單元素養評價(十五)光一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1．下列說法中正確的是()A．甲圖肥皂泡呈現彩色是光的干涉現象B．乙圖是沙漠上空中樓閣的圖像C．丙圖是圓孔衍射的圖樣D．丁圖為楊氏雙縫試驗視察到的圖樣，應前后移動測量頭，轉動遮光筒直至圖樣正常2.[2024·江蘇沖刺卷]在暗室中用氦氖激光器發出的激光，經反射鏡反射后照耀金屬擋板上的兩條平行的狹縫，在擋板后面的屏上可以視察到()A．單色的不勻稱條紋B．單色的勻稱條紋C．彩色的不勻稱條紋D．彩色的勻稱條紋3.[2024·海口模擬]如圖所示為一半圓形玻璃磚的橫截面，O為圓心，直徑AB與水平面平行，水平面上有一激光源P，從P射出的一束激光照耀到O點時，剛好發生全反射，反射的激光束又照耀到水平面上的Q點，經測量，P、O、Q三點剛好構成一個等邊三角形．則玻璃磚的折射率為()A．eq\r(3)B．eq\r(2)C．1.5D．24.鐵絲圈上附有肥皂沫，豎直放置時，可以視察到上疏下密的彩色條紋，下列說法正確的是()A．肥皂膜從形成到裂開，條紋的寬度和間距不會發生變更B．肥皂膜前后兩個面的側視形態為上薄下厚的梯形C．肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋D．將鐵絲圈右側的把柄向上轉動90°，條紋也會跟著轉動90°5．如圖甲所示，利用激光器放射出的激光照耀到雙縫上，在雙縫后面的光屏上能呈現出明、暗相間的干涉條紋．若試驗中僅變更某一個試驗條件，而其他條件均不變的狀況下，得到的干涉圖樣分別如圖乙和丙所示．對于這兩次試驗，下列說法中正確的是()A．由于選用的激光器不同，乙圖對應的激光的頻率較高B．雙縫到光屏的距離L不同，乙圖對應的L較大C．雙縫的間距不同，乙圖對應的間距較大D．激光器到雙縫的距離不同，乙圖對應的距離較大6.如圖所示，圓心為O、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發生全反射；當入射角θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行．已知真空中的光速為c，則()A．玻璃磚的折射率為1.5B．O、P之間的距離為eq\f(\r(2),2)RC．光在玻璃磚內的傳播速度為eq\f(\r(3),3)cD．光從玻璃到空氣的臨界角為30°7.如圖所示，一束雙色光從空氣射入水面，進入水中分成a、b兩束，它們與水面的夾角分別是α、β，則下列說法正確的是()A．兩單色光在水中傳播速度之比eq\f(va,vb)＝eq\f(sinα,sinβ)B．在水中b光的臨界角大于a光的臨界角C．b光比a光更簡單發生衍射現象D．用同一雙縫干涉試驗裝置分別以a、b光做試驗，a光的相鄰干涉條紋間距較大二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求，全部選對得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)8.食品平安檢驗中碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量．偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉一個角度α，這一角度α稱為“旋光度”，α的值只與糖溶液的濃度有關，將α的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了．如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間．以下說法中正確的是()A．到達O處光的強度會明顯減弱B．到達O處光的強度不會明顯減弱C．將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片B轉過的角度等于αD．將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片A轉過的角度等于α9．全息技術通過記錄被拍攝物體反射(或透射)光波中的信息(振幅、相位)實現3D視覺效果．原理圖如圖所示，被拍攝物體在激光輻照下形成漫反射的物光束，另一部分激光作為參考光束照耀到全息膠片上和物光束疊加，把物體光波上各點的振幅和相位轉換成在空間上變更的光波強度．顯像時用激光照耀全息膠片，激光與膠片上的紋路相互作用，能在膠片一側重現物體影像．則下列關于全息技術的說法正確的是()A．膠片上紋路的形態與所用激光的頻率有關B．物光束和參考光束可以用不同頻率的激光C．顯像時激光的頻率須要和拍攝時所用激光頻率一樣D．變更攝像時所在空間的介質，對膠片上的紋路無影響10．如圖甲所示，在安靜的水面下深h處有一個點光源S，它發出兩種不同顏色的a光和b光，在水面上形成了一個有光線射出的圓形區域，該區域的中間為由ab兩種單色光所構成的復色光圓形區，四周為環狀區域，且為a光的顏色(見圖乙).設b光的折射率為nb，則下列說法正確的是()A．在水中，a光的波長比b光大B．水對a光的折射率比b光大C．在水中，a光的傳播速度比b光小D．復色光圓形區域的面積為S＝eq\f(πh2,neq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(b))－1)三、非選擇題(本題共4個小題，共54分)11．(6分)在“用雙縫干涉測光的波長”的試驗中，試驗裝置如圖甲所示．甲(1)某同學以線狀白熾燈為光源，對試驗裝置進行調整并視察了試驗現象后，總結出以下幾點，正確的是________．A．燈絲與單縫和雙縫必需平行放置B．干涉條紋與雙縫垂直C．干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關D．干涉條紋的間距與光的波長有關(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時，手輪上的示數如圖乙所示，該讀數為________mm.12．(16分)[2024·臨沂模擬]用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的試驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側視察，調整視線使P1的像被P2的像攔住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針P3和P4，使P3攔住P1和P2的像，P4攔住P3以及P1和P2的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經P1、P2點的入射光線．(1)在圖上補畫出所需的光路．(2)為了測出玻璃的折射率，須要測量入射角i和折射角r，請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角．(3)用所測物理量計算折射率的公式為n＝________．(4)為了保證在弧面CD得到出射光線，試驗過程中，光線在弧面AB的入射角應適當________(選填“小一些”“無所謂”或“大一些”)(5)多次變更入射角，測得幾組入射角和折射角，依據測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝________．13.(16分)半徑為R的半球形透亮介質截面如圖所示，底面AOB與EOF夾角為60°，D為OB的中點．一束平行光垂直底面AOB射入介質，由D點入射的光線沿著與EOF平行的方向射出介質．現將一不透光的圓形擋板貼在底面AOB上，使全部光線都不能由球面射出，求：(1)透亮介質的折射率；(2)不透光圓形擋板的最小面積．14．(16分)如圖所示．一銳角為30°的直角三角形玻璃磚水平放置，AE＝1.5L，AC＝L，右側有一光屏，一束單色光從C點以與豎直面成30°的夾角射入玻璃磚，經玻璃磚折射后從D點水平射到光屏上，光在空氣中傳播的速度約為c，求：(1)玻璃磚的折射率；(2)光從進入玻璃磚直至傳到光屏上的傳播時間．單元素養評價（十五）1．解析：甲圖肥皂泡在陽光下呈現彩色條紋是肥皂膜內外反射的光線，相互疊加產生的現象，這是光的干涉造成的，故A正確；乙圖是光的全反射現象，產生海面上空中樓閣的圖像，不是沙漠上空中樓閣的圖像，故B錯誤；丙圖是泊松亮斑的衍射圖樣，而圓孔衍射的圖樣中心亮斑較大也較亮，故C錯誤；丁圖為楊氏雙縫試驗視察到的圖樣，分劃板正常，而干涉圖樣傾斜，因此應保持測量頭不動，轉動遮光筒直至圖樣正常，故D錯誤．答案：A2．解析：用氦氖激光器發出的激光，經反射鏡反射后照耀金屬擋板上的兩條平行的狹縫，能產生干涉現象，則在擋板后面的屏上可以視察到單色的勻稱條紋．故選B.答案：B3．解析：依據題意可知，光在O點恰好發生全反射的臨界角為C＝30°，依據sinC＝eq\f(1,n)可知，光的折射率為n＝2，故A、B、C錯誤，D正確．答案：D4．解析：形成條紋的緣由是前后表面的反射光疊加出現了振動加強點和振動減弱點，形成到裂開的過程上面越來越薄，下面越來越厚，因此出現加強點和減弱點的位置發生了變更，條紋寬度和間距發生變更，選項A錯誤；肥皂膜因為自重會上面薄而下面厚，因表面張力的緣由其前后兩個面的側視形態應是一個圓滑的曲面而不是梯形，選項B錯誤；肥皂膜上條紋的形成是因為肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，是薄膜干涉，選項C正確；將鐵絲圈右側的把柄向上轉動90°，由于重力、表面張力和粘滯力等的作用，肥皂膜的形態和厚度會重新分布，因此并不會跟著旋轉90°，選項D錯誤．答案：C5．解析：依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，波長λ大的干涉條紋間距Δx大，而乙圖的干涉條紋間距較大，所以乙圖對應的光波波長較長，頻率較小，故A錯誤；依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，乙圖對應的干涉條紋間距Δx較大，則乙圖雙縫到光屏的距離L較大，故B正確；依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，乙圖的干涉條紋間距Δx較大，則是乙圖對應的雙縫間距d較小，故C錯誤；光源到雙縫的距離不影響雙縫干涉條紋的間距，故D錯誤．答案：B6.解析：光線從P點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發生全反射，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(OP,R)，當入射角θ＝60°時，光線從玻璃磚圓形表面出射后恰好與入射光平行，作出光路圖如圖所示，出射光線剛好經過玻璃磚圓形表面的最高點Q，設在P點的折射角為θ1，則n＝eq\f(sinθ,sinθ1)，由幾何關系可知，OP＝Rtanθ1，聯立解得n＝eq\r(3)，A錯誤；O、P之間的距離為eq\f(\r(3),3)R，B錯誤；光在玻璃磚內的傳播速度v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(3),3)c，C正確；光從玻璃到空氣的臨界角C滿意sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)，D錯誤．答案：C7．解析：設入射角為θ，依據光的折射定律可知，na＝eq\f(sinθ,sin（90°－α）)＝eq\f(sinθ,cosα)＝eq\f(c,va)，同理得nb＝eq\f(sinθ,sin（90°－β）)＝eq\f(sinθ,cosβ)＝eq\f(c,vb)，所以eq\f(va,vb)＝eq\f(cosα,cosβ)，故A錯誤；由題圖知a光的折射率小于b光的折射率，依據sinC＝eq\f(1,n)可知，a光的臨界角較大，故B錯誤；a光的頻率較小，波長較長，更簡單發生衍射現象，故C錯誤；由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，波長越長，相鄰干涉條紋間距越大，故D正確．答案：D8．解析：起先時A、B的透振方向相同，將被測樣品P置于A、B之間后，S發出的光經A起偏再經過樣品后，振動方向轉過了α角，從而與B的透振方向不同，光不能順當通過B，所以到達O處光的強度會明顯減弱，故A正確，B錯誤；為使O處光強度最強，可以將B轉過肯定的角度后，使B的透振方向與光經過A和P后的振動方向相同，則B轉過的角度應等于α，C正確；為使O處光強度最強，也可以將A轉過肯定的角度后，使光經過A和P后的振動方向與起先時B的透振方向相同，則A轉過的角度應等于α，D正確．答案：ACD9．解析：光的頻率不同時，光的波長不同，兩點到膠片的波程差不變，波長變更，結合干涉學問可知，干涉條紋的形態會發生變更，A正確，D錯誤；只有相干光才能發生干涉，物光束和參考光束只能用同種頻率的激光，B錯誤；結合干涉學問可知，光能與膠片上的紋路發生作用，則光的頻率肯定和拍攝時所用激光頻率相同，C正確．答案：AC10．解析：a光的照耀面積大，知a光的臨界角較大，依據sinC＝eq\f(1,n)知a光的折射率較小，所以a光的頻率較小，波長較大，依據v＝eq\f(c,n)知，在水中，a光的傳播速度比b光大，同一種色光在真空中和在水中頻率相同，由v＝λf可知，在水中，a光的波長比b光大，A正確，B、C錯誤；設復色光圓形區域半徑為r，復色光圓形區域邊緣，b光恰好發生全反射，依據sinC＝eq\f(1,nb)結合幾何關系，可知sinC＝eq\f(r,\r(h2＋r2))，而復色光圓形區域的面積S＝πr2，聯立解得S＝eq\f(πh2,neq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(b))－1)，D正確．答案：AD11．答案：（1）AD（2）0.70012．解析：（1）（2）連接P3、P4與CD交于一點，此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，由于P1、P2的連線與AB的交點即為光線進入玻璃磚的位置，連接兩交點即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示．（3）由折射定律可得n＝eq\f(sini,sinr).（4）為了保證能在弧面CD上有出射光線，試驗過程中，光線在弧面AB上的入射角應適