2022-2023学年人教版（2019）选择性必修一第四章 光 单元测试卷（含答案）

第四章 光 单元测试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜M反射在光屏上，最终在光屏上得到明暗相间的干涉条纹。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，光的波长为λ。则下列说法正确的是(   )

A.实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光

B.实验中，单色光的波长λ越短，干涉条纹越宽

C.光源到平面镜距离a越大，干涉条纹越宽

D.只改变光源到光屏的距离l，不能改变干涉条纹的宽度

2、一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。下列说法中正确的是(   )

A.此介质的折射率等于1.5

B.此介质的折射率等于

C.入射角小于45°时可能发生全反射现象

D.入射角小于30°时可能发生全反射现象

3、某实验小组同学采用图甲装置研究光的干涉现象，两狭缝间距离d及各自宽度m均可调，狭缝到光屏的距离为L。用不同的单色光垂直照射狭缝，得到如图乙所示的干涉条纹。下列说法正确的是(   )

A.在相同条件下，照射光的频率越高，形成的干涉亮条纹越宽

B.若遮住，用红光照射，减小的宽度m，光屏上的中央亮条纹变宽变亮

C.若同时用红光和蓝光分别照射，光屏上将得到红蓝相间的干涉彩色条纹

D.用红光照射两条狭缝时，若狭缝到光屏上点的路程差为红光波长的3.5倍，点处一定是亮条纹

4、为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是(   )

A.曝光时间很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光时间很长的照片，大量亮点聚焦起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性

B.单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律

C.单个光子通过双缝后做匀速直线运动

D.干涉条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达

5、如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，某同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在毛玻璃屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。下列改动可能会实现这个效果的是(   )

A.仅将滤光片向右移动靠近单缝 B.仅减小双缝间的距离

C.仅增大双缝与毛玻璃屏间的距离 D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片

6、如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝的距离之差应为(   )

A. B. C. D.

7、在做测定玻璃折射率的实验时，某同学发现实验室有一块半圆形的玻璃砖，他用一束自然红光沿平行于直径方向，从的上方照射该玻璃砖，调整入射点的位置，当光从C点入射，可使折射光线恰好打在B点，此时入射点到直径的距离刚好等于玻璃砖半径的一半，则(   )

A.玻璃的折射率为

B.从C点反射的光线仍然为自然光

C.换用绿光从C点入射，其折射光线可能打在E点

D.改变光线的入射位置和颜色，折射光线可能过O点

8、某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹.下列说法正确的是(   )

A.装置中的双缝沿水平方向放置

B.仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大

C.仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大

D.仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变大

9、如图所示，某同学观察肥皂膜干涉现象.将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同金属元素，火焰会呈现不同的颜色.下列说法正确的是(   )

A.条纹形状是相互平行的竖直线

B.从上向下，条纹的间距越来越小

C.紫光的条纹数比黄光要少一些

D.干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的

10、在杨氏双缝干涉实验装置中，用红光做实验，在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹.若将若将其中一条缝挡住，另一条缝仍然可以通过红光，缝很窄。那么在屏上将看到(   )

A.形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹

B.形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹，只是间距变窄了

C.形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹

D.没有条纹，只是一片红光

二、填空题

11、某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到两个光点，读出间的距离为20.00 cm，间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离，玻璃砖厚度。玻璃的折射率_______，光在玻璃中的传播速度_______m/s。（光在真空中传播速度，结果保留两位有效数字）

12、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，测量头如图所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为___________mm。转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置，由螺旋测微器再读出一读数。若实验测得4条亮条纹中心间的距离，已知双缝间距，双缝到屏的距离，则对应的光波波长为___________mm。

13、在用某种单色光做双缝干涉的实验中，若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为，则单色光的波长为___________；将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度___________（填“变大”“变小”或“不变”）；中央亮纹最亮，中央亮纹宽度___________（填“大于”“小于”或“等于”）其他亮纹宽度。

14、利用图甲所示的装置（示意图），观察紫光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图乙和图丙两种图样则图乙应是__________图样（选填“干涉”或“衍射”）。若将光换成黄光，干涉图样中相邻两条亮条纹中心间距__________（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）。

三、计算题

15、如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点。

（1）画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；

（2）求该棱镜的折射率n；

（3）求光线在该棱镜中传播的速度大小v（已知光在空气中的传播速度为）。

16、研究光的干涉现象原理图如图所示．光源S到双缝的距离相等，连线平行于光屏，O点为．连线中垂线与光屏的交点，光源S发出单色光，经传播到光屏上P点，垂直于光屏，P为某亮条纹中心，之间还有k条亮条纹，光由传播到P点的时间差为．现紧贴放置厚度为d的玻璃片，光由垂直穿过玻璃片传播到P点与光由直接传播到P点时间相等.已知光在真空中的速度为c，玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光在玻璃片内的反射.求：
 

（1）单色光在真空中的波长λ；

（2）玻璃片的厚度d．

四、实验题

17、如图甲所示是“用双缝干涉测光的波长”的实验装置示意图，包括白光光源、单缝、双缝、滤光片、凸透镜（焦距12cm）和测量头（由目镜、毛玻璃、分划板和手轮构成），其中单缝、双缝以及测量头可跟遮光筒组装在一起。

（1）关于器材安装，下列说法正确的是___________。

A.凸透镜到光源的距离为6cm B.图甲中①是凸透镜，②是滤光片

C.单缝必须跟双缝相互平行 D.单缝到双缝的距离越大越好

（2）某次实验使用红色滤光片，当分划板中心刻线与第5条红色亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图乙所示，其读数为___________。

（3）若实验中所使用的双缝间距为d，双缝到毛玻璃的距离为L，某次实验测得相邻红色条纹的间距为，则所测红光的波长为___________。

参考答案

1、答案：A

解析：A.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光（可以等效成虚像发出的光)是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，故A正确；

BCD.该干涉可看成双缝干涉，设S与的距离为d，则，S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式，可得可知；越短，越小，条纹越窄；a越大，越小，条纹越窄；改变距离l可以改变，可以改变条纹宽度；故BCD错误。

故选A。

2、答案：B

解析：单色光从真空斜射入某种介质中,入射角45°,折射角30°,折射率,选项A错B对。当光线从介质中射向真空时,随入射角增大折射角增大,当折射角等于90°时,即发生全反射,此时入射角为C,则有解得,即入射角大于等于45°时发生全反射现象,选项CD错。

3、答案：B

解析：由图乙可知，在相同条件下，红光的波长更长，频率更低，形成的干涉条纹更宽，故照射光的频率越低，形成的干涉亮条纹越宽，A项错误；若遮住，用红光照射，光屏上得到的是衍射条纹，减小的宽度m，衍射现象更明显，光屏上的中央亮条纹变宽变亮，B项正确：若同时用红光和蓝光分别照射、，不会发生干涉现象，光屏上不会得到干涉条纹，C项错误；用红光照射两条狭缝时，若狭缝、到光屏上点的路程差为红光波长的3.5倍，点处一定是暗条纹，D项错误。

4、答案：B

解析：根据光的波粒二象性可知，大量光子的行为表现出波动性，但波动性并不否定光的粒子性，只不过粒子性没有明确显现而已；单个光子显示了光的粒子性，落点无法预测，大量光子表现出波动性；光子通过双缝后遵从概率波的规律，并不做匀速直线运动；暗条纹处只是光子到达的概率很小，并不是不能到达，故ACD错误，B正确。

故选B。

5、答案：D

解析：A.滤光片的作用是得到相干光源，靠近单缝和远离单缝不影响干涉，A错误；

BC.双缝干涉两相邻亮条纹的间距为

仅减小双缝之间的距离d或仅增大双缝与毛玻璃屏间的距离，条纹间距都会变大，B错误；

D.仅将红色滤光片换成绿色滤光片，滤光片射向双缝等的光的波长λ减小，根据

可知，条纹间距减小，D正确。

故选D。

6、答案：D

解析：出现暗条纹，说明到P点距离之差为而，所以，因而D是正确的。

7、答案：A

解析：A.C点到直径的距离刚好等于玻璃砖半径的一半，由几何关系可知，，则入射角为30°，折射角为15°，折射率为

故A正确；

B.自然光被玻璃反射后，反射光是偏振光，故B错误；

C.绿光折射率大于红光，换用绿光从C点入射，折射光线打在上，不可能在E点，故C错误；

D.折射光线过O点时，折射角为0；沿平行于直径方向，从的上方照射该玻璃砖，入射角不为0，折射光线不可能过O点，故D错误。

故选A。

8、答案：C

解析：根据题图乙可知，装置中的双缝沿竖直方向放置，A错误；根据双缝干涉的条纹间距公式，仅向右移动单缝，条纹间距不变，B错误；仅更换双缝间距更小的双缝，d变小，干涉条纹间距将变大，C正确；仅将红色滤光片换为绿色滤光片，波长变小，干涉条纹间距将变小，D错误.

9、答案：B

解析：条纹形状是相互平行的水平线，A错误；肥皂膜在重力作用下，从上向下肥皂膜的厚度越来越厚，假设薄膜前后两个面间的夹角为θ，两相邻的亮条纹或两相邻的暗条纹间的距离为，入射光不变，重力作用下θ变大，则条纹的间距越来越小，B正确；根据，波长越短，条纹越窄，条纹数越多，因为紫光的波长比黄光的波长短，所以紫光的条纹数比黄光要多一些，C错误；干涉条纹是由膜的前后两个表面反射的两列光叠加产生的，D错误.

10、答案：C

解析：若将其中一条缝挡住，那么屏上看到的是红光的衍射条纹，衍射条纹是宽度不相等的明暗条纹，与原来不同。

故选C。

11、答案：

解析：作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角，折射角，故折射率，故。

12、答案：1.180；

解析：根据手轮的读数规则，读数为

相邻亮条纹间距

根据公式

代入数据解得

。

13、答案：；不变；等于

解析：根据，解得单色光的波长，根据可知，将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度保持不变；中央亮纹最亮，但是中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同。

14、答案：衍射；变宽

解析：干涉图样的条纹宽度相等，衍射图样的条纹宽度不等、中央最宽，故图乙应是衍射图样。由，可知干涉图样中相邻两个亮条纹的中心间距与波长成正比，若将光换成黄光，则波长变长，因此条纹间距也变宽。

15、

（1）答案：如图所示

解析：解：（1）光路图如图所示。

（2）答案：

解析：光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C

光线在AB界面上发生折射，折射角，由几何关系得

由折射定律得，由以上几式联立解得

（3）答案：

解析：光在该棱镜中传播的速度大小

16、答案：（1）

（2）

解析：解：（1）由题意，P为第级亮条纹中心，则
而
解得

（2）由题意，设光在玻璃中的传播速度为v，则
且
解得

17、答案：（1）C（2）15.325mm（3）

解析：（1）A、凸透镜到光源的距离为6cm时，小于焦距12cm，不能得到平行光，故A错误；

B、图甲中①是滤光片，②是单缝，故B错误；

C、单缝跟双缝相互平行，双缝的亮度均匀，干涉条纹清晰，所以单缝必须跟双缝相互平行，故C正确；

D、单缝到双缝的距离不是越大越好，距离太远双缝的亮度降低，干涉条纹不清晰，故D错误。

故选：C。

（2）固定刻度读数为15mm，可动刻度为，则手轮上示数的读数为。

（3）根据，解得。