期末复习冲刺04 光学（基本概念+典型题型）-2023-2024学年高二物理下学期期末复习专题（人教版2019）

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知识梳理
1．光的反射与折射
如图所示，当光射到两种介质的________时，一部分光仍________原来的介质里继续传播的现象叫作光的反射；另一部分光________第二种介质继续传播的现象叫作光的折射。
2．折射定律
(1)内容：入射光线、折射光线和法线在________________________，入射光线与折射光线分居________的两侧；__________的正弦值与____________的正弦值之比为一常数。(2)表达式：eq \f(sin i,sin r)＝n(i为入射角，r为折射角)。 3．光路可逆：在光的反射和折射现象中，光路是________的。
3．全反射 临界角
光从某种介质射向__________________、折射角为________时的入射角，称为这种介质的临界角。设该介质折射率为n，临界角为C，有：sin C＝________。
4．全反射发生的条件
(1)光从________介质射入________介质。 (2)入射角________________临界角。
5．光的干涉
a.当光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长eq \f(λ,2)的________________(即波长λ的整数倍)时，这些点出现亮条纹；当路程差为半波长eq \f(λ,2)的________________时，这些点出现暗条纹。
b.相干光：光干涉的必要条件是两列光的________相同。能发生干涉的两束光称为相干光。
c.光的干涉现象充分表明光是一种________。
d．干涉图样 (1)单色光的干涉图样：如图所示，干涉条纹是 的明暗相间的条纹。
(2)白光的干涉图样：中央条纹是 的，两侧干涉条纹是 条纹。
(3)干涉条纹间距公式：
6．光的衍射
a：明显衍射的条件：
b：单色光通过狭缝时，在屏上出现明暗相间的条纹，中央条纹 ，两侧的亮条纹逐渐变暗变窄；白光通过狭缝时，在屏上出现彩色条纹，中央为 条纹。
c：.圆孔衍射：光通过小孔(孔很小)时，在光屏上出现明暗相间的圆环。如图所示。
中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小。
d：圆板衍射(泊松亮斑)
若在单色光传播途中放一个较小的圆形障碍物，会发现在影的中心有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑。衍射图样如图所示。
中央是亮斑(与圆孔衍射图样中心亮斑比较，泊松亮斑较小)，圆板阴影的边缘是模糊的，在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。
7.光的偏振
a．偏振现象 (1)当狭缝的方向与绳的振动方向________时，绳上横波可以传过去；狭缝的方向与绳的振动方向________时，绳上横波就不能通过了，这种现象叫作偏振。 (2)偏振现象是________波特有的现象。
8.激光
a．激光的特性：强度大、______________、单色性好、____________、覆盖波段宽而且可调谐等。
b．激光的应用：____________、激光全息照相、激光检测、____________、激光医学、激光照排等。
同步练习
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．真空中红光的传播速度比紫光的大
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的
2．图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为太阳光穿过六角形冰晶的过程，a、b是其中两种单色光的光路，则在冰晶中（ ）
A．a的折射率比b的大B．a的频率比b的大
C．a的传播速度比b的小D．a的波长比b的大
3．某同学让一个半径为r、厚度为d的软木塞浮在折射率为n的液体液面上，将一细杆从圆心小孔中穿过，调整杆没入液体中的深度，软木塞上表面恰好与液面相平，如图所示。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到细杆，则细杆在水中露出软木塞的长度为（ ）
A．rn2−1B．rn2+1
C．rn2−1−dD．rn2−1+d
4．某科学小组在进行光纤的模拟试验过程中，如图把中空透明玻璃管水平放置在试验台上，从玻璃管外平视观察到管的内径为d，若该玻璃管的折射率为n，则管的实际内径约为（ ）
A．dn2B．dn+1C．dnD．d−1n
5．照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为λ，增透膜对该光的折射率为n1，镜头对该光的折射率为n2，且n1A．3λ4n1B．λn1C．3λ2n1D．5λ4n2
6．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源S，它发出的光包含两种单色光，分别为红光和蓝光。光从如图乙所示水面上的圆形区域中射出，该区域分为Ⅰ、Ⅱ两部分，如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．区域Ⅰ为红、蓝复色光，区域Ⅱ为红色单色光
B．区域Ⅰ为红色单色光，区域Ⅱ为蓝色单色光
C．区域Ⅰ为红、蓝复色光，区域Ⅱ为蓝色单色光
D．区域Ⅰ为红色单色光，区域Ⅱ为红、蓝复色光
7．某手机采用的是光学指纹识别，其识别原理示意图如图甲所示。手指按压指纹识别区时，与镜片接触的嵴线破坏接触区域的全反射，使得反射光线明暗分布，CCD图像传感器通过识别光线的强弱对指纹进行识别，如图乙所示。若镜片的折射率为n1=1.45，实验测得人手指折射率n2在1.50~1.56之间，以下说法中正确的是（ ）
A．手指未按压指纹识别区时，光线在镜片的上表面不能发生全发射
B．手指未按压时，入射角越小，光线在镜片的上表面越容易发生全反射
C．手指按压指纹识别区时，光线在与镜片接触的嵴线处不能发生全反射
D．当光线垂直入射镜片下表面时，仍然可以实现指纹识别功能
8．如图所示，水平地面上放有一个装满折射率n=2的透明液体的正方体透明容器（容器壁厚度不计），其底面ABCD是棱长为2R的正方形，在该正方形的中心处有一点光源S已知真空中光速为c，不考虑反射光。以下说法正确的是（ ）
A．光自S发出到从正方体的四个侧面（不含棱与顶面）射出所经历的最长时间为2Rc
B．光自S发出到从正方体的四个侧面（不含棱与顶面）射出所经历的最长时间为22Rc
C．当点光源S移动到正方体的中心时，光能从正方体四个侧面上射出部分的总面积为16R2
D．当点光源S移动到正方体的中心时，光能从正方体四个侧面上射出部分的总面积为4πR2
二、多选题
9．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃用平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为单色线光源，M为一平面镜。S发出的光直接照到光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射到光屏上，这两束光在光屏上叠加发生干涉形成明屏暗相间条纹。事实证明光从光疏介质射向光密介质时，反射光会产生π大小的相位突变，即发生所谓半波损失。设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为d和L，单色光的波长为λ，下列说法正确的是（ ）
A．在整个光屏上都会呈现明暗相间的干涉条纹
B．若将平面镜向左平移，则光屏上相邻明条纹中心间距离将增大
C．若将光屏向左平移到平面镜右端B处，光屏上与B接触处出现暗条纹
D．在光屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离为Δx=L2dλ
10．对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环
B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出
C．图丙得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D．图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波
11．如图所示，在屏幕MN的下方有一截面为等边三角形的透明介质，三角形边长为1，顶点与屏幕接触于C点，底边AB与屏幕MN平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O，恰好发生全反射，光线最后照射在屏幕MN上的E点（图中未画出）。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．光在透明介质中发生全反射的临界角为30°
B．该透明介质的折射率为233
C．光在透明介质中的传播速度为32c
D．光从射入AB面开始到射到E点的时间为4+3l4c
12．安全是企业的生命线。为保安全，管理人员恪尽职守。如图所示，某工厂巡查员站在一空的贮液池边，检查池角处出液口的安全情况，已知贮液池宽为L，照明灯到池底的距离为H。若保持照明光束方向不变，向贮液池中注入某种液体，当液面高为H3时，池底的光斑距离出液口L6，下列说法正确的是（ ）
A．若H=L，则该液体的折射率为104
B．当液面高度为2H3，池底的光斑距离出液口L3
C．若向贮液池中缓慢注入该种液体，液面上升的速度为v0，则池底的光斑移动的速度为L2Hv0
D．若贮液池排出口缓慢排出该种液体，液面下降的速度为v0，则池底的光斑移动的速度为LHv0
13．2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如右图所示。光线a沿半径方向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x，已知玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R，折射率为2，光在真空中的速度为c，不考虑多次反射。下列关于光线b的说法正确的是（ ）
A．当x=R时，光不能进入内圆
B．当x=R时，光线从外圆射出的折射角为45°
C．当x=2R时，光线从外圆射出的折射角为45°
D．当x=2R时，光从射入环形玻璃砖到第一次射出，光在其中传播的时间为t=26Rc
14．如图，在折射率n=2的液体表面上方有一单色激光发射器S，它能垂直液面射出细激光束，在液体内深h处水平放置一平面镜，双面反光，平面镜中心O在光源S正下方。现让平面镜绕过O点垂直于纸面的轴开始逆时针匀速转动，转动周期为T，液面上方的观察者跟踪观察液面，观察到液面上有一光斑掠过，进一步观察发现光斑在液面上P、Q两位置间移动。下列说法正确的是（ ）
A．在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为T8
B．液面上P、Q两位置间距离为2ℎ
C．光斑刚要到达P点时的瞬时速度为8πℎT
D．光斑由Q点运动到P点所用的时间为T4
三、实验题
15．某同学利用顶角为θ的直角三角形玻璃砖ABC做“测量玻璃砖折射率”实验，实验步骤如下：
①在木板上铺一张白纸，将三角形玻璃砖放在白纸上并描出玻璃砖的轮廓。
②在垂直于AB边方向上插上两枚大头针P1和P2，从BC一侧透过玻璃砖观察，在观察位置插第三个大头针P3，使其挡住P1、P2两大头针的像，再插第四个大头针P4，使它挡住P3和P1、P2的像，移去三角形玻璃砖和大头针，做出部分光路图如图所示。
(1)为了精确测量玻璃砖折射率，下列实验操作正确的是______；
A．选用粗的大头针完成实验
B．大头针应垂直插在纸面上
C．大头针P1和P2、P3和P4之间的距离适当大些
D．画三角形玻璃砖的轮廓线时，用笔紧贴玻璃砖表面画线
(2)将实验需要的光路图补充完整 ；
(3)该同学用量角器测量光线P3P4与BC边夹角为α，则三棱镜的折射率n= 。
16．某同学对如图1所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以__________（选填选项前的字母）。
A．将单缝向双缝靠近
B．将红色滤光片换成绿色滤光片
C．使用间距更小的双缝
(2)若在屏上观察到的干涉条纹如图2中a所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图2中b所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的__________。
A．13倍 B．12倍
C．2倍D．3倍
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.30mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，叉丝中心线对准第1条亮纹中心时读数为21.75mm，旋转测量头旋钮，叉丝中心线对准第4条亮纹中心时读数如图3所示，则读数为 mm。所测单色光的波长为 m（结果保留2位有效数字）
四、解答题
17．用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和O'分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为ℎ=15.0mm，A到过O点的法线OM的距离AM=10.0mm，M到玻璃砖的距离MO=20.0mm，O'到OM的距离为s=5.0mm。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
18．如图所示为某型号光的双缝干涉演示仪结构简图，玻璃砖的横截面为等腰直角三角形ABC，∠A=90°，光源发出频率f=4.8×1014Hz的激光束。使激光束垂直AB面射入玻璃砖，在BC面发生全反射，从AC面射出后，经过单缝和双缝，最后在光屏上呈现出干涉图样。已知玻璃砖的直角边长x=0.03m，双缝间距d=0.1mm，双缝离光屏的距离L=1.2m，光在真空中的传播速度为c=3.0×108m/s。求：
（1）玻璃砖折射率的最小值和此折射率下光线在玻璃砖中传播的时间；
（2）光屏上相邻亮条纹间的距离；
（3）若仅将单缝的位置稍微下移，中央亮条纹在光屏上的位置将上移、下移还是不变？（不必回答理由）
19．如图所示，—种透明柱状材料的横截面是由一个直角三角形OAB和一个半圆组成的，∠AOB=30°，半圆的圆心恰好位于O点，OB为半圆的一条半径，圆的半径为R。一束单色光从OA面上的D点由空气射入材料中，进入材料后沿直线射到圆周上的E点，入射角θ=60°，DE∥AB，∠BOE=45°，已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）材料对该单色光的折射率n；
（2）判断E点是否有光线射出，并画出光在该材料中传播的光路图；
（3）光在材料内传播的时间t。

20．如图所示为一直角三角形ABD透明介质的截面图，其中∠A=30°，DO⊥AB，一束单色光从AB边上的O点平行AD边射入介质，已知O、B两点的的距离为d，该介质对此光的折射率是n=3，已知光在真空中的传播速度是c。
（i）求该光从O点传播到BD边的时间。
（ii）保证入射光从O点法线左侧射入，改变入射角的大小，使该单色光不从BD边射出，求该入射角正弦值的最大值。
参考答案：
1．B
【详解】A．真空中红光和紫光的传播速度相同，故A错误；
B．在光导纤维束内传送图像是利用了光的全反射现象，故B正确；
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；
D．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】由图可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，a的频率比b的小，a的波长比b的大；根据
v=cn
可知a的传播速度比b的大。
故选D。
3．A
【详解】从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到细杆，即细杆最底端发出的光线经过软木塞边缘时刚好在水面发生全反射，根据几何关系和全反射公式
sinC=1n=rℎ2+r2
解得细杆在水中露出软木塞的长度
ℎ=rn2−1
故选A。
4．C
【详解】作出光路图如图所示：
从内壁上发出任意两根光线，它们折射出空气反向延长线交点位置即为管外观察到的内径位置，设玻璃管外径L，由题意可得
sinα=RL，sinβ=d2L
折射率
n=sinβsinα=d2R=ddx
解得
dx=dn
故选C。
5．A
【详解】该单色光在增透膜中的波长为
λ'=λn1
设增透膜的厚度为d，则膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程为2d，两反射光发生相消干涉，有
2d=λ2n1×(2k−1)(k=1,2,3,⋯)
解得
d=λ4n1×(2k−1)(k=1,2,3,⋯)
当k=1时
d=λ4n1
当k=2时
d=3λ4n1
当k=3时
d=5λ4n1
当k=4时
d=7λ4n1>3λ2n1
故选A。
6．A
【详解】由题意可知，光线发生全反射时，临界角满足
sinC=1n
因为红光和蓝光的频率f红＜f蓝，所以红光和蓝光的折射率n红＜n蓝，综合上式可得，红光和蓝光的临界角C红＞C蓝。所以蓝光先发生全反射，区域Ⅰ为红、蓝复色光，区域Ⅱ为红色单色光。
故选A。
7．C
【详解】A C．手指未按压指纹识别时，光线在镜片上表面能发生全反射，当手指按压时，因为
n2>n1
故接触部分不能发生全反射，故A错误，C正确；
B．手指未按压时，入射角越大，则折射角越大，故光线在镜片的上表面越容易发生全发射，故B错误；
D．当光线垂直入射镜片下表面时，入射角为0°，反射角也为0°，则无法识别指纹，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】AB．光从S发出到侧面恰好发生全反射时所经历的时间最长
全反射的临界角满足
sinθ=1n=22
可得
θ=45∘
经过的路径长度
x=Rcs45∘=2R
光在透明液体中的速度为
v=cn
最长时间为
t=xv=2Rc
故AB错误；
CD．当光恰好在侧面发生全反射时作图如下
由AB项分析知θ=45∘，由几何分析可知光从侧面射出的最大面积为半径为R的侧面正方形的内接圆，光能从正方体四个侧面上射出部分的总面积为
S=4πR2
故C错误，D正确。
故选D。
9．CD
【详解】A．光路图如图所示
由此可知，光屏上一部分会呈现明暗相间的干涉条纹，故A错误；
B．若将平面镜向左平移，双缝到屏的距离和双缝的间距不变，则光屏上相邻明条纹中心间距离不变，故B错误；
C．若将光屏向左平移到平面镜右端B处，由于半波损失，入射波与反射波之间附加半个波长的波程差，即B处出现暗条纹，故C正确；
D．光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离L，光源S到光源在平面镜中虚像'的间距看做双缝的间距d'，则有
d'=2d
根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式可得
Δx=Ld'λ=L2dλ
故D正确。
故选CD。
10．AD
【详解】A．牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成，用单色光垂直照射图甲中的牛顿环，可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环，圆心附近处明暗相间同心圆环的条纹较宽，随离中心点的距离增加条纹的宽度逐渐变窄，A正确；
B．图乙中单色光进入平行玻璃砖传播，当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，所以不论入射角如何增大，不会产生全反射，玻璃砖中都会有光线，由于射向玻璃砖的光线与射出光线为平行光线，因此可知一定有光线从下表面射出，B错误；
C．由干涉条纹的特点可知，同一级条纹上的光程差相等，条纹向空气薄膜较薄处弯曲，说明此处空气薄膜变厚，由此可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，C错误；
D．因为光是横波，经偏振片会产生偏振现象，因此图丁的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，P上的光亮度将发生变化，D正确。
故选AD。
11．BCD
【详解】AB．画出光路图如图所示
在界面AC恰好发生全反射，由几何关系可知全反射临界角
C=i=60°
则折射率
n=1sinC=233
故A错误，B正确；
C．又
n=cv
则光在透明介质中的传播速度为
v=cn=32c
故C正确；
D．由几何关系可得
OC=OD=OF=32×12l=34l
OE=2
OF=32
则
DE=OE−OD=34l
光从射入AB面开始到射到E点的时间为
t=OC+ODv+DEc=4+3l4c
故D正确。
故选BCD。
12．BC
【详解】A．作出光路图如图所示，设池中液体的高度为h，池底的光斑到出液口的距离x，
由几何关系知
x+lℎ＝LH
解得
l=ℎLH−x
根据折射定律
n=sinisinr=LL2+H2ll2+ℎ2
代入ℎ=H3、x=L6可得
l=L6，n=L2+4H2L2+H2
若H=L，则该液体的折射率为
n=L2+4L2L2+L2=102
故A错误；
B．液体深度增大，由于入射光线不变，则入射角和折射角也不变，如图所示
当液面高为ℎ'=2H3时，则有
x+l'ℎ'=LH
已知ℎ=H3时，l=L6；当ℎ'=2H3时，则有
L6H3=l'2H3
联立解得
l'=L3，x=L3
故B正确；
CD．当使液面以v0的速率匀速上降，池底的光斑也匀速向右移动，如图所示
则有
ΔxL6=ΔℎH3
即
vxtL6=v0tH3
可得池底的光斑移动的速度为
vx=L2Hv0
同理若贮液池排出口缓慢排出该种液体，液面下降的速度为v0，则池底的光斑移动的速度为L2Hv0，故C正确，D错误。
故选BC。
13．ACD
【详解】
AB．当x＝R时，光路如图所示
由几何关系可知
i＝30°，sini=12
根据折射定律有
sinr=24
由正弦定理得
Rsinr=2Rsin180°−α
解得
α＝45°
光线在内圆界面上的入射角为45°，刚好发生全反射，无法进入内圆。由对称性及折射定律得，光线从外圆射出的折射角为30°。故A正确，B错误；
C．当折射光线恰好与内圆相切时，做出光路图如下图所示
根据几何关系可得
sini=x2R，sinr=R2R
根据折射率公式有
n=sinisinr
代入数据得
x=2R
因此当x=2R时，光线从外圆射出的入射角与光线从外圆射入的折射角相等，所以光线从外圆射出的折射角为45°。故C正确；
D．当x=2R时，光从射入环形玻璃砖到第一次射出，光在玻璃砖中传播的距离为
s=2Rcs30∘=3R
光在玻璃砖中的传播速度为
v=cn=c2
光在其中传播的时间为
t=23Rv=26Rc
故D正确。
故选ACD。
14．AC
【详解】AD．根据临界角公式得
sinC=1n
解得
C=π4
设反射光线转动的角速度为ω1，平面镜转动的角速度为ω2，在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间t为
t=π2ω1
ω1=2ω2
ω2=2πT
解得
t=T8
在平面镜开始转动的一个周期内，能观察到液面上光斑的时间为T8，光斑由Q点运动到P点所用的时间也等于T8，A正确，D错误；
B．液面上P、Q两位置间距离为
xPQ=2ℎtan45°=2ℎ
B错误；
C．光斑在P点的线速度为
v线=ω1r
r=2ℎ
光斑刚要到达P点时的瞬时速度为
v斑=v线cs45°
解得
v斑=8πℎT
C正确。
故选AC。
15．(1)BC
(2)
(3)csαcs2θ
【详解】（1）A．为了准确测量光路图，应选用较细的大头针来完成实验，选用粗的大头针完成实验时，容易出现观察误差，使光线实际并不平行，故A错误；
B．为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直插在纸面上，故B正确；
C．大头针P1和P2、P3和P4之间的距离尽量大些，相同的距离误差引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小，故C正确；
D．为了防止弄脏玻璃砖，不能铅笔贴着光学面画出界面，故D错误；
故选BC。
（2）根据光的折射规律作出光路图如图
（3）根据几何关系可知光线在BC面的入射角为90°−2θ，折射角为90°−α，根据折射定律可得
n=sin(90°−α)sin(90°−2θ)=csαcs2θ
16．(1)B
(2)C
(3) 29.30 6.3×10-7
【详解】（1）A．将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，A错误；
B．由双缝干涉条纹间距公式Δx=ldλ可知，将红色滤光片换成绿色滤光片，光的频率变大，波长变小，干涉条纹间距Δx变小，则从目镜中观察到的条纹个数增多，B正确；
C．使用间距d更小的双缝，由干涉条纹间距公式Δx=ldλ可知，干涉条纹间距Δx变大，观察到的条纹个数减少，C错误。
故选B。
（2）在屏上观察到的干涉条纹如图2中a所示，改变双缝间的距离后，由图b的条纹间距可知，则双缝间的距离变为原来图a的2倍。
故选C。
（3）[1]由图3可知，第4条亮纹中心读数为
l4=29mm+6×0.05mm=29.30mm
[2]条纹间距
Δx=l4−l1n−1=29.30−21.754−1mm≈2.52mm
由双缝干涉条纹间距公式Δx=ldλ可得
λ=Δx⋅dl=2.52×10−3×0.30×10−31.2m=6.3×10−7m
17．（i）2 （ii）15°
【详解】（i）从O点射入时，设入射角为α，折射角为β。根据题中所给数据可得：
sinα=+20.02=55
sinβ=+5.02=1010
再由折射定律可得玻璃砖的折射率：
n=sinαsinβ=2
（ii）当入射角为45°时，设折射角为γ，由折射定律：
n=sin45°sinγ
可求得：
γ=30°
再设此玻璃砖上下表面的夹角为θ，光路图如下：
而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有：
sinC=1n
解得：
C=45°
由几何关系可知：
θ+30°=C
即玻璃砖上下表面的夹角：
θ=15°
18．（1）n=2；t=2×10−10s；（2）Δx=7.5mm；（3）上移
【详解】（1）由几何关系，光线在BC面上刚好能发生全反射的临界角C=45°，由
sinC=1n
得玻璃砖折射率的最小值
n=2
光线在玻璃中传播速度
v=cn
光线在玻璃中传播时间
t=xv
解得
t=2×10−10s
（2）波长
λ=cf
条纹间距
Δx=Ldλ
解得
Δx=7.5mm
（3）若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示
中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0，因
SS1>SS2
且
SS1+S1P=SS2+S2P
那么
S1P则中央亮纹P的位置略向上移。
19．（1）3；（2）没有光从E点射出；（3）22+26Rc
【详解】（1）由题意可知，光线在D点折射角
α=∠AOB=30°
折射率
n=sinθsinα
解得
n=3
（2）由几何关系可知
β=90°−∠BOE=45°
设发生全反射的临界角为C，则
sinC=1n=33
因为
sinβ=22>sinC
所以
β>C
光线在E点发生全反射，没有光射出。光路图如图所示

（3）光线在E、F两点分别发生全反射，光线在透明材料区域内的路程为
S=Rcs45°⋅tan30°+2Rsin45°+2R=66+22R
光线在介质中的传播速度为
v=cn
所以光线在介质中的传播时间为
t=Sv=22+26Rc
20．（i）3dc；（ii）6−12
【详解】（i）光从O点传播到介质中光路图，如图所示
由几何知识知，入射角
θ=90°−30°=60°
由折射率
n=sinθsinα=3
解得折射角为
α=30°
光在透明介质中传播的路程
s=OB=d
由n=cv，解得光在透明介质中传播的速度
v=cn=33c
则该光从O点传播到BD边的时间
t=dv=3dc
（ii）改变入射角的大小，使该单色光恰好不从BD边F点射出，如图
则
sinC=1n=33
由数学知识可得
sinβ=60°−C=32−36
由折射率
n=sinθmsinβ
解得该单色光不从BD边射出，该入射角正弦值的最大值
sinθm=6−12
种类
项目
自然光
偏振光
不同点
光的来源
直接从光源发出的光
自然光通过偏振片后的光或由某种介质反射或折射的光
光的振动方向
在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿所有方向，且沿各个方向振动的光波的强度都相同
在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿某个特定方向(与偏振片透光方向一致)
相同点
不管是自然光还是偏振光，传播方向与振动方向一定垂直