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光学知识综合复习
【知识结构】
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光的衍射：明显衍射现象的条件：孔、障碍物尺寸比光波长小或相当
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【章末检测】
A组
一、选择题(至少有一项是正确的)
1． 用包括红、绿、紫三种色光的复色光做光的干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心最近的干涉条纹是（ ）
A． 紫色条纹 B.绿色条纹 C．红色条纹 D.都一样近
2． 白光通过双缝观察干涉现象时，在中心看到白色条纹，两侧还出现彩色条纹，其原因是（ ）
①各种色光的波长不同
②各种色光的频率不同
③各种色光的强度不同
④各种色光在真空中的传播速度不同
A．①②
B．①③
C．②④
D．①④
3．对于单缝衍射现象，以下说法正确的是 （ ）
A． 缝的宽度d越小，衍射条纹越亮
B． 缝的宽度d越小，衍射条纹越明显
C． 缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线
D． 入射光的波长越短，衍射现象越明显
4．下列说法正确的是 （ ）
A.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性。
B.光的频率越大，波长越长。
C.不同颜色的光，波长越大，频率越小。
D.光在真空中的传播速度为3.00×108m/s
5．（04理综）下面是四种与光有关的事实：
①用光导纤维传播信号
②用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
③一束白光通过三棱镜形成彩色光带
④水面上的油膜呈现彩色
其中，与光的干涉有关的是 ( )
A.①④ B.②④ C.①③ D.②③
 6．（2001年高考理综卷）如图13-1所示，两块同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中
A.1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能
B.4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能
C.7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能
D.只能是4、6中的某一条
二、填空题
7．（2001年上海卷）A、B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图象，其中图A是光的 （填干涉或衍射）图象。由此可以判定出图A所对应的圆孔的孔径 （填大于或小于）图B所对应的圆孔的孔径。
8． ， 是波特有的现象，光的 ， 现象证实光是一种波。偏振现象证实光是 ，自然界中常见的光多是 。
9．玻璃对红光折射率为n1，对紫光折射率为n2，一束红光穿过玻璃砖时间为t，一束紫光沿同样路径穿过玻璃砖时间 。
三、计算题
10．某水池实际深度为h，垂直于水面往下看视深是多少？（设水的折射率为n）
11．黄光频率f=5×1014Hz，在折射率n=2的透明介质中传播，求这种黄光在真空中和介质中的波长
12．在真空中，频率为5×1014Hz的色光，从某一透明介质射入真空，临界角为30º，求这种色光在介质中的速度、频率和波长。
B组
一、选择题（至少有一个选项是正确的）
1． 一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝，红光通过两条窄缝后，在屏幕上呈现明暗交替的、间隔均匀的红色条纹，若将其中一条窄缝挡住，而让另一条窄缝通过红光，那么屏幕上可以观察到( )
A．外形与原来相同的明暗交替、间隔均匀的条纹
B．没有条纹只有一片红光
C．外形与原来不同的明暗交替、间隔不均匀的条纹
D．既不是条纹也不是红光一片，而是呈现光源的像
 2． 图13-3所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为绿光进行实验的图样，a为中心亮条纹，乙为换用另一种单色光进行实验的图样，  为中心亮条纹，则以下说法中正确的是 ( )
A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
3．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，  为光波波长) （ ）
①在距双缝的路程差相等的点形成暗条纹 ②在距双缝的路程差为n 的点形成亮条纹 ③在距双缝路程差为  的点形成亮条纹 ④在距双缝路程差为  的点形成暗条纹
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
 4． 如图13-4，半圆形玻璃砖acb,O为圆心，c为圆弧顶点，一束很细的平行白光束沿cO方向射入玻璃砖，保持光的方向不变，而将玻璃砖沿顺时针方向绕O点转动，则首先在界面ab上发生全反射的应是白光中的（ ）
A．红光成分，因为玻璃对红光折射率较大
B．红光成分，因为玻璃对红光折射率较小
C．紫光成分，因为玻璃对紫光折射率较大
D．紫光成分，因为玻璃对红光折射率较小
5．一只青蛙蹲在枯井的底部，一旦井里灌满了水，而它仍在进底呆着，那么它观察到天空的视野比原来 （ ）
A．加大
B．缩小
C．不变
D．因为不知井的深浅，所以无法判定
6．（04年天津理综19）：激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度  与二次曝光时间间隔  的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔 、双缝到屏之距离  以及相邻两条亮纹间距  。若所用激光波长为  ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）
A.  B.  C.  D. 
二、填空题
7．光线以30º入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，它的反射光线跟折射光线互相垂直，则这块玻璃的折射率为 。
8．玻璃对绿光的折射率是1.5，绿光在真空中波长为5.6×10-7m，则它在玻璃中的波长为 。
9．在杨氏双缝干涉实验中，从双缝S1、S2射出的光不但 相同，而且总是 的，从而形成两个 光源。假如光的波长是400nm，屏上某点与S1和S2的距离之差为1800nm，那么该点处的条纹是 条纹。
三、论述、计算题
10．某种无色透明玻璃对于真空中波长为0.60μm的单色光的折射折射率是1.60，求
⑴这种光的频率
⑵这种光在玻璃中的传播速度及波长
11．为了减少光在透镜表面上由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使真空中波长为5.52×10-7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度。
12．光线经平行透明板时发生平等侧移，侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。如图13-5所示，宽为a的平行光束从真空斜向入射到两面平行的玻璃板上表面，入射角为45º，光束中包含两种色光，玻璃对这两种色光的折射率分别为n1=1.5，n2=  。
⑴求每种色光射入玻璃板上表面后的折射角。
⑵为了使光束从玻璃板下表面射出时能分成不交叠的两束，玻璃板的厚度至少为多少？
 A组
1．C 2．A 3．B 4．ACD 5．B
6． B简析：光线由左边三棱镜AB面射入棱镜，不改变方向；接着将穿过两三棱镜间的未知透明介质进入右边的三棱镜，由于透明介质的两表面是平行的，因此它的光学特性相当于一块两面平行的玻璃砖，能使光线发生平行侧移，只是因为它两边的介质不是真空，而是折射率未知的玻璃，因此是否侧移以及侧移的方向无法确定（若未知介质的折射率n与玻璃折射率  相等，不侧移；若n> 时，向上侧移；若n< 时，向下侧移），但至少可以确定方向没变，仍然与棱镜的AB面垂直。这样光线由右边三棱镜AB面射出棱镜时，不改变方向，应为4、5、6中的任意一条。选项B正确。
 7．衍射，小于 8．干涉，衍射，干涉，衍射，横波，偏振光 9． 
10．  简析：设S为水池底部的点光源，在由S发出的光线中选取一条垂直于水面MN的光线，由O点射出；另一条以与SO成极小角度从S射向水面的A点，由A点折射到空气中。因入射角极小，故折射角也极小，那么进入眼中的两条折射光线的反向延长线交于  点，该点即为我们看到水池底部点光源S的像点。 点到水面的距离  即为视深度。由几何关系有：  ，因  ，  均很小，故  ，又因为  ，所以  ，即  ，视深度为实际深度的  。
11．6×10-7m/s,3×10-7m/s简析：据  ，在真空中光速  ，则  ，在介质中  则： 
12．1.5×108m/s,5×1014Hz,3×10-7m简析：据  ，则  ，则光在介质中的速度  ，频率由振源决定，所以不变，即5×1014Hz，另据 ，则 。
B组
1．C 2．A 3．D 4 ．C 5．A
6．B简析：设双缝的距离为d，则由题设有  …… = 1 \* GB3 ①
双缝到屏之距离 以及相邻两条亮纹间距 、双缝距离d、光波长为 满足
 …… = 2 \* GB3 ②
由 = 1 \* GB3 ①、 = 2 \* GB3 ②可解得 ，故选项B正确。
7． 8．3.7×10-7m
9．频率，振动情况相同，相干，暗
10．5×1014Hz，1.9×108m/s,0.375μm
11．1×10-7m简析：增透膜厚度为透射光在薄膜中波长的  倍，使薄膜前后两个面的反射光的路程差为波长的一半，故反射光叠加后减弱，增强透射光的强度。所以  。
12．简析：在玻璃中的折射角可直接由折射定律求出，由于光束中包含着两种波长的光，因此每条入射光线射入玻璃后就会分成两条。为了使得从玻璃板下表面出射时能刚好分成不交叠的两束，就应使得原光束左边缘光中折射角在的这条光恰能与右边缘中折射角小的这条光在下表面相交，如图所示，O点就是这两条光线的交点，此时所对应的玻璃板厚度d就是题中所求的厚度。
⑴据折射定律，  ，对于两种波长的光，有  ，分别进入上表后的折射角为  。
⑵由图可知  ，  ，而  ，即  ,  ,由前面解答可知  .
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