高中物理人教版 (2019)必修 第一册物理学：研究物质及其运动规律的科学课后测评

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册物理学：研究物质及其运动规律的科学课后测评试卷主要包含了光的折射，对全反射现象的理解和应用，光的干涉现象，光的衍射和光的偏振现象，电磁振荡、电磁波，实验等内容，欢迎下载使用。
题型一 光的折射
类型1 折射定律及其应用
【例1】下列现象中，属于光的折射的是（ ）
A．湖中倒影B．小孔成像
C．插入水中部分的筷子看上去弯了D．日食
【例2】（多选）某同学做“测定玻璃折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2，作出sinθ1－sinθ2图像如图所示，下列判断中正确的是( )
A．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．光在玻璃中传播速度是真空中的1.5倍
【例3】如图所示，一小孩站在宽6 m的河边 ，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m的树，树的正下方河底有一块石头， 小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发现两个像重合，若小孩的眼睛离河面高为1.5 m，河水的折射率为eq \f(4,3)，试估算河水深度。
【例4】为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔。假定坦克壁厚20cm，孔左右两边的距离为30cm。孔内安装一玻璃，厚度与坦克壁厚相同，ABCD为玻璃的截面，如图所示。用一束激光从A点与水平方向成37°射入玻璃，恰好从CD边中点射出，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s。求：
（1）光线在玻璃中由A点传播至CD边中点所需的时间；
（2）坦克内的人从AB中点向外观察能看到的外界角度范围。
类型2 常见介质对光路的控制
【例1】有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是( )
A．B．C．D．
【例2】某透明材料制成的管道的横截面如图所示，a、b为同心圆。用一束单色光P沿与直径平行的方向射向管道，光束P进入材料的折射光线恰好与圆a相切，并与直径交于A点。已知b的半径是a的两倍，则该材料对单色光P的折射率为（ ）
A．1.25B．1.5
C．D．
【例3】如图所示，一棱镜的横截面为等边三角形，一束单色光从的中点射向棱镜，经面折射进入棱镜的光线与平行，再经面折射射出棱镜后的光线共偏转了60°。已知三角形的边长为L，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该棱镜对该单色光的折射率n；
(2)光在棱镜中传播的时间。
类型3 光的色散
【例1】（多选）如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率最高
B．在真空中a光的波长最小
C．玻璃对c光的折射率最大
D．在三棱镜中c光传播速度最小
【例2】(多选)如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃分成OB、OC两束光。下列说法正确的是( )
A．光束OB是红光
B．玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大
C．紫光在玻璃中的波长比其在真空中的波长大
D．两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等
类型4 视深与视高问题
【例1】一潜水员自水下目测站立于船头的观察者距水面高为，而观察者目测潜水员距水面深，则（ ）
A．潜水员实际深度大于，观察者实际高度大于
B．潜水员实际深度小于，观察者实际高度小于
C．潜水员实际深度大于，观察者实际高度小于
D．潜水员实际深度小于，观察者实际高度大于
【例2】在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最深的（ ）
A．紫色球B．蓝色球C．红色球D．三个球同样深
【例3】赫哲族是我国古老的少数民族之一，世居东北，赫哲族擅长叉鱼，抛叉取鱼，十拿九稳。如图，某次捕鱼时，湖水深约，湖面点左侧均被浮萍遮盖，渔民站在点右侧的湖水中，眼睛在A点，恰好通过点看到点处有一条鱼静止不动，点离浮萍距离，点离点水平距离。（已知湖水的折射率，）问：忽略鱼在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，鱼在浮萍下方的实际深度是多少？
【例4】一只筷子竖直插入横截面为圆面的装有水的水杯中，水瓶横截面俯视图如图所示，O点为圆心，M点为筷子竖直插入点。从正前方的S点观察，关于筷子的弯折情况，下列图中正确的是（ ）
B．C．D．
题型二 对全反射现象的理解和应用
类型1 全反射问题的分析与计算
【例1】（多选）如图，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（ ）
A．假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线
B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射
D．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO可能会发生全反射
【例2】如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率n＝eq \r(2)，AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60°.
(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．
(2)第一次的出射点距C________ cm.
【例3】如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．
(1)求棱镜的折射率；
(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．
【例4】(多选)如图所示，一束入射光AO从某种介质以入射角α射入空气，以O点为圆心，R1为半径画圆C1，与折射光线OB交于M点，过M点向两介质的交界面作垂线，与入射光线AO的延长线交于N点，以O点为圆心，ON为半径画另一个圆C2，测得该圆的半径为R2，下列判断正确的是( )
A．该介质的折射率为eq \f(R2,R1)
B．若光由介质射入空气发生全反射，则临界角的正弦值为sin C＝eq \f(R1,R2)
C．若过圆C1与界面的交点D作界面的垂线交圆C2于P点，则OP与法线所夹的锐角等于全反射的临界角
D．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角α，则折射光的强度将逐渐增加
类型2 照亮面积问题
【例1】如图，在水池底中部放一线状光源，光源平行于水面，则水面观察到的发光区域形状为（ ）
A．B．C．D．
【例2】（多选） 如图所示为一个边长为的实心透明正立方体，在正立方体中心O点放置一个红色点光源，该点光源发出的部分光通过透明正立方体折射出来。已知该单色光在透明正立方体材料中的折射率为（不考虑光线在正立方体内的反射，为真空中的光速）。对该光现象的描述正确的是（ ）
A．红色光从正立方体表面射出后速度减小
B．有光线射出的区域占正立方体表面积的
C．从立方体表面直接射出的光线在正立方体内经过的最长时间为
D．若把红色点光源换成蓝色点光源，正立方体表面有光线射出的面积变小
【例3】春节期间，为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装彩灯照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出红、绿两种颜色的光，在水面上形成了一块被照亮圆形区域，俯视图如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光线从水中射入空气，红色光的临界角小于绿色光的临界角
B．环状区域为绿色光，中间小圆为红色光
C．环状区域为红色光，中间小圆为绿色光
D．环状区域为红色光，中间小圆为复合光
【例4】如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，OO′为其对称轴，O为球心，球半径为R，球左侧为圆面，右侧为半球面．现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃半球的折射率为eq \r(3)，设真空中的光速为c，不考虑光在玻璃中的多次反射，求：
(1)从左侧射入且能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例；
(2)圆面上距O点eq \f(R,2)的入射光线经玻璃半球偏折后直到与对称轴OO′相交的传播时间．
【例5】半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为eq \r(2).一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN平面上射出的光束的宽度为多少？
类型3 光导纤维
【例1】如图所示，长为L的光导纤维位于真空中，AB代表光的入射端面。某种颜色的光以任何角度从AB端面进入光导纤维后，均能无损耗地从AB端面传播到另一端面。则下列说法正确的是（ ）
A．相对于该光，光导纤维的折射率最小为
B．相对于该光，光导纤维的折射率最小为
C．若光导纤维相对该光的折射率为，则光从一端传播到另一端的最长时间为
D．若光导纤维相对该光的折射率为2，则光从一端传播到另一端的最长时间为
【例2】光导纤维由纤芯和包层两部分组成，为了在纤芯与包层的分界面发生全反射，光导纤维中纤芯材料的折射率应大于包层材料的折射率。如图所示，一条长直光导纤维的长度为d，在纤芯与包层的分界面发生全反射的临界角C=60°。现有一束细光从右端面中点以θ=53°的入射角射入，光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射。（sin53°=0.8，cs53°=0.6，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s）求：
（1）纤芯的折射率n；
（2）若从右端射入的光能够传送到左端，求光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间之比。
类型4 生活中的全反射现象
【例1】将塑料水瓶的一侧开个小孔，并灌入清水，水从小孔流出用激光灯把激光水平射向瓶子，发现光能沿着水流传播。这是光的（ ）
A．折射现象B．全反射现象C．行射现象D．色融现象
【例2】如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、集市、庙宇等出现在空中，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，这就是“蜃景”．下列有关“蜃景”的说法中错误的是( )
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是“蜃景”，B是景物
D．C是“蜃景”，D是景物
【例3】（多选）下述现象哪些是由于全反射造成的（ ）
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象
C．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
【例4】自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
【例5】如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量。图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部。已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（ ）
A．透明塑料的折射率应小于
B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变大
D．若入射光由红光换为绿光时，亮区范围不变
题型三 光的干涉现象
类型1 双缝干涉
【例1】真空中，由两个不同光源所发出的两束白光落在同点上，不会产生干涉现象这是因为（ ）
A．两个光源发出光的频率相同
B．两个光源发出光的强度不同
C．两个光源的光速不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
【例2】在如图所示的双缝干涉实验中，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要使光屏的干涉图样条纹个数减少，可以（ ）
A．增大与的间距B．减小双缝到光屏的距离
C．将绿光换为红光D．将整个装置放在水中
【例3】双缝干涉实验装置如图所示，当使用波长为6×10－7 m的橙光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是( )
A．P和P1都是亮条纹
B．P是亮条纹，P1是暗条纹
C．P是暗条纹，P1是亮条纹
D．P和P1都是暗条纹
【例4】某兴趣小组成员做双缝干涉实验，用某单色光照射单缝，如图所示在屏上处出现第2级亮纹，仅改变双缝间距后，处出现第2级暗纹，则改变后双缝间距是原来的（ ）
A．倍B．倍C．倍D．倍
【例5】如图所示，在双缝干涉实验中，、为双缝，双缝间距为，光屏到双缝的距离为，P是光屏上的一点，已知P到、的距离之差为2.1μm，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验。（光在真空中的速度）
（1）若该单色光在某介质中传播时的波长为，波速为，则P点处是亮条纹还是暗条纹？
（2）相邻两亮条纹的中心间距为多大？
【例6】（多选）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是只需要将矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)(如图所示，特制容器未画出)，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出矿泉水的折射率(设空气的折射率为1)，则下列说法正确的是( )
A．x2＜x1
B．x2＞x1
C．该矿泉水的折射率为eq \f(x1,x2)
D．该矿泉水的折射率为eq \f(x2,x1)
【例7】1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用平面镜同样在光屏上得到了明暗相间的条纹，该实验的基本装置如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上，P点上下均有条纹
B．只将光屏右移，相邻亮条纹间距变宽
C．只将光源上移，相邻亮条纹间距变宽
D．只将光源的频率变大，相邻亮条纹间距变宽
类型2 薄膜干涉
【例1】对于薄膜干涉，下列认识中正确的是（ ）
A．应在入射光的另一侧观察薄膜
B．暗纹出现的地方，两个表面反射的光在这里是波谷和波谷相遇叠加
C．干涉条纹是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果
D．用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，说明整个膜的厚度相同
【例2】为了提高光的利用率，生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，原理如图所示，入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光发生干涉相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度；已知某单色光在薄膜中的波长为，则关于增透膜的最小厚度d，正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【例3】在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置，形成如图所示的肥皂膜侧视图，用黄色光从左侧照射薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列结论正确的是（ ）
A．实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样
B．干涉条纹的分布上疏下密
C．将铁丝圈在竖直平面内缓慢旋转一定角度θ，条纹也旋转θ角
D．若换用紫光照射，则条纹间距将变大
【例4】如图所示，AB、CD、DE为三个透明平板固定放置，AB水平，CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射，下列干涉条纹的图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【例5】如图甲所示，用单色光照射透明标准板来检查平面的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的和的情况，这说明（ ）
A．的上表面处向上凸起
B．的上表面处向上凸起
C．的上表面处向下凹陷
D．的上表面处向下凹陷
【例6】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均不合格
B．滚珠b不合格，滚珠c合格
C．相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为
D．若有不合格滚珠，不合格的滚珠的直径与标准滚珠的直径相差越大，则干涉条纹间距越小
【例7】将一半径极大的球形玻璃体，弧面朝下压在表面平整的标准板上，其截面如图所示。一束单色光从上方垂直玻璃上表面射向玻璃体，顺着入射光线可以观察到干涉条纹，这就是著名的“牛顿环”。下列有关牛顿环的说法正确的是（ ）
A．产生干涉的两束光来自于玻璃体上、下表面的反射光
B．产生的干涉条纹是一系列以顶点为圆心等间隔的同心圆
C．若换用半径更大的球形玻璃体，干涉条纹间距将变大
D．若换用频率更大的单色光照射，干涉条纹间距将变大
【例8】用平行单色光竖直向下照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示。相邻两亮条纹的中心间距依次为、、、……，已知。则该透明薄膜竖直截面的形状可能是（ ）
A．B．
C．D．
题型四 光的衍射和光的偏振现象
类型1 衍射
【例1】（多选）关于单缝衍射形成的条纹，下列说法正确的是（ ）
A．单缝的宽度越小，衍射条纹越亮B．单缝的宽度越小，衍射现象越明显
C．入射光的波长越长，衍射现象越明显D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
【例2】（多选）某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是（ ）
A．甲是单缝衍射图样B．乙是双缝干涉图样
C．丙是小圆孔衍射图样D．丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
【例3】彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。关于a光和b光的说法中，正确的是（ ）
A．a光是红光
B．a光的波长更长
C．b光更容易发生衍射
D．在真空中传播时，b光的速度更大
【例4】（多选）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则( )
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
F.分别用a、b光在同一个单缝衍射实验装置上做实验，a光的衍射现象明显
类型2 偏振
知识点1 偏振、光的偏振
一、偏振
1、定义：波分为纵波和横波。在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上。在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。
2、横波独有的特征
偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。
二、光的偏振和激光
1、自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫作自然光．
2、偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，偏振方向与这个方向垂直的光波不能通过，这个方向叫作“透振方向”。
3、观察光的偏振
（1）取一个偏振片P，让阳光或灯光通过偏振片P，与偏振片透振方向相同的光能通过偏振片，如图甲所示。
（2）在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强，如图乙所示。
（3）当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q，如图丙所示。
4、偏振光的产生方式
（1）让自然光通过偏振片即可产生偏振光。
（2）自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射或折射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化。
知识点2 偏振现象的应用
一、相机的偏振滤光片
在拍摄水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可驶来拍出清晰的照片。
二、在汽车挡风玻璃上安装偏振片
在夜间行车时，迎面开来汽车的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故，如果在每辆车灯玻璃上和司机前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题。
三、立体电影
在拍摄立体电影时，用两个摄影机分别拍下同一物体的两个画面，放映时把两个画面同时放映在银幕上。在放映时，有两个放映机，每个放映机镜头前放一个偏振片，两个偏振片的透振方向相互垂直，观众戴上用偏振片制成的眼镜，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观看，在人的脑海中就形成立体化的影像。
知识点3 激光的特点及其应用
一、激光和激光的产生
1、传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波叫作激光。激光是相干光，激光是人工产生的光。
2、在现代科学技术中用激光器产生激光。
二、激光的特点及应用
【例1】（多选）旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角称“旋光角”，与糖溶液浓度有关，测量值与标准值比较能确定含糖量。如图，自然光源S与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则（ ）
A．O处光强减弱
B．O处光强不变
C．B转一角度使O处光强最强，B转过角度
D．A转一角度使O处光强最强，A转过角度
【例2】（多选）激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法正确的是（ ）
A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度
B．激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息
C．能用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好
【例3】（多选）光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
E．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
【例4】（多选）光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是( )
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
E．阳光在水面的反射光是自然光
题型五 电磁振荡、电磁波
1．电磁波与机械波的主要区别
(1)电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质．
(2)电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵波．
2．电磁波谱的特性及应用
【例1】（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信
【例2】麦克斯韦通过对电磁场统一理论的研究，预言了电磁波的存在。下列有关电磁波的理解正确的是（ ）
A．电磁波在任何介质中传播速度都是相同的
B．电磁波和机械波一样，都依靠介质传播振动形式和能量
C．太空中传送至地面的无线电波是横波
D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但不会产生干涉现象
题型六 实验
类型1 测定玻璃的折射率
【例1】某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
(1)在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（ ）（选填选项前的字母）。
A．只挡住的像B．只挡住的像C．同时挡住、的像
(2)为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度应小一些
C．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
(3)甲同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。
(4)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线于A点，交入射点O与出射点连线的延长线于C点。过A点、C点作法线的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得，，由此可得出该玻璃的折射率 。
类型2 用双缝干涉测量光的波长
【例1】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图（甲）所示，并选用缝间距的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离。接通电源使光源正常工作。

（1）M、N、P三个光学组件依次为 。
A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片
（2）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图（乙）所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节 。
A．左右拨动拨杆 B．旋转滤光片
C．旋转测量头上的手轮 D．旋转遮光筒和测量头
（3）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图（丙）所示，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图（1）所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺（50分度）如图（2）所示，读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图（3）所示，此时游标卡尺如图（4）所示，读数为 mm。
利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为l、双缝间距为d，计算波长的公式 （用题目中给出的字母，，l，d表示）
光学
题型一 光的折射
类型1 折射定律及其应用
【例1】下列现象中，属于光的折射的是（ ）
A．湖中倒影B．小孔成像
C．插入水中部分的筷子看上去弯了D．日食
【答案】C
【解析】A．湖中的倒影是光的反射，故A错误；
B．小孔成像是光的直线传播，故B错误；
C．插入水中部分的筷子看上去弯了是光的折射，故C正确；
D．日食是光的直线传播形成，故D错误。
故选C。
【例2】（多选）某同学做“测定玻璃折射率”实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2，作出sinθ1－sinθ2图像如图所示，下列判断中正确的是( )
A．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．光在玻璃中传播速度是真空中的1.5倍
【解析】 入射角为θ1，折射角为θ2，由折射定律n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)＞1知，sinθ1＞sinθ2，光是由空气射入玻璃的，A项正确；从图可知sinθ1＝1时，sinθ2＝0.67有n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)＝eq \f(1,0.67)≈1.5，C项正确．根据n＝eq \f(c,v)，光在真空中的传播速度是玻璃中的1.5倍，D项错误．
【答案】 AC
【例3】如图所示，一小孩站在宽6 m的河边 ，在他正对面的岸边有一距离河面高度为3 m的树，树的正下方河底有一块石头， 小孩向河面看去，可同时看到树顶和石头两者的像，并发现两个像重合，若小孩的眼睛离河面高为1.5 m，河水的折射率为eq \f(4,3)，试估算河水深度。
【解析】 树顶反射和石头折射成像的光路图如图所示
由图得n＝eq \f(sini,sinr) ①
由几何关系得1.5tani＋3tani＝6
解得tani＝eq \f(4,3)
sini＝eq \f(4,5) ②
P点至树岸边的距离为3tani＝4
sinr＝eq \f(4,\r(42＋h2))
把①②代入③
得h＝5.3 m
【答案】 5.3 m
【例4】为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔。假定坦克壁厚20cm，孔左右两边的距离为30cm。孔内安装一玻璃，厚度与坦克壁厚相同，ABCD为玻璃的截面，如图所示。用一束激光从A点与水平方向成37°射入玻璃，恰好从CD边中点射出，已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s。求：
（1）光线在玻璃中由A点传播至CD边中点所需的时间；
（2）坦克内的人从AB中点向外观察能看到的外界角度范围。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）光线从A点射入时的光路图如图所示
光线从A点射入时的折射角为
则
在A点由光的折射定律可知
光在玻璃中的传播速度为
光的路程为
故光线在玻璃中由A点传播至边中点所需的时间
（2）坦克内的人从AB中点向外观察时，看到的范围如图所示
由几何关系得
由光的折射定律可知
解得
坦克内的人从中点向外观察时，则能看到的外界角度范围为
类型2 常见介质对光路的控制
【例1】有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是( )
A．B．C．D．
【解析】 由于玻璃砖上下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射 故D正确；ABC错误；故选D
【答案】 D
【例2】某透明材料制成的管道的横截面如图所示，a、b为同心圆。用一束单色光P沿与直径平行的方向射向管道，光束P进入材料的折射光线恰好与圆a相切，并与直径交于A点。已知b的半径是a的两倍，则该材料对单色光P的折射率为（ ）
A．1.25B．1.5C．D．
【答案】D
【解析】连线如图所示，已知b的半径是a的两倍，且根据几何关系可知，光线入射点与O点、B点组成正三角形，所以P光线入射角为，折射角为，折射率为
故选D。
【例3】如图所示，一棱镜的横截面为等边三角形，一束单色光从的中点射向棱镜，经面折射进入棱镜的光线与平行，再经面折射射出棱镜后的光线共偏转了60°。已知三角形的边长为L，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该棱镜对该单色光的折射率n；
(2)光在棱镜中传播的时间。
【答案】(1) (2)
【详解】（1）根据题意作出光路图如图所示
根据题意可得
根据图中几何关系可知，可得
则该棱镜对该单色光的折射率为
（2）光在棱镜中传播的速度为
光在棱镜中传播的距离为
则光在棱镜中传播的时间为
类型3 光的色散
【例1】（多选）如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单光色，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率最高B．在真空中a光的波长最小
C．玻璃对c光的折射率最大D．在三棱镜中c光传播速度最小
【答案】CD
【解析】AB．由光路图可知，a光的偏折程度最小，则a光的折射率最小，a光的频率最低，据
知，a光在真空中波长最长，故AB错误；
CD．由光路图可知，c光的偏折程度最大，c光的折射率最大，根据
c光在棱镜中传播速度最小，故CD正确。
故选CD。
【例2】(多选)如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃分成OB、OC两束光。下列说法正确的是( )
A．光束OB是红光
B．玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大
C．紫光在玻璃中的波长比其在真空中的波长大
D．两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等
【解析】 AB．同一介质对不同频率的光具有不同的折射率，折射率随波长的减小而增大，即玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大。由于光束OB的偏折程大比OC的大，所以OB光的折射率大，可知光束OB是紫光，故A错误，B正确；
C．由于紫光在玻璃中的速度小于在真空中的速度，根据
由于光的频率不变，可知紫光在玻璃中的波长比其在真空中的波长小，故C错误；
D．光路如下图所示，设任一光线的入射角为，折射角为，光在玻璃中的传播路程为S，半圆柱体玻璃的半径为R，则光在玻璃中的速度为，由几何知识可得，则光在玻璃中的传播时间为，由折射定律有，即，由题图可知，两束光的入射角相同，所以两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等，故D正确。故选BD。
【答案】 BD
类型4 视深与视高问题
【例1】一潜水员自水下目测站立于船头的观察者距水面高为，而观察者目测潜水员距水面深，则（ ）
A．潜水员实际深度大于，观察者实际高度大于
B．潜水员实际深度小于，观察者实际高度小于
C．潜水员实际深度大于，观察者实际高度小于
D．潜水员实际深度小于，观察者实际高度大于
【答案】C
【解析】光线从空气射入水中时，入射角大于折射角，如图
则潜水员看到立于船头的观察者的位置偏高，而船头的观察者看到潜水员偏浅，所以潜水员的实际深度大于h2，观察者实际高度小于h1。
故选C。
【例2】在水中同一深度并排放着红、蓝、紫三种颜色的球，若在水面正上方俯视这三个球，感觉最深的（ ）
A．紫色球B．蓝色球C．红色球D．三个球同样深
【答案】C
【解析】光源在水中视深与实际深度的关系是
在视深公式中，为看到的深度，为实际深度，n为折射率，由于三种颜色球的实际深度相同，而水对红光的折射率最小，所以看到最深的是红色球。
故选C。
【例3】赫哲族是我国古老的少数民族之一，世居东北，赫哲族擅长叉鱼，抛叉取鱼，十拿九稳。如图，某次捕鱼时，湖水深约，湖面点左侧均被浮萍遮盖，渔民站在点右侧的湖水中，眼睛在A点，恰好通过点看到点处有一条鱼静止不动，点离浮萍距离，点离点水平距离。（已知湖水的折射率，）问：忽略鱼在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，鱼在浮萍下方的实际深度是多少？
【答案】80cm
【解析】由题意可知，B点为人所观察到的鱼的虚像，即B、O、A三点在一条直线上，鱼的实际位置应在B点下方，设为C，设鱼发出的光线在O点的入射角为i，折射角为r，如图所示，根据几何关系可得
①
根据折射定律有
②
联立①②解得
③
所以鱼在浮萍下方的实际深度是
④
【例4】一只筷子竖直插入横截面为圆面的装有水的水杯中，水瓶横截面俯视图如图所示，O点为圆心，M点为筷子竖直插入点。从正前方的S点观察，关于筷子的弯折情况，下列图中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】CD．筷子插入水中，类似于凸透镜的效果，筷子水中部分会变粗，故CD错误；
AB．筷子向正前方发出的光经过折射进入人眼，根据光路可逆原理，人眼会感觉到筷子的像在位置，故A错误，B正确。
故选B。
题型二 对全反射现象的理解和应用
类型1 全反射问题的分析与计算
【例1】（多选）如图，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（ ）
A．假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线
B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射
D．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO可能会发生全反射
【答案】ACD
【详解】A．由图可知，光线入射角最大，光线入射角最小；若三条光线中只有一条在点发生了全反射，则一定是光线发生了全反射，故A正确；
BCD．由图可知，光线入射角最大，光线入射角最小；若光线能发生全反射，可知光线的入射角一定大于全反射的临界角，光线的入射角不一定大于全反射的临界角，则光线一定能发生全反射；光线可能会发生全反射，也可能不会发生全反射，故B错误，CD正确。
故选ACD。
【例2】如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率n＝eq \r(2)，AB＝BC＝8 cm，OA＝2 cm，∠OAB＝60°.
(1)求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．
(2)第一次的出射点距C________ cm.
【解析】 (1)设发生全反射的临界角为C，
由折射定律得sinC＝eq \f(1,n)，
代入数据得C＝45°.
光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°，均发生全反射．设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得n＝eq \f(sinβ,sinα)
代入数据得β＝45°
(2)由于AO＝2 cm，AB＝BC＝8 cm，由几何关系得
AE＝BE＝BF＝CF＝4 cm，所以CG＝CFtan30°＝eq \f(4\r(3),3) cm.
【答案】 (1)见解析 (2)eq \f(4\r(3),3) cm
【例3】如图，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜，然后垂直于AC边射出．
(1)求棱镜的折射率；
(2)保持AB边上的入射点不变，逐渐减小入射角，直到BC边上恰好有光线射出．求此时AB边上入射角的正弦．
【答案】：(1)eq \r(3) (2)eq \f(\r(3)－\r(2),2)
【解析】：(1)光路图及相关量如图所示．
光束在AB边上折射，由折射定律得
eq \f(sin i,sin α)＝n①
式中n是棱镜的折射率．由几何关系可知
α＋β＝60°②
由几何关系和反射定律得
β＝β′＝∠B③
联立①②③式，并代入i＝60°得
n＝eq \r(3).④
(2)设改变后的入射角为i′，折射角为α′，由折射定律得
eq \f(sin i′,sin α′)＝n⑤
依题意，光束在BC边上的入射角为全反射的临界角θC，且sin θC＝eq \f(1,n)⑥
由几何关系得
θC＝α′＋30°⑦
由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦为
sin i′＝eq \f(\r(3)－\r(2),2).⑧
【例4】(多选)如图所示，一束入射光AO从某种介质以入射角α射入空气，以O点为圆心，R1为半径画圆C1，与折射光线OB交于M点，过M点向两介质的交界面作垂线，与入射光线AO的延长线交于N点，以O点为圆心，ON为半径画另一个圆C2，测得该圆的半径为R2，下列判断正确的是( )
A．该介质的折射率为eq \f(R2,R1)
B．若光由介质射入空气发生全反射，则临界角的正弦值为sin C＝eq \f(R1,R2)
C．若过圆C1与界面的交点D作界面的垂线交圆C2于P点，则OP与法线所夹的锐角等于全反射的临界角
D．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角α，则折射光的强度将逐渐增加
【解析】 由图可知，介质的折射率n＝eq \f(sin β,sin α)，而sin β＝eq \f(OE,R1)，sin α＝eq \f(OE,R2)，得n＝eq \f(R2,R1)，A正确；全反射的临界角sin C＝eq \f(1,n)，sin C＝eq \f(R1,R2)，B正确；过D作DP，sin∠OPD＝eq \f(R1,R2)，故∠OPD＝∠C，因而C选项正确；当α增大时，折射光强度应减弱，D错误．
【答案】 ABC
类型2 照亮面积问题
【例1】如图，在水池底中部放一线状光源，光源平行于水面，则水面观察到的发光区域形状为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】取线状光源左右两侧上一点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形。设此圆的半径为R，点光源发出的光恰好发生全反射的光路图如图1所示。设全反射的临界角为，根据几何关系可得
线状光源发出的光在水面上有光射出的水面形状如图2所示。
故选B。
【例2】（多选） 如图所示为一个边长为的实心透明正立方体，在正立方体中心O点放置一个红色点光源，该点光源发出的部分光通过透明正立方体折射出来。已知该单色光在透明正立方体材料中的折射率为（不考虑光线在正立方体内的反射，为真空中的光速）。对该光现象的描述正确的是（ ）
A．红色光从正立方体表面射出后速度减小
B．有光线射出的区域占正立方体表面积的
C．从立方体表面直接射出的光线在正立方体内经过的最长时间为
D．若把红色点光源换成蓝色点光源，正立方体表面有光线射出的面积变小
答案 BCD
【详解】A．红色光从正立方体表面射出后，频率保持不变，速度增大
可知红色光从正立方体表面射出后光子能量不变，A错误；
B．观察者从左向右观察，在面看到的亮斑形状为一个半径为的圆，如图所示
设全反射临界角为，则有
解得
由几何关系可得
则在面看到的亮斑面积为
有光线射出的区域面积与正立方体表面积的比值为
B正确；
C．单色光在透明正立方体中的传播速度为
从立方体表面直接射出的光线中，光线从亮斑最外侧射出经过的时间最长，则有
C正确；
D．若把红色点光源换成蓝色点光源，可知折射率变大，根据全反射临界角公式
可知发生全反射的临界角变小，根据
可知亮斑的半径变小，即正立方体表面有光线射出的面积变小，D正确；
故选BCD。
【例3】春节期间，为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装彩灯照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出红、绿两种颜色的光，在水面上形成了一块被照亮圆形区域，俯视图如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．光线从水中射入空气，红色光的临界角小于绿色光的临界角
B．环状区域为绿色光，中间小圆为红色光
C．环状区域为红色光，中间小圆为绿色光
D．环状区域为红色光，中间小圆为复合光
D
【详解】A．设红色光的折射率为，绿色光的折射率为，已知，根据，可知红色光的临界角大于绿色光的临界角，即，故A错误；
BCD．做出光路图，如图所示
在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于红色光的临界角大，红色光照亮的面积较大，故外围环状区域为红色光，中间小圆为红色光和绿色光组成的复合光，故BC错误，D正确。
故选D。
【例4】如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，OO′为其对称轴，O为球心，球半径为R，球左侧为圆面，右侧为半球面．现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃半球的折射率为eq \r(3)，设真空中的光速为c，不考虑光在玻璃中的多次反射，求：
(1)从左侧射入且能从右侧射出的入射光束面积占入射面的比例；
(2)圆面上距O点eq \f(R,2)的入射光线经玻璃半球偏折后直到与对称轴OO′相交的传播时间．
【答案】 (1)eq \f(1,3) (2)eq \f(5R,2c)
【解析】 (1)如图所示，从左侧的A点入射，光在右侧半球面刚好发生全反射，
则由折射定律有：sin θ＝eq \f(1,n)，
又n＝eq \r(3)，
则sin θ＝eq \f(\r(3),3)，OA＝Rsin θ＝eq \f(\r(3),3)R
故从左侧射入且能从右侧射出的光束是以O点为圆心、OA长为半径的圆，其面积S′＝πOA2＝eq \f(1,3)πR2
而左侧入射面的面积S＝πR2
故eq \f(S′,S)＝eq \f(1,3).
(2)设距O点eq \f(R,2)的入射点为B，射到半球面上的点为C点，入射角为i，折射角为r，
在△OBC中有i＝30°，BC＝eq \f(\r(3),2)R
由折射定律有eq \f(sin r,sin i)＝n，代入数据可得r＝60°
设从C点出射的光线交OO′轴于D点，由图可知在△OCD中，∠OCD＝120°，∠COD＝i＝30°，可得∠CDO＝30°，CD＝R
光在玻璃中的传播速度v＝eq \f(c,n)＝eq \f(c,\r(3))
光从B点传播到D点的时间t＝eq \f(BC,v)＋eq \f(CD,c)
联立解得t＝eq \f(5R,2c).
【例5】半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为eq \r(2).一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN平面上射出的光束的宽度为多少？
【解析】 如图所示，进入玻璃中的光线①垂直半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射．光线①左侧的光线(如：光线②)经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出．光线①右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出．最右边射向半球面的光线③与球面相切，入射角i＝90°，
由折射定律知sini＝eq \f(sinr,n)＝eq \f(\r(2),2)，则r＝45°
故光线③将垂直MN射出．
所以在MN面上射出的光束宽度应是OE＝Rsinr＝eq \f(\r(2),2)R.
【答案】 eq \f(\r(2),2)R
类型3 光导纤维
【例1】如图所示，长为L的光导纤维位于真空中，AB代表光的入射端面。某种颜色的光以任何角度从AB端面进入光导纤维后，均能无损耗地从AB端面传播到另一端面。则下列说法正确的是（ ）
A．相对于该光，光导纤维的折射率最小为
B．相对于该光，光导纤维的折射率最小为
C．若光导纤维相对该光的折射率为，则光从一端传播到另一端的最长时间为
D．若光导纤维相对该光的折射率为2，则光从一端传播到另一端的最长时间为
【答案】A
【详解】AB．由于光以任何角度从AB端面进入光导纤维后，均能无损耗地从AB端面传播到另一端面，此时AB面的折射角为，水平面的入射角为且恰好发生全反射， 时，根据几何关系可知
此时临界角为
根据
解得光导纤维的折射率最小为
故A正确，B错误；
C．令光在光导纤AB面的入射角为时为最长时间，则AB面折射角，侧面的入射角为，有
，
此时最长时间为
故C错误；，
D．令光在光导纤AB面的入射角为时为最长时间，则AB面折射角，侧面的入射角为，有
，
此时最长时间为
故D错误。
故选A。
【例2】光导纤维由纤芯和包层两部分组成，为了在纤芯与包层的分界面发生全反射，光导纤维中纤芯材料的折射率应大于包层材料的折射率。如图所示，一条长直光导纤维的长度为d，在纤芯与包层的分界面发生全反射的临界角C=60°。现有一束细光从右端面中点以θ=53°的入射角射入，光在纤芯与包层的界面恰好发生全反射。（sin53°=0.8，cs53°=0.6，光在真空中的传播速度为c=3×108m/s）求：
（1）纤芯的折射率n；
（2）若从右端射入的光能够传送到左端，求光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间之比。
【答案】（1）1.6；（2）
【解析】（1）为使射入的光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，则有
又
联立解得
n=1.6
（2）光在内芯的传播速度为
当光射到芯层与包层分界面的入射角等于临界角C时，光在光导纤维内传输的时间最长，此时光传播的路程为
则最长时间
当光射向右端面的入射角为0°时，光在光导纤维内传输的时间最短，则有
光在光导纤维内传输的最长时间和最短时间之比
类型4 生活中的全反射现象
【例1】将塑料水瓶的一侧开个小孔，并灌入清水，水从小孔流出用激光灯把激光水平射向瓶子，发现光能沿着水流传播。这是光的（ ）
A．折射现象B．全反射现象C．行射现象D．色融现象
【答案】B
【解析】光在水流与空气的接触面发生多次全反射。
故选B。
【例2】如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、集市、庙宇等出现在空中，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可及，这就是“蜃景”．下列有关“蜃景”的说法中错误的是( )
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是“蜃景”，B是景物
D．C是“蜃景”，D是景物
【解析】 沙漠里下层空气温度比上层高，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，远处的景物发出的光线射向沙漠地表时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入下层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到倒立的景物，从而产生了沙漠“蜃景”现象．海面上的上层空气的温度比下层空气的温度高，故海面上的上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，近处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层返回折射率较大的下一层，从而产生“蜃景”现象．故A、C、D正确，B错误．
【答案】 B
【例3】（多选）下述现象哪些是由于全反射造成的（ ）
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮
B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象
C．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮
【答案】ACD
【解析】全反射是光线由光密介质传到光疏介质中，入射角大于全反射的临界角所形成的。
A．露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮，属于全反射现象，故A正确；
B．直棒斜插入水中时呈现弯折现象，这是光的折射现象，故B错误；
C．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，这是光的全反射造成的现象，故C正确；
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，灯光照射试管时，看到试管壁特别明亮，这是由于光的全反射造成的，故D正确。
故选ACD。
【例4】自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（ ）
A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
【答案】B
【详解】汽车灯光应从左面射向自行车尾灯，光在尾灯内部右表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生。
故选B。
【例5】如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量。图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部。已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（ ）
A．透明塑料的折射率应小于
B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变大
D．若入射光由红光换为绿光时，亮区范围不变
【答案】D
【详解】A．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率
即透明塑料的折射率应大于，A错误。
B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，B错误；
C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，C错误；
D．若入射光由红光换为绿光时，不影响光线在界面处发生全反射，则亮区范围不变，D正确。
故选D。
题型三 光的干涉现象
类型1 双缝干涉
【例1】真空中，由两个不同光源所发出的两束白光落在同点上，不会产生干涉现象这是因为（ ）
A．两个光源发出光的频率相同
B．两个光源发出光的强度不同
C．两个光源的光速不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
D
【详解】A．题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，没法比较，选项A错误；
B．光的强度对光的干涉没有影响，选项B错误；
C．光速在真空中是确定的，它对光的干涉也没有影响，选项C错误；
D．不同光源发出的光频率一般不同，所以不会产生干涉现象，这样的光源不是相干光源，选项D正确。
故选D。
【例2】在如图所示的双缝干涉实验中，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要使光屏的干涉图样条纹个数减少，可以（ ）
A．增大与的间距B．减小双缝到光屏的距离
C．将绿光换为红光D．将整个装置放在水中
【答案】C
【解析】要使光屏的干涉图样条纹个数减少，可增加条纹间距，根据可知，可减小与的间距d，或者增加双缝到光屏的距离l；或者将绿光换为红光（红光波长大于绿光）；将整个装置放在水中时，光的波长减小，则条纹间距会减小。
故选C。
【例3】双缝干涉实验装置如图所示，当使用波长为6×10－7 m的橙光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是( )
A．P和P1都是亮条纹 B．P是亮条纹，P1是暗条纹
C．P是暗条纹，P1是亮条纹 D．P和P1都是暗条纹
【解析】 从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P的路程差为零，因此P处是亮纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P处都是中央亮纹中心。
而P1到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1时的振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹。
当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝eq \f(3,2)λ紫，则两列光波到达P1时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1时就相互削弱，因此，出现暗条纹。综上所述，选项B正确。
【答案】 B
【例4】某兴趣小组成员做双缝干涉实验，用某单色光照射单缝，如图所示在屏上处出现第2级亮纹，仅改变双缝间距后，处出现第2级暗纹，则改变后双缝间距是原来的（ ）
A．倍B．倍C．倍D．倍
【答案】B
【解析】设P、间的距离为x，根据双缝干涉条纹公式
处出现第2级暗纹有
则改变后双缝间距是原来的
故选B。
【例5】如图所示，在双缝干涉实验中，、为双缝，双缝间距为，光屏到双缝的距离为，P是光屏上的一点，已知P到、的距离之差为2.1μm，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验。（光在真空中的速度）
（1）若该单色光在某介质中传播时的波长为，波速为，则P点处是亮条纹还是暗条纹？
（2）相邻两亮条纹的中心间距为多大？
【答案】（1）暗条纹 （2）0.3mm
【解析】（1）已知该单色光在介质中的波长和波速，可得单色光的频率
则单色光在空气中的波长为
光程差大小为
代入数据得
可知P点出现暗条纹。
（2）相邻两亮条纹的中心间距
【例6】（多选）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是只需要将矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)(如图所示，特制容器未画出)，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出矿泉水的折射率(设空气的折射率为1)，则下列说法正确的是( )
A．x2＜x1 B．x2＞x1
C．该矿泉水的折射率为eq \f(x1,x2) D．该矿泉水的折射率为eq \f(x2,x1)
【解析】 把空气换成矿泉水后，入射光的频率f不变，光在介质中的传播速度减小，根据v＝λf，可知波长减小。根据单色光双缝干涉中相邻两亮条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，对同一个装置来说，条纹间距与波长成正比，波长减小，条纹间距减小，即x2＜x1，A正确，B错误；
因为n＝eq \f(c,v)＝eq \f(λ1,λ2)，所以该矿泉水的折射率为eq \f(x1,x2)，C正确，D错误。
【答案】 AC
【例7】1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用平面镜同样在光屏上得到了明暗相间的条纹，该实验的基本装置如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（ ）
A．光屏上，P点上下均有条纹
B．只将光屏右移，相邻亮条纹间距变宽
C．只将光源上移，相邻亮条纹间距变宽
D．只将光源的频率变大，相邻亮条纹间距变宽
【答案】B
【解析】A．光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干涉，呈现干涉条纹，因反射光不能照射到P点和P点下方，故在P点和P点下方没有干涉条纹，故A错误；
BCD．光源到屏的距离可以看作双缝到屏的距离L，光源S到S在平面镜中虚像的间距看作d，根据双缝干涉的相邻条纹间距公式
可知只将光屏右移，L增大，相邻亮条纹间距变宽；只将光源上移，d增大，相邻亮条纹间距变窄，只将光源的频率变大，波长减小，相邻亮条纹间距变窄，故B正确，CD错误。
故选B。
类型2 薄膜干涉
【例1】对于薄膜干涉，下列认识中正确的是（ ）
A．应在入射光的另一侧观察薄膜
B．暗纹出现的地方，两个表面反射的光在这里是波谷和波谷相遇叠加
C．干涉条纹是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果
D．用单色光作光源时，出现平行的明暗条纹，说明整个膜的厚度相同
【答案】C
【解析】AC．薄膜干涉是由薄膜前后两个表面反射的光线叠加而成，应在入射光的同侧观察薄膜，故A错误，C正确；
B．条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
D．用单色光做光源时，出现平行的明暗条纹，如满足
则为明条纹，如满足
为暗纹，这说明整个膜的厚度不同，故D错误。
故选C。
【例2】为了提高光的利用率，生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，原理如图所示，入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光发生干涉相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度；已知某单色光在薄膜中的波长为，则关于增透膜的最小厚度d，正确的是（ ）

A．B．
C．D．
D
【详解】入射光分别在薄膜的前表面和后表面发生反射，当光到薄膜的前表面和后表面的光程差为半波长的奇数倍时，两束反射光发生干涉相互抵消，增透膜的最小厚度
故选D。
【例3】在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置，形成如图所示的肥皂膜侧视图，用黄色光从左侧照射薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列结论正确的是（ ）
A．实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样
B．干涉条纹的分布上疏下密
C．将铁丝圈在竖直平面内缓慢旋转一定角度θ，条纹也旋转θ角
D．若换用紫光照射，则条纹间距将变大
【答案】B
【解析】A．薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，故实验者应该从薄膜左侧观察干涉图样，故A错误；
B．由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，故B正确；
C．将铁丝圈在竖直平面缓慢旋转一定角度θ，肥皂膜仍然是上薄下厚，所以条纹不旋转，故C错误；
D．光波的干涉条纹间距公式为
如果换成紫光照射，则波长变小，相邻条纹间距变小，故D错误。
故选B。
【例4】如图所示，AB、CD、DE为三个透明平板固定放置，AB水平，CD的倾角比DE的倾角大。一束平行光竖直向下入射，下列干涉条纹的图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
A
【详解】光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为θ，、处为两相邻亮条纹，如图所示：

则此两处的光程分别为
因为当光程差时表现为亮条纹，所以有
则
设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得
即
可知夹角越小，条纹间距越大，根据题意CD的倾角比DE的倾角大，故左侧对应部分相邻两条纹间距小于右侧相邻两级条纹间距。
故选A 。
【例5】如图甲所示，用单色光照射透明标准板来检查平面的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的和的情况，这说明（ ）
A．的上表面处向上凸起B．的上表面处向上凸起
C．的上表面处向下凹陷D．的上表面处向下凹陷
C
【详解】AC．A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹图中白色条纹提前出现，可见平面的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确；
BD．薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面的上表面B处向上凸起，故BD错误。
故选C。
【例6】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均不合格
B．滚珠b不合格，滚珠c合格
C．相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为
D．若有不合格滚珠，不合格的滚珠的直径与标准滚珠的直径相差越大，则干涉条纹间距越小
D
【详解】AB．单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的光程差相等，即滚珠的直径与滚珠的直径相等，即滚珠合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠的直径与滚珠c的直径不相等，即滚珠不合格。故AB错误；
C．相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差，C错误；
D．若有不合格滚珠，两平板玻璃不平行，设平板玻璃之间的夹角为，标准滚珠直径为，不合格滚珠直径为D，由题设条件，则有，由空气薄膜干涉条件，则有即为，由此可知D与相差越大，越大，越小，D正确。
故选D。
【例7】将一半径极大的球形玻璃体，弧面朝下压在表面平整的标准板上，其截面如图所示。一束单色光从上方垂直玻璃上表面射向玻璃体，顺着入射光线可以观察到干涉条纹，这就是著名的“牛顿环”。下列有关牛顿环的说法正确的是（ ）
A．产生干涉的两束光来自于玻璃体上、下表面的反射光
B．产生的干涉条纹是一系列以顶点为圆心等间隔的同心圆
C．若换用半径更大的球形玻璃体，干涉条纹间距将变大
D．若换用频率更大的单色光照射，干涉条纹间距将变大
【答案】C
【解析】A．薄膜干涉是由空气膜前后两个面（即玻璃体下表面和标准版上表面）的反射光叠加产生，故A错误；
B．由于以顶点为圆心的各点空气薄膜间距相等且随半径的方向均匀变化，因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，故B错误；
C．根据干涉条纹间距公式
其中D为干涉条纹间距，是光的波长，是球形玻璃体与平面的夹角，则换用半径更大的球形玻璃体，会变小，因此干涉条纹间距变大，故C正确；
D．频率大的单色光，波长小，由于干涉条纹间距公式
可知，条纹间距变小，故D错误。
故选C。
【例8】用平行单色光竖直向下照射一透明薄膜，形成的干涉图样如图所示。相邻两亮条纹的中心间距依次为、、、……，已知。则该透明薄膜竖直截面的形状可能是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】同一条纹对应的薄膜厚度相同，自左向右条纹间距越来越小，薄膜厚度随距离变化的越来越快。
故选D。
题型四 光的衍射和光的偏振现象
类型1 衍射
【例1】（多选）关于单缝衍射形成的条纹，下列说法正确的是（ ）
A．单缝的宽度越小，衍射条纹越亮B．单缝的宽度越小，衍射现象越明显
C．入射光的波长越长，衍射现象越明显D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
【答案】BC
【解析】A．单缝的宽度越小，透过单缝的光的能量越小，亮度也越小，故A错误；
B．产生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长小，因为波长都很短，所以在单缝衍射现象中，单缝的宽度越小，衍射现象越明显，故B正确；
CD．根据衍射的特点，在单缝的宽度不变的情况下，入射光波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故C正确，D错误。
故选BC。
【例2】（多选）某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是（ ）
A．甲是单缝衍射图样B．乙是双缝干涉图样
C．丙是小圆孔衍射图样D．丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
【答案】CD
【解析】AB．衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样，故AB错误；
CD．单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知丙是小圆孔衍射图样，丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故CD正确。
故选CD。
【例3】彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。关于a光和b光的说法中，正确的是（ ）
A．a光是红光B．a光的波长更长
C．b光更容易发生衍射D．在真空中传播时，b光的速度更大
【答案】C
【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律，可知
折射率大则光的频率高，因此a光是紫光，b光是红光，故A错误；
B．由于光的频率越大，波长越短，因此
故B错误；
C．根据光的衍射现象，遇到相同的障碍物，波长越长的光越容易发生明显衍射，因此b光更容易发生明显衍射，故C正确；
D．在真空中传播时，a、b光的速度一样大，故D错误。
故选C。
【例4】（多选）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则( )
A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
F.分别用a、b光在同一个单缝衍射实验装置上做实验，a光的衍射现象明显
【答案】 ABD
【解析】 由题图知，光从玻璃砖射出时，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，a光在玻璃中的传播速度比b光的小，a光的频率比b光的大，在真空中，a光的波长较短，a光形成的干涉条纹间距较小，选项A、B正确，C、E错误；a光的全反射临界角较小，当入射角θ增大时，a光先发生全反射，其折射光线先消失，选项D正确。
类型2 偏振
知识点1 偏振、光的偏振
一、偏振
1、定义：波分为纵波和横波。在纵波中，各点的振动方向总与波的传播方向在同一直线上。在横波中，各点的振动方向总与波的传播方向垂直。不同的横波，即使传播方向相同，振动方向也可能是不同的。这个现象称为“偏振现象”。横波的振动方向称为“偏振方向”。
2、横波独有的特征
偏振现象是横波所特有的，故利用偏振现象可判断一列波是横波还是纵波。
二、光的偏振和激光
1、自然光：由太阳、电灯等普通光源发出的光，它包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这样的光叫作自然光．
2、偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，沿着这个方向振动的光波能顺利通过偏振片，偏振方向与这个方向垂直的光波不能通过，这个方向叫作“透振方向”。
3、观察光的偏振
（1）取一个偏振片P，让阳光或灯光通过偏振片P，与偏振片透振方向相同的光能通过偏振片，如图甲所示。
（2）在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，当偏振片Q与P的透振方向平行时，穿过Q的光最强，如图乙所示。
（3）当Q与P的透振方向垂直时，光不能透过Q，如图丙所示。
4、偏振光的产生方式
（1）让自然光通过偏振片即可产生偏振光。
（2）自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射或折射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时偏振的程度也有变化。
知识点2 偏振现象的应用
一、相机的偏振滤光片
在拍摄水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景象不清楚，如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，就可使反射来的偏振光不能进入照相机内，从而可驶来拍出清晰的照片。
二、在汽车挡风玻璃上安装偏振片
在夜间行车时，迎面开来汽车的车灯眩光常常使司机看不清路面，容易发生事故，如果在每辆车灯玻璃上和司机前面的挡风玻璃上安装一块偏振片，并使它们的透振方向跟水平方向成45°角，就可以解决这一问题。
三、立体电影
在拍摄立体电影时，用两个摄影机分别拍下同一物体的两个画面，放映时把两个画面同时放映在银幕上。在放映时，有两个放映机，每个放映机镜头前放一个偏振片，两个偏振片的透振方向相互垂直，观众戴上用偏振片制成的眼镜，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观看，在人的脑海中就形成立体化的影像。
知识点3 激光的特点及其应用
一、激光和激光的产生
1、传播方向、偏振、相位等性质完全相同的光波叫作激光。激光是相干光，激光是人工产生的光。
2、在现代科学技术中用激光器产生激光。
二、激光的特点及应用
【例1】（多选）旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角称“旋光角”，与糖溶液浓度有关，测量值与标准值比较能确定含糖量。如图，自然光源S与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则（ ）
A．O处光强减弱
B．O处光强不变
C．B转一角度使O处光强最强，B转过角度
D．A转一角度使O处光强最强，A转过角度
ACD
【详解】AB．不放样品时，转动B使O处光强最强，此时A、B的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使经过A的偏振光产生“旋光角”，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将减弱，故A正确，B错误；
CD．根据前面分析可知，放入样品后，穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向存在夹角，若B转一角度使O处光强最强，则B转过角度，同理可知若A转一角度使O处光强最强，则A转过角度，故CD正确。
故选ACD。
【例2】（多选）激光被誉为“神奇的光”，关于激光的应用，下列说法正确的是（ ）
A．激光用来控制核聚变，是因为它的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度
B．激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息
C．能用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光在大气中传播不受大气的影响
D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好
【答案】ABD
【解析】A．激光的方向性好，光源的能量能集中在很小一点上，可以在空间某个小区域内产生极高的温度，所以可以用来控制核聚变，故A正确；
B．激光能像无线电波那样被调制，用来传递信息，故B正确；
C．能用激光拦截导弹，摧毁卫星，是因为激光方向性好、能量高，故C错误；
D．能利用激光测量地面到月球表面的距离，是因为激光平行度好、方向性好，在传播很远距离后还可以保持一定的强度，故D正确。
故选ABD。
【例3】（多选）光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
E．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
【答案】 ACE
【解析】 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，A正确；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象，B错误；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，C正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，D错误；根据公式Δx＝eq \f(lλ,d)可得红光变成绿光，波长变小，故干涉条纹间距变窄，E正确。
【例4】（多选）光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是( )
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
E．阳光在水面的反射光是自然光
【答案】 ABC
【解析】在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象，D项错误；阳光在水面的反射光是偏振光，故选项E错误。
题型五 电磁振荡、电磁波
1．电磁波与机械波的主要区别
(1)电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质．
(2)电磁波是横波，机械波可能是横波，也可能是纵波．
2．电磁波谱的特性及应用
【例1】（多选）关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C．紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D．在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信
【答案】：ABE
【解析】：紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，选项C错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，选项D错误．
【例2】麦克斯韦通过对电磁场统一理论的研究，预言了电磁波的存在。下列有关电磁波的理解正确的是（ ）
A．电磁波在任何介质中传播速度都是相同的
B．电磁波和机械波一样，都依靠介质传播振动形式和能量
C．太空中传送至地面的无线电波是横波
D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，但不会产生干涉现象
【答案】C
【详解】A．电磁波的传播速度不仅与介质有关，而且与频率有关，在不同介质中传播速度不同，故A错误；
B．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播必须要有介质，故B错误；
C．太空中传送至地面的无线电波是电磁波，电磁波是横波，故C正确；
D．电磁波与机械波一样可以发生反射、折射等现象，也会产生干涉现象，故D错误。
故选C。
题型六 实验
类型1 测定玻璃的折射率
【例1】某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
(1)在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使（ ）（选填选项前的字母）。
A．只挡住的像B．只挡住的像C．同时挡住、的像
(2)为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度应小一些
C．大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些
(3)甲同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。
(4)乙同学在完成光路图以后，以入射点O为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线于A点，交入射点O与出射点连线的延长线于C点。过A点、C点作法线的垂线AB、CD，垂足为B点、D点，如图丙所示。用刻度尺量得，，由此可得出该玻璃的折射率 。
【答案】(1)C
(2)C
(3)偏小
(4)1.7
【详解】（1）实验中，在插时，应使同时挡住、的像；在插时，应使同时挡住和、的像。
故选C。
（2）为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针、之间的距离及大头针、之间的距离应适当大些。
故选C。
（3）作出实际光路图，如图所示
由图可知，入射角不变，但是折射角变大，根据折射定律可知，所测折射率偏小。
（4）根据题意，由图丙和折射定律有
又有
则有
类型2 用双缝干涉测量光的波长
【例1】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图（甲）所示，并选用缝间距的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离。接通电源使光源正常工作。

（1）M、N、P三个光学组件依次为 。
A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片
（2）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图（乙）所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节 。
A．左右拨动拨杆 B．旋转滤光片
C．旋转测量头上的手轮 D．旋转遮光筒和测量头
（3）正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图（丙）所示，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图（1）所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺（50分度）如图（2）所示，读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图（3）所示，此时游标卡尺如图（4）所示，读数为 mm。
利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为l、双缝间距为d，计算波长的公式 （用题目中给出的字母，，l，d表示）
【答案】（1）[1]双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，实验应让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹。故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片。
故选A。
（2）[2]旋转遮光筒和测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，拨杆是调节单缝的，使其与双缝平行，旋转滤光片、旋转测量头上的手轮无法使分划板竖线与亮条纹对齐。
故选D。
（3）[3]游标卡尺的读数为
（4）[4]根据双缝干涉条纹间距公式
干涉条纹间距为
波长的计算公式为
特点
应用
原理
相干性好
光纤通信
激光的频率比无线电波高很多，它所能携带的信息量比无线电波大
平行度好
激光测距、激光雷达
对准目标发射激光脉冲，测量发射脉冲和接收到反射脉冲的时间间隔，可精确求出发射点与目标之间的距离
激光读写（DVD机、光盘、光驱）
利用激光可以在光盘上刻录密度很高的信息，也可以利用激光从 DVD 机或计算机的光盘上读出记录的信息
亮度高
激光加工、激光手术、激光武器
可在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量
电磁波谱
特性
应用
递变规律
无线电波
容易发生衍射
通信和广播
红外线
热效应
红外线遥感
可见光
引起视觉
照明等
紫外线
荧光效应，能杀菌
灭菌消毒、防伪
X射线
穿透能力强
医用透视、安检
γ射线
穿透能力很强
工业探伤、医用治疗
特点
应用
原理
相干性好
光纤通信
激光的频率比无线电波高很多，它所能携带的信息量比无线电波大
平行度好
激光测距、激光雷达
对准目标发射激光脉冲，测量发射脉冲和接收到反射脉冲的时间间隔，可精确求出发射点与目标之间的距离
激光读写（DVD机、光盘、光驱）
利用激光可以在光盘上刻录密度很高的信息，也可以利用激光从 DVD 机或计算机的光盘上读出记录的信息
亮度高
激光加工、激光手术、激光武器
可在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量
电磁波谱
特性
应用
递变规律
无线电波
容易发生衍射
通信和广播
红外线
热效应
红外线遥感
可见光
引起视觉
照明等
紫外线
荧光效应，能杀菌
灭菌消毒、防伪
X射线
穿透能力强
医用透视、安检
γ射线
穿透能力很强
工业探伤、医用治疗