧,此时玻璃丝下端面到被测物体距离为b0,由图可知tanθ=

,又sinθ=

,解得b0=

;设被测物体下移Δb时,光刚好反射到N下端面最右侧,则tanθ=

,解得Δb=a

,所以玻璃丝下端面到被测物体的距离b的范围是b0≤b≤b0+Δb,即

≤b≤

。7.

(2025山东,15,8分)由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示,器件下表面圆弧以O点为圆心,上表面圆弧以O'点为圆心,两圆弧的半径及O、O'两点间距离均为R,

点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与OO'平行,到OO'的距离均为

R。(1)B点与OO'的距离为

R,单色光线从B点平行于OO'射入介质,射出后恰好经过O'点,求介质对该单色光的折射率n;(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质,并垂直CH射出,出射点在GE的延长

线上,E点在OO'上,O'、E两点间的距离为

R,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时间t。

答案

(1)

(2)

解析

(1)如图,连接O、B作过B点的法线,从B点向OO'作垂线BN,在△OBN和△O'BN中,根据BN=

R、OB=R可知∠OBN=30°,∠BON=60°,ON=

ROB=OO'=R,则∠O'BO=

∠BON=30°射入B点的光线平行于OO',故入射角i=∠BON=60°折射角r=∠OBO'=30°得折射率n=

=

(2)设G、E的连线与上表面圆弧的交点为M,过M作法线O'M,如图所示光线GM的延长线垂直于OO',O'E=

R,可知ME=

R光线GM在上表面圆弧上的入射角α=45°从介质中射入空气的全反射临界角的正弦值sinC=

=

<

=sin45°故45°>C,光在M点发生全反射,然后在下表面圆弧发生两次全反射,在上表面圆弧再发

生一次全反射,最后垂直CH射出介质,在介质中的总路程s=2×

=

R光在介质中传播的速度v=

=

光在介质中传播的时间t=

=

三年模拟1.

(2025莱州一中月考)光纤在现代通讯中有着巨大作用,如图所示,由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率,若纤芯的折射率为n1,包层材料的折射率为n2,则当

光由纤芯射向包层时,发生全反射的临界角C满足sinC=

。一施工工程要求在某处需要光纤轴线的转弯半径为R,设整束光垂直于端面且平行轴入射,为保证所有的光信

号都能发生全反射,则在铺设光纤时,光纤纤芯的横截面半径a最大为

()A.a=

B.a=

C.a=

D.a=

C

解析根据题意可知,光都能发生全反射的临界态是光垂直端面从纤芯的下表面边缘

入射时,在上表面发生全反射,如图所示,

则有sinC=

=

,解得a=

,C正确。2.

(2025山东名校联盟联考)(多选)如图甲所示,长为L1的单色线光源水平放置在某种液体中,紧贴液体表面的上方水平放置一光传感器,传感器上光强随位置变化的情况

如图乙所示,图中光强最强的一段对应传感器部分的长度为L2,该段两侧光强迅速减

小。已知该单色光在该液体内的折射率为n,光在真空中的速度为c,下列说法正确的是

()

AD

A.该光源距液体表面的距离为

B.该光源距液体表面的距离为

C.从光源发出的光到达光传感器所用的最长时间为

D.从光源发出的光到达光传感器所用的最长时间为

解析由全反射临界角公式有sinC=

,可得tanC=

,如图所示,由几何关系得d=

,联立解得该光源距液体表面的距离d=

,A正确,B错误;由于cosC=

,由几何关系可得光的最长路径s=

,光在液体中的传播速度v=

,又t=

,联立解得从光源发出的光到达光传感器所用的最长时间为t=

,C错误,D正确。3.

(2025潍坊期末)如图所示,半径为R的半圆形玻璃砖平放在水平桌面上,O点为其圆心,在距离玻璃砖底面为d处固定一光屏,光屏与玻璃砖底面平行。某同学用激光自

玻璃砖边缘处的A点沿半径方向照射O点,激光恰好垂直照在光屏上的O1点。保持激光

的入射方向不变,现将玻璃砖绕O点顺时针转过30°角,激光照射到光屏上的位置到O1点

的距离为

。光屏足够长,光在真空中传播的速度为c,求:(1)玻璃砖对入射激光的折射率n;(2)从玻璃砖底面水平到绕O点顺时针转过45°角过程中,激光在光屏上的落点某著名企业的距

离L。(结果可保留根号)

答案

(1)

(2)

d

解析

(1)只研究光的折射,激光的光路图如图1所示,设玻璃砖转过α=30°角后,激光照

射到光屏上的O2点。由几何关系可知tanβ=

=

,解得β=30°,根据折射定律有n=

,解得n=

。

(2)由于sinC=

=

<sin45°=

,从玻璃砖底面水平到绕O点顺时针转过45°角过程中,入射角大于全反射的临界角C时,入射激光将发生全反射(点拨:玻璃砖底面转动过程中,

激光从发生全反射开始,到玻璃砖底面转过45°角时,都不会照射到光屏上)。设当玻璃砖转过的角度恰好等于临界角C,此时玻璃砖底面所在直线与光屏的交点为O3点(点拨:

这是临界条件,对应光线在光屏上落点最远)。如图2所示,由几何关系可知OO3=

,又sinC=

=

,解得OO3=

d,根据几何关系可得O1O3=OO3·cosC,解得L=O1O3=

d。题型49双缝干涉与薄膜干涉1.

(2025山东,3,3分)用如图所示的装置观察光的干涉和偏振现象。狭缝S1、S2关于OO'轴对称,光屏垂直于OO'轴放置。将偏振片P1垂直于OO'轴置于双缝左侧,单色平行

光沿OO'轴方向入射,在屏上观察到干涉条纹,再将偏振片P2置于双缝右侧,P1、P2透振

方向平行。保持P1不动,将P2绕OO'轴转动90°的过程中,关于光屏上的干涉条纹,下列说

法正确的是()

A

A.条纹间距不变,亮度减小B.条纹间距增大,亮度不变C.条纹间距减小,亮度减小D.条纹间距不变,亮度增大

解析根据相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距公式Δx=

λ,其中λ为照射光的波长、d为双缝间距、l为屏到双缝的距离,可知在双缝左侧或右侧放置偏振片P1和P2不会影响条纹

间距,即条纹间距不变。又根据两偏振片透振方向原来平行,而后P2绕OO'轴转动90°过

程中透过P2的光不断减少,因此屏上干涉条纹的亮度也会不断减小,A正确。2.

(2023河北,2,4分)制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后,在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象,下列说法正确的是

(

)A.上述现象与彩虹的形成原理相同B.光在薄膜的下表面发生了全反射C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉D.薄膜厚度发生变化,硅片总呈现深紫色

C

解析硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发

生干涉,B错误,C正确;彩虹的形成原理主要为光的折射,A错误;根据光的干涉中干涉加

强的条件,可知当薄膜的厚度发生变化时,满足加强条件的波长可能也会发生改变,导致

硅片呈现不同的颜色,D错误。3.

(2024山东,4,3分)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示,将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙

所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格,下列说法正确的是

(

)A.滚珠b、c均合格B.滚珠b、c均不合格C.滚珠b合格,滚珠c不合格D.滚珠b不合格,滚珠c合格C

解析

两块平板玻璃之间的薄膜干涉条纹相互平行,滚珠a、b在同一条纹上,说明两滚

珠位置薄膜厚度相同,即a、b直径相同;滚珠c在另一条纹上,说明滚珠c所在位置处薄膜

厚度与滚珠a处不同,即滚珠a、c直径不同,C正确。4.

(2023山东,5,3分)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环,C为待测柱形样品,C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板,会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数,当高时,下列说法正确的是()A.劈形空气层的厚度变大,条纹向左某著名企业B.劈形空气层的厚度变小,条纹向左某著名企业C.劈形空气层的厚度变大,条纹向右某著名企业D.劈形空气层的厚度变小,条纹向右某著名企业

A

解析当高时,由于C的膨胀系数小于G的膨胀系数,故待测柱状样品C的上表面

与上方标准平面石英板之间的劈形空气层厚度变大,如图所示。

故新空气层厚度为d的位置在原位置左侧,原空气层厚度为d处出现的条纹随之向左移

动,A正确。5.

(2024湖南,9,5分)(多选)1834年,洛埃利用平面镜得到缝干涉的结果(称洛埃镜实验),平面镜沿OA放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾

斜了某微小角度θ,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是

()A.沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹不某著名企业B.沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小C.若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变D.若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处某著名企业

BC

解析根据题意画出光路图如图所示,S发出的光与通过平面镜反射的光(可以等效成

虚像S'发出的光)频率相同,满足发生干涉的条件,该干涉可看成双缝干涉,设S与S'的距

离为d=2a(:a为S到平面镜所在直线的距离,而不是S与平面镜边缘的高度差),S到光

屏的距离为l,代入双缝干涉公式Δx=

可得Δx=

,因平面镜有微小倾角,若沿AO向左略微平移平面镜,则a减小,干涉条纹间距增大,若沿OA向右略微平移平面镜,则a增大,干涉

条纹间距减小,A错误,B正确;若θ=0°,沿OA向右略微平移平面镜,则a不变,干涉条纹间距

不变,C正确;若θ=0°,沿AO向左略微平移平面镜,则a不变,干涉条纹间距不变,D错误。三年模拟1.

(2025湖北武汉六校联考)下列四幅图所涉及的光学现象和相应的描述中,说法正确的是

()

A

A.图(a)是内窥镜,可以把光传送到人体进行照明,利用了光的全反射B.图(b)是阳光下观察肥皂膜时看到的彩色条纹,这是光的干涉现象,实验时肥皂膜应水

平放置C.图(c)是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样D.图(d)是用偏振眼镜观看立体电影,说明光是一种纵波

解析题图(a)是内窥镜,可以把光传送到人体进行照明,利用了光的全反射,A正

确;题图(b)是阳光下观察肥皂膜时看到的彩色条纹,这是光的干涉现象,是肥皂膜两表

面反射光形成的干涉图样,实验时肥皂膜要竖直放置,B错误;题图(c)是单色平行光线通

过狭缝得到的衍射图样,C错误;题图(d)是利用偏振眼镜观看立体电影,光的偏振现象说

明光是横波,D错误。2.

(2025潍坊期末)某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置,双缝到光屏的距离保持不变,在光屏上出现的干涉图样分别如图所示,下列关于两单色光a、b

的说法中正确的是

()

A.单色光a比单色光b更容明显衍射B.单色光a的频率小于单色光b的频率C.单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量D.在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b的大

C

解析由公式Δx=

可知,单色光a的波长比单色光b的波长短,单色光a的频率大于单色光b的频率,B错误;单色光a的波长比单色光b波长短,单色光a比单色光b更不容

生明显衍射,A错误;根据ε=hν可知,单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量,C正确;

由公式v=

可知,在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b的小,D错误。3.

(2025济宁一中月考)(多选)光的干涉现象在技术中有重要应用,例如:在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示,在被

检查平面上放一个透明的样板,在样板的一端垫一个薄片,使样板的标准平面与被检查

平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射,从样板上方向下观测时可以

看到干涉条纹。如果被检查表面是平整的,干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲),则

()

BC

A.若要使条纹变疏,可以将薄片向右某著名企业B.如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,表明被检查表面对应位置向上凸C.将样板平行上移,条纹向着劈尖某著名企业D.用黄光照射时形成的干涉条纹间距比用绿光照射时小

解析相邻亮条纹对应空气层之间的厚度差等于半个波长,当薄片向右某著名企业时,空气层

的劈角变大,空气层厚度差等于半个波长的位置距离变小,所以相邻亮条纹间距变小,条

纹变密,A错误;从弯曲的条纹可知,被检查平面弯曲条纹对应处的空气层厚度与右侧的

空气层厚度相同,弯曲处是凸的(点拨:空气薄层干涉是等厚干涉,即明条纹处对应空气

层的厚度相同),B正确;根据条纹的位置与空气层的厚度是对应的,可知当样板平行上移

时,同一厚度的空气层向劈尖某著名企业,故条纹向着劈尖某著名企业,C正确;条纹间距与光的波长成

正比,由于黄光波长长,故用黄光照射时形成的条纹间距大,用绿光照射时形成的条纹间

距小,D错误。4.

(2025泰安期末)利用双缝干涉装置可以测量液体的折射率。如图所示,用一束单色光照射单缝S0,当双缝与屏之间的介质为空气时,荧光屏上的干涉条纹间距为0.68

mm,已知该单色光在空气中的折射率n=1。当介质换为待测液体时,干涉条纹间距变为

0.50mm,则待测液体的折射率为

()

A.1.50

B.1.40

C.1.30

D.1.36

D

解析双缝干涉相邻亮(暗)条纹间距为Δx=

λ,设光在真空中的波长为λ0,则光在介质中的波长与折射率的关系为λ=

(点拨:光在真空中的传播速度c=λ0f,光在介质中的传播速度v=λf,光在真空中和介质中的速度关系v=

,光由真空到介质,频率f不变),故有Δx=

·

,有

=

,解得n液体=1.36,D正确。

实验16测量玻璃的折射率实验聚焦1.(2024浙江6月,16-Ⅲ,3分)如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分

别记为A和B、顶角大小为θ)的折射率。①在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O点;②将侧面A沿ab放置,并确定侧面B的位置ef;③在cd上竖直插上大头针P1和P2,从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2,插上大头针P3,要求P3

能挡住_____________(选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像;④确定出射光线的位置________(选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针;⑤撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线ef的夹角为α,则玻璃砖折射率n=_____。

不需要

P1和P2

解析③P3如果挡住P1和P2的像,说明经过P1和P2的光线也经过P3,只有这样才能通过P3

确定出射光线。④如图所示,光线垂直ab射入玻璃砖时不改变传播方向,P1和P2的连线与ef的交点O'为

此光线在玻璃砖与空气界面发生折射时的出射点,连接P3与O'可得出射光线,所以不需

要第四枚大头针确定出射光线的位置。⑤由几何关系可得玻璃砖的折射率n=

=

。2.(2024安徽,11,6分)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。(1)为测量玻璃的折射率,按图甲所示进行实验,以下表述正确的一项是_________。(填正确答案标号)

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'

B

B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使P2把P1

挡住,这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧,插上大头针P3,使它把P1、

P2都挡住,再插上大头针P4,使它把P1、P2、P3都挡住,这样就可以确定出射光线和出射

点O2C.实验时入射角θ1应尽量小一些,以减小实验误差(2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到

空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿

光,如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关,频率大,折

射率______(填“大”或“小”)。大

(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质,如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1,测得折射角分别为α2、α3(α2<α3),则玻璃和该介质的

折射率大小关系为n玻璃______n介质(填“>”或“<”)。此实验初步表明:对于一定频率的

光,折射率与介质材料有关。

>

解析

(1)在白纸上画出一条直线a作为界面,把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的一个

长边与a对齐,用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动,将

玻璃砖取下,画出直线a'代表玻璃砖的另一边,而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和

下边分别画出直线a和a',A错误;B选项表述正确;为了减小实验误差,实验时应使入射角

θ1尽量大一些,C错误。(2)由题图乙可知,入射角相同,绿光的折射角小于红光的折射角,根据光的折射定律n=

,可知绿光的折射率大于红光的折射率,又因为绿光的频率大于红光的频率,所以频率大,折射率大。(3)根据折射定律可知,玻璃的折射率为n玻璃=

,该介质的折射率为n介质=

,其中α2<α3,所以n玻璃>n介质。实验17用双缝干涉实验测量光的波长1.(2024江西,9,6分)(多选)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法

正确的是

()A.光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件B.透镜的作用是使光更集中C.单缝的作用是获得线光源D.双缝间距越小,测量头中观察到的条纹数目越多

BC

解析光具座上依次摆放元件时应将单缝放在双缝之前,A错误。进行双缝干涉测光

的波长实验时,所用透镜为凸透镜,凸透镜对光有会聚作用,可使光更集中,B正确。单缝

的作用是获取线光源,相当于点光源的线性排列,C正确。根据Δx=

λ可知,双缝间距d越小,条纹间距Δx越大,在视野一定的测量头中观察到的条纹数目越少,D错误。2.[2024河北,11(1)]某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图所示,其

中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一

条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:单色光类别x1/mmx6/mm单色光110.6018.64单色光28.4418.08根据表中数据,判断单色光1为_______(填“红光”或“绿光”)。绿光

解析根据双缝干涉条纹间距Δx=

λ可知,在其他条件不变时,波长越长,条纹间距越宽,红光的波长更长,由表中数据可知单色光1条纹间距较窄,故单色光1为绿光。3.[2022海南,14(1),4分]用双缝干涉实验测量某单色光的波长。①如图所示的实验装置中,a、b器材分别为_________(填“A”或“B”)。

A.单缝、双缝

B.双缝、单缝②测得第1条亮条纹中心到第6条亮条纹中心的距离为x,双缝到毛玻璃屏的距离为L,已

A

知双缝间的距离为d,则该单色光的波长λ=_________(用x、L和d表示)。

解析①由双缝干涉原理可知,先用滤光片得到单色光,然后用单缝得到细长的光源,最

后用双缝得到两束相干光,故a、b分别为单缝、双缝,A正确。②第一条亮纹中心到第六条亮纹中心间距是x,则相邻亮条纹间距为Δx=

,根据Δx=

可得光的波长λ=

=

。4.[2021浙江6月,17(2)]如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中

①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是_________(单选)。A.旋转测量头

B.增大单缝与双缝间的距离

C.调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是_________(单选)。

D

C

A.减小单缝与光源间的距离

B.减小单缝与双缝间的距离C.增大透镜与单缝间的距离

D.增大双缝与测量头间的距离

解析①旋转测量头只能调节分划板的刻线与干涉条纹是否平行,不能调节清晰程度,

A错误;增大单缝与双缝之间的距离既不能调节干涉条纹间距,也不能调节清晰程度,B

错误;调节单缝与双缝平行,更容清晰的双缝干涉现象,C正确。②根据双缝干涉条纹间距公式Δx=

可知,增加双缝到屏幕(测量头)的距离L、光的波长λ,减小双缝间距d都可以增大条纹间距,由此可知,D正确。培优提升提分策略山东近几年高考光学命题注重基础与综合能力的结合,强调对光的反射、折射、

干涉、衍射等基本原理的理解与应用。题目常通过光路图、干涉图样等图像考查学

生的空间想象和分析能力。实验题占比显著,要求学生掌握实验原理、操作步骤及数

据分析。计算题涉及波长、频率、折射率等物理量的推导与计算,考查逻辑思维与运

算能力。此外,命题逐渐融入现代光学技术,如激光、光纤通讯等,体现学科前沿应用。

总体来看某省市光学命题既重视基础知识,又强调综合运用与跨学科思维。1.核心考法·光的本性+几何光学(2025考诊断)(多选)如图甲所示,在平静的水面

深处,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,环

状区域,且为a光的颜色(见图乙)。设b光的折射率为nb,则下列说法正确的是

(

)A.水对a光的折射率比对b光的小B.在水中,a光的传播速度比b光的小

ACDC.复色光圆形区域的面积为S=

D.在同一装置的缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光的宽

解析

a光发生全反射的临界角较大,根据sinC=

(点拨:光源的深度一定,圆形区