高中物理2 波的描述测试题

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第一册

第四章 光 （B）卷 章末复习训练2（含解析）

1.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高.“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术.如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193 mm，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为(   )

A.161 nm B.134 nm C.93 nm D.65 nm

2.一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为两束，如图所示。下列说法正确的是(   )

A、光在涂层表面一定不会发生全反射
B、在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
C、在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
D、在真空中，遇到障碍物时a光更容易产生明显的衍射现象

3.是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,是关于对称且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,是垂直于放置的光屏,P是屏上的一个光斑,根据该光路图,下列说法正确的是(   )

A.在玻璃中,A光的波长比B光的波长短

B.在真空中,A光的频率比B光的大

C.A光的光子动量比B光的小

D.通过同一双缝干涉装置,A光的干涉条纹间距比B光的小

4.如图所示,一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为H,在水池的底部放一点光源S,其中一条光线以入射角射到液体与空气的界面上,以折射角发生折射.则(   )

A.液体的折射率为

B.光从液体射向空气,光波的波长变短

C.液体表面亮斑的面积为

D.光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°

5.如图所示，圆心为、半径为的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为，则（   ）

A.玻璃砖的折射率为1.5 B.之间的距离为
C.光在玻璃砖内的传播速度为 D.光从玻璃到空气的临界角为30°

6.光导纤维由很细的内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯和外套的界面发生全反射,如图所示.为了研究简单,现设外套为空气,内芯的折射率为n,一束光线由空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射.若在真空中的光速为c,则光线通过长为L的光导纤维所用的时间为(   )

A. B. C. D.

7.下列说法中正确的是(   )

A.用光导纤维束传送图像信息,应用了光的全反射现象

B.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的偏振现象

C.用三棱镜观察太阳光利用了光的干涉

D.肥皂泡在阳光下出现彩色条纹,这是光的衍射现象

8.平行板玻璃砖横截面如图，上、下表面足够大，在该截面内有一束复色光从空气斜射到玻璃砖的上表面，从下表面射出时分为两束光，则(   )

A.在玻璃中传播时，光的传播速度较大

B.分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距大

C.以相同的入射角从水中斜射入空气，光的折射角大

D.增大入射光在上表面的入射角，可能只有一种光从下表面射出

9.下列关于光的说法中正确的是(   )

A.分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验,相邻红光干涉条纹间距小于相邻紫光干涉条纹间距
B.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象
C.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象
D.医学上用光导纤维制成内窥镜,用来检查人体内脏器官的内部,它利用了光的全反射原理

10.关于衍射，下列说法正确的是(   )

A.光的衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果

B.双缝干涉中也存在衍射现象

C.一切波都很容易发生明显的衍射现象

D.影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实

11.下列说法正确的是(   )

A.只有频率相同、相位差恒定的两束光才能产生明显的衍射现象

B.两只完全相同的灯泡发出的两束光能产生稳定的干涉现象

C.如果光的波长与障碍物的尺寸相差不多，则能产生明显的衍射现象

D.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽

12.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将实验器材按要求安装在光具座上,如图甲所示。在实验前已获知的数据有:双缝的间距为,双缝到屏的距离为。

(1)分别选用红色滤光片和蓝色滤光片做实验,得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅,其中用红色滤光片做实验得到的干涉图样是________;

A.  B.

C.  D.

(2)一同学用某种单色光照射双缝得到的干涉图样如图乙所示,分划板在图乙中A位置时游标卡尺读数为11.1 mm,在B位置时游标卡尺的示数如图丙所示,则在B位置时游标卡尺的读数为________mm,单色光的波长为________m;(结果保留三位有效数字)

(3)另一同学按实验要求安装好器材后,观察到明显的干涉现象,若他对实验装置改动后,在屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,此改动可能是________。

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B.仅将单缝向远离双缝方向移动少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换 D.仅将红色滤芯光片换成绿色滤芯光片

答案以及解析

1.答案：B

解析：加上液体时光刻胶的曝光波长，光在液体中的传播速度为，不加液体时有，联立可得，故B正确.

2.答案：A

解析：、光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角，由光路可逆性可知，、光在涂层表面一定不会发生全反射，故A正确；

光的折射率大，频率大，则波长小，根据知，光的条纹间距小于光的条纹间距，故B错误；

光路图如图所示，在玻璃砖上表面折射时，光的偏折程度较大，则光的折射率较大，由知，在玻璃中光的传播速度小于光的传播速度，故C错误；

光的波长较长，波动性较强，遇到障碍物时光更容易产生明显的衍射现象，故D错误。

3.答案：C

解析：由题图可知,光线通过玻璃体后,A光的偏折程度比B光的小,则玻璃体对B光的折射率大于对A光的折射率,由折射率越大光的频率越高可知,B光的频率大于A光的频率,B错误;光的频率越小,则波长越长,故A光的波长比B光的波长长,故A错误;根据可知,光子的频率越大,则动量越大,故A光的光子动量比B光的小,故C正确;根据可知,通过同一双缝干涉装置,光的波长越长,则干涉条纹间距越大,即A光的干涉条纹间距比B光的大,故D错误.

4.答案：D

解析：由折射定律可知,液体的折射率,选项A错误;光从液体射向空气,频率和周期不变,由知,波速变大,由可知,光波的波长变长,选项B错误;根据，可得,即光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为45°,则液体表面亮斑的面积,选项C错误,D正确.

5.答案：C

解析：ABD、根据题意可知，当光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，如图甲所示；

当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行，则光线折射光线与垂直于的夹角相等，故光路如图乙所示。
对图甲根据全反射的条件可得：
对图乙根据折射定律可得：
其中
联立解得：，，临界角为：，故ABD错误；
C.光在玻璃砖内的传播速度为：，故C正确。
故选C。

6.答案：C

解析：一束光线由空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射,设临界角为C,取一段近似可看成直线的光导纤维,光通过长度为L的光导纤维时的路程,光导纤维内芯的折射率为n,则光在光导纤维中传播的速度,又由于,所以光线通过长为L的光导纤维所用的时间,故C正确,A、B、D错误.

7.答案：A

解析：用光导纤维束传送图像信息,这是应用了光的全反射现象,选项A正确;通过两支夹紧的笔杅间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的衍射现象,选项B错误;用三棱镜观察太阳光利用了光的折射引起的色散现象,选项C错误;肥皂泡在阳光下出现彩色条纹,这是光的干涉现象,选项D错误.

8.答案：AB

解析：在入射点做法线，连接出射点和入射点，可知光折射角较大，光折射角较小。据知玻璃对光的折射率小于对光的折射率，据知在玻璃中传播时，光的传播速度较大，A正确；折射率较小的光波长较长，据双缝干涉条纹间距公式知，光的相邻亮条纹间距较大，B正确；据知折射率较小的光由水中斜射入空气时折射角小，C错误；光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆知光一定能从下表面射出，D错误。故选AB。

9.答案：CD

解析：A、条纹间距与波长成正比，所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，A错误；
B、雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，B错误；
C、水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，C正确；
D、医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部。它利用了光的全反射原理，D正确；
故选：CD。

10.答案：AB

解析：光的衍射图样是光波的叠加现象，双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象，一般来说既有干涉又有衍射，AB正确。一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件，CD错误。

11.答案：CD

解析：频率相同、相位差恒定是光发生干涉的条件，不是发生明显衍射的条件，A错误。即使是同一光源上不同部分发出的光，也不一定能发生稳定的干涉，更不用说是两个独立的灯泡发出的光了，B错误。发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不太大，或者比光的波长小，当光的波长比障碍物或孔的尺寸大时，衍射会更明显，因此C正确。由泊松亮斑形成原理知D正确。

12.答案：(1)A

(2)15.6;

(3)D

解析：(1)干涉图样应是间距相等明暗相间的条纹,由于红光的波长比蓝光的波长长,根据可知,红光的干涉图样的条纹间距更大,A正确。

(2)根据游标卡尺读数规则知读数为;根据条纹间距公式可知,得波长,由题图乙可知,之间共有7个条纹间距,故相邻两条亮条纹中心间的距离,将以上数据代入得。

(3)对实验装置改动后,在屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可知相邻两亮条纹中心的间距减小,,仅将滤光片移至单缝和双缝之间,与d都不变,则不变,故A错误;仅将单缝向远离双缝方向移动少许,与d都不变,则不变,故B错误;仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,故C错误;仅将红色滤光片换成绿色滤光片,λ减小,L与d都不变,则减小,故D正确。