学生版第九讲光学

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1、第九讲 光学本性一 例题分析【例】（1997年高考全国卷）在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观测到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮【例2】（如图所示）.单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，则可观测到的图象是（ ）【例3】如图（a）所示是运用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光片的作用是_，单缝的作用是_，双缝的作用是_

2、，单缝和双缝之间的方向关系是_某同窗在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图1），游标卡尺的示数如图3所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图2），游标卡尺的示数如图4所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图3中游标卡尺的示数为_mm图4游标卡尺的示数为_mm实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是_，所测单色光的波长为_m图 【例4】劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图16-1-4所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一种劈形空气膜，当光垂直入射后，从上往下看的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：（）任意一

3、条明纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度相等（）任意相邻明纹或暗纹所相应的薄膜厚度恒定；现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观测到的干涉条纹：（ ）变疏变密不变消失图乙图甲【例5】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面与否平整的装置，所用单色光是用一般光源加滤光片产生的。检查中所观测到的干涉条纹是由下列哪两个表面反向的光叠加而成的（ ）Aa的上表面、b的下表面 Ba的上表面、b的上表面 Ca的下表面、b的上表面 D.a的下表面、b的下表面D.【例6】现代光学装置中的透镜，棱镜的表面常涂上一层薄膜（一般用氟化镁），当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1/4时，可

4、以大大减少入射光的反射损失，从而增强透射光的强度，这种作用是应用了光的（ ）A色散现象 B全反射现象 C干涉现象 D衍射现象（ 举一反三）、登山运动员在登雪山时要注意避免紫外线的过度照射，特别是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想运用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。她选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.11014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？【例7】（全国高考）在如图中所示,A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而成成的的图像，其中图A是光的 （填干涉或衍射）图像，由此可以判断出图A所相应的圆孔的孔

5、径 （填不小于或不不小于）图B所相应的圆孔的孔径。图B图A【例8】在双缝干涉实验中，如果将双缝中的一条挡住，其他都不变化，那么在光屏上观测到的现象将是 （ ） A.仍然是均匀分布的明暗相间的条纹，只是亮纹的亮度变暗了 B.仍然是均匀分布的明暗相间的条纹，只是由于挡住一条缝，因此光屏上只有一半区域内有干涉条纹，另一半区域内将没有干涉条纹 C.仍然有明暗相间的条纹，只是条纹的宽窄和亮度分布不再是均匀的了 D.由于只有单缝，不能形成相干光源，因此不会发生光的干涉现象，光屏上将没有任何条纹浮现【例9】.如右图所示，L为水平放置的点亮的8w日光灯，T为一藤椅的竖直靠背，横藤条与日光灯管平行，竖藤条互相垂

6、交错，它们之间是透空方格，P是与藤条靠背平行的白屏。现将屏从紧贴椅背处慢慢向远处(图中右方)平移，从屏上将依次看到( )A.横藤条的影，横竖藤条的影B.竖藤条的影，横竖藤条的影C.横竖藤条的影，竖藤条的影，没有藤条的影D.横竖藤条的影，横藤条的影，没有藤条的影二 过关测试1如图所示是光的双缝干涉的示意图,下列说法中对的的是( )单缝S的作用是为了增长光的强度.双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相似的线状光源.当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长的1.5 倍时,产生第二条暗条纹。当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为长时,产生中央亮条纹.A.B.C.D.2.在双缝干涉实验中,

7、双缝到光屏上P点的距离之差x=0.6,若分别用频率为f1=5.01014Hz和f2=7.51014Hz的单色光垂直照射双缝,则P点浮现明、暗条纹的状况是()A.用频率为f1的单色光照射时,浮现明条纹.B.用频率为f2的单色光照射时,浮现明条纹.C.用频率为f1的单色光照射时,浮现暗条纹.D.用频率为f2的单色光照射时,浮现暗条纹.3有关双缝干涉条纹的如下说法中对的的是()A.用同一种单色光做双缝干涉实验,能观测到明暗相间的单色条纹.B.用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍.C.用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍.D.用同种单

8、色光经双缝后干涉的暗条纹到两缝的距离之差一定为该色光半波长的奇数倍.4在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观测到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（ ）A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮D AD ABD C A C AC A BD AC B D B A5如图所示，一束白光从左侧射人肥皂薄膜，下列说法中对的的是 （ ）人从右侧向左看，可看到彩色条纹人从左侧向右看，可看到

9、彩色条纹彩色条纹水平排列 彩色条纹竖直排列A B C D6用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为x。下列说法中对的的有 （ ）A如果增大单缝到双缝间的距离，x 将增大B如果增大双缝之间的距离，x 将增大C如果增大双缝到光屏之间的距离，x将增大D如果减小双缝的每条缝的宽度，而不变化双缝间的距离，x将增大7如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，成果在上方观测到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，如下说法对的的是 （ ） A干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上

10、表面反射光叠加形成的B干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C干涉条纹不等间距是由于空气膜厚度不是均匀变化的D干涉条纹不等间距是由于空气膜厚度是均匀变化的8在一发光的小电珠和光屏之间放一种大小可以调节的圆形孔屏，在圆屏从较大调到完全闭合的过程中，在屏上看到的现象是：（ ）先是圆形亮区，再是圆形亮环，最后完全黑暗先是圆形亮区，最后完全黑暗先是圆形亮环，最后完全黑暗先是圆形亮环，再是圆形亮区，最后完全黑暗9有关光学装置上的增透膜，下列说法中错误的是：（ ）照相机的镜头上涂增透膜后，可提高成像质量光学镜头上涂增透膜，是为了使入射光的多种色光都不发生反射增透膜的厚度应是入射光在介

11、质中波长的四分之一涂有增透膜的镜头，看上去呈淡紫色，阐明增透膜增长了镜头对紫光的透射限度10.在光的双缝干涉实验中，如果只变化一种条件，如下说法中对的的是：（ ）使双缝间距变小，则条纹间距变宽使屏与双缝距离变小，则条纹间距变宽将入射光由绿光改为红光，则条纹间距变宽将入射光由绿光改为紫光，则条纹间距变宽11如图所示的双缝干涉实验装置中，当使用波长为的橙光做实验时，光屏中心点点及其上方的P点形成两条相邻的亮纹；若换用波长为的紫光反复上述实验，在和P1点形成的亮、暗纹状况是（ ）和P1都是亮纹是亮纹，P1是暗纹是暗纹，P1是亮纹和P1都是暗纹12下面哪些属于光的干涉现象：（ ）雨后美丽的彩虹对着日光

12、灯从两铅笔的缝中看到的彩色条纹光通过三棱镜产生的彩色条纹阳光下肥皂膜上的彩色条纹13有关光的衍射现象，如下说法中对的的是：（ ）缝的宽度越小，衍射图案越亮缝的宽度越小，衍射现象越明显缝的宽度越小，光的传播路线越接近直线入射光的波长越短，衍射现象越明显SOS1S2绿光P双缝14双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点近来的第一条亮条纹。如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的状况是：O点是红光的亮条纹；红光的第一条亮条纹

13、在P点的上方；O点不是蓝光的亮条纹；蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。其中对的的是 A.只有对的 B.只有对的 C.只有对的 D.只有对的 010 150 5 1025 3015在用双缝干涉测光的波长的实验中：已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同窗在用测量头测量时，先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如左图所示。然后她转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如右图所示。这两次示数依次为_mm和_mm。由此可以计算出本实验所用的单色光的波长为_nm。

14、三 高考分析16.（08江苏物理）用如图所示的实验装置观测光的薄膜干涉现象.图（a）是燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈.将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观测到的现象是 （ ）（A）当金属线圈旋转30时,干涉条纹同方向旋转30（B）当金属线圈旋转45时,干涉条纹同方向旋转90（C）当金属线圈旋转60时,干涉条纹同方向旋转30（D）干涉条纹保持不变17.（07江苏物理）光的偏振现象阐明光是横波.下列现象中不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种偏振片,透射光的强度发生变化B.一束自然光入射到两种介质的

15、分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角正好是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D.通过手指间的缝隙观测日光灯,可以看到彩色条纹18.（06全国1理综）运用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法：A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一种两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失19.（06全国2理综）一块玻璃砖有两个互相平行的表面,其中一种表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率,给

16、定的器材尚有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个互相平行的表面与纸面垂直.在纸面上画出直线aa和 bb,aa表达镀银的玻璃表面,bb表达另一表面,如图6所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）.用P1、P2的连线表达入射光线.为了测量折射率,应如何对的使用大头针P3、P4？试在题图中标出P3、P4的位置.然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的措施标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2.简要写出作图环节.写出用1、2表达的折射率公式为n= .20.（06江苏物理）在用插针法测定玻

17、璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同窗在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示,其中甲、丙两同窗用的是矩形玻璃砖,乙同窗用的是梯形玻璃砖.她们的其他操作均对的,且均以aa、bb为界面画光路图,则甲同窗测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”“偏小”或“不变”）.乙同窗测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”“偏小”或“不变”）.丙同窗测得的折射率与真实值相比 .21.（05天津理综）既有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光的波长.(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其她光学元件,

18、由左至右,表达各光学元件的字母排列顺序应为C、 、A.(2)本实验的环节有：取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用米尺测量双缝到屏的距离;用测量头(其读数措施同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作环节时还应注意 和 .(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数 mm,求得相邻亮纹的间距x为 mm. (4)已知双缝间距d为2.010-4m,测得双

19、缝到屏的距离l为0.700m,由计算式= ,求得所测红光波长 为 nm.22.（05广东物理B）(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、 、 、 、遮光筒、光屏.对于某种单色光，为增长相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采用 或 的措施。23.（北京卷）在用双缝干涉测光的波长实验中，将双缝干涉实验仪按规定安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。 已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同窗调节手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干

20、涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同窗给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2= ； 运用上述测量成果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离= mm；这种色光的波长= nm。四 一模xyo亮点XY图1加速电极24（18分）图1是示波管的原理图，它由电子枪、荧光屏和两对互相垂直的偏转电极XX、YY构成。偏转电极的极板都是边长为l的正方形金属板，每对电极的两个极板间距都为d。电极的右端与荧光屏之间的距离为L。这些部件处在同一种真空管中。电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子，

21、电子经加速电极间电场加速后进入偏转电极间，两对偏转电极分别使电子在两个互相垂直的方向发生偏转。荧光屏上有xoy直角坐标系，x轴与电极XX的金属板垂直（其正方向由X指向X），y轴与电极的金属板垂直（其正方向由指向Y）。已知电子的电量为e，质量为m。可忽视电子刚离开金属丝时的速度，并不计电子之间互相作用力及电子所受重力的影响。（1）若加速电极的电压为U0，两个偏转电极都不加电压时，电子束将沿直线运动，且电子运动的轨迹平行每块金属板，并最后打在xoy坐标系的坐标原点。求电子达到坐标原点前瞬间速度的大小；（2）若再在偏转电极之间加恒定电压U1，而偏转电极之间不加电压，求电子打在荧光屏上的位置与坐标原点

22、之间的距离；（3）（i）若偏转电极之间的电压变化规律如图2所示，之间的电压变化规律如图3所示。由于电子的速度较大，它们都能从偏转极板右端穿出极板，且此过程中可觉得偏转极板间的电压不变。请在图4中定性画出在荧光屏上看到的图形； （ii）要增大屏幕上图形在y方向的峰值，若只变化加速电极的电压、之间电压的峰值、电极之间电压的峰值三个量中的一种，请说出如何变化这个物理量才干达到目的。t4t02t0Ux-UxOUXX图2t02t0Uy-UyOtUYY图3Oxy图425（20分）火车车厢之间由车钩连接，火车起动前车钩间均有间隙。不妨将火车的起动简化成如图所示的情景：在光滑水平面上有19个静止的质量均为m的木箱，自右向左编号依次为0、1、2、3、18，相邻木箱之间由完全非弹性的钩子连接，当钩子前后两部分相碰时，与钩子相连的两木箱速度立即变为相等。所有木箱均静止时，每一种车钩前后两部分间的距离都为L。（1）若只给第0号木箱一种水平向右的初速度0，求第18号木箱刚运动时速度的大小；（2）若从某时刻开始，持续对第0号木箱施加向右的水平恒力F，使木箱从静止开始运动，求（i）第1号木箱刚运动时速度的大小；（ii）从施加恒力F到第18号木箱开始运动经历的时间。0121718LLLL