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1、专题1 5光学【真题汇编】1、（2022 山 东 卷T10）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝加，邑的宽度可调，狭缝到屏的距离为2。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（）A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时，增加人其他条件不变，图乙中相邻喑条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时，若光从狭缝，、邑到屏上尸点的路程差为半波长的奇数倍，尸点处一定是暗条纹【答案】ACD【解析】A.由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的
2、双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故 A 正确：B.狭缝越小，衍射范闱越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故 B 错误：C.根 据 条 纹 间 距 公 式=知照射两条狭缱时，增加Z,其他条件不变，图乙中相邻喑条纹的中心a间距增大，故 C 正确：D.照射两条狭缝时.空 光从狭缝耳、S?到屏上尸点的路程年为半发K 的厅数倍,尸点处 定是暗条纹，故 D 正确。故选A C D2、（2 0 2 2 山 东 卷1 7）柱状光学器件横截面如图所示，。尸右侧是以。为圆心、半径为我的1圆，左则4是直角梯形，AP长为R，AC与CO夹角4 5,AC中
3、点为5。、b两种频率的细激光束，垂直A6面入射，器件介质对。，b光的折射率分别为1 4 2、1.4 0。保持光的入射方向不变，入射点从d向8移动过程中，能在PM面全反射后，从OM面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（）A.仅有。光B.仅有b光C.a、b 光都可以 D.o,b光都不可以【答案】A【解析】当两种频率的细激光束从一4 点垂直于一 1 5 面入射时，激光沿直线传播到。点，经第次反射沿半径方向直线传播出去。保持光的入射方向不变，入射点从，向5移动过程中，如卜.图可知，激光沿直线传播到C。面经反射向面传播，根据图像可知，入射点从.4 向B移动过程中，光线传播到尸A/面的入射角逐渐增大。当
4、入射点为8点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到RM面的尸点，此时光线在RM面上的入射角最大，设为，由几何关系得a=45根据全反射临界角公式得s m c=上也“nu 1.42 2nb 1.40 2两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为Ca 45 .,1,-=s i n/?s i n（/7 +A 夕）可得 A6 即光束c 逆 时 针 旋 转 角 度 小 于 故 B 正确:C.光束d的反射角变化勺光束C 的折射角变化相等，则光束d 顺 时 针 旋 转 角 度 小.故 C错误：D.光束b顺时针旋转角度等于A 6,光束c 逆时针旋转角度小于A 6，则光速b、c 之间的夹角减小的角度小于2
5、A 6,故 D错误：故选及7、（20 22 浙 江 1 月 卷T1 6）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2X lO3kg.m/s,然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1 X 1 0-31k g,普朗克常量取6 6 X IO，”s,下列说法正确的是（）电子枪A.发射电子的动能约为8.OX1O15JB.发射电子的物质波波长约为5.5X10-UmC.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样【答案】BD【解析】A.根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为=/3（ii）设全反射的临界角为C
6、,则.厂1/sin C=n 3光在玻璃球内的传播速度有cV=n根据几何关系可知当。=45时，即光路为圆的内接正方形，从5发出的光线经多次全反射回到5点的时间最短，则正方形的边长x=42R则最短时间为（_4x _ 4&Rv c【突破练习】1.（2022 北京市海淀区高三下学期一模）以下现象不属于衍射的是（）A.白光经过狭窄的单缝得到彩色图样 B.白光照射肥皂膜呈现出彩色图样C.光照射刀片的阴影轮廓模糊不清 D.光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑【答案】B【解析】A.白光照射单缝后，在光屏上出现彩色条纹是光的衍射现象，A错误:B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样是光的薄膜干涉现象，B正确；C.光照射刀片
7、的阴影轮廓模糊不清是光的衍射造成的，C错误：D.白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，D错误。故选B。2.（2022 江苏七市高三下学期二模）劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示，将一块平板玻璃。放置在另一平板玻璃6上，在一端夹入两张纸片，当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹。则（）bA.干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的B.相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同C.若抽去一张纸片，条纹变密D.若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空包膜厚度仍相等【答案】D【解析】A.干涉条纹是由于。卜表面和b上表面反射光叠加产生的，故A错误；B D.劈尖干
8、涉条纹特点，任意一条明条纹或喑条纹所在位置卜面的薄膜厚度相等，任意相邻的明条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，故B错误，D正确：C.干涉条纹光程差Ar=2d即光程差为空气层厚度的2倍，当满足Av=nA时，表现为痉条纹,故相邻亮条纹间的空 I厚度为，行抽去张纸倾角减小，故亮条纹之M距离增大,2因此干涉条纹变疏，故 C 错误。故选D,3.（2022 江苏七市高三下学期二模）一束单色光穿过两块两面平行的玻璃砖，出射光线与入射光线的位置关系可能正确的是（）【答案】A【解析】BC.束单色光穿过两块玻璃豉，分别经过两次从空气中射入到玻璃，和两次从玻璃射入空气的折射，且两块玻璃破的两面都是平行的，根据折射定
9、律可知，最后的出射光线与最初的入射光线平行，BC错误。A D.光由空气斜射进入玻璃砖，折射光线、入射光线在空气和玻璃砖两种介质中，折射角小于入射角：当光再由玻璃砖斜射进入空气时，折射角大于入射角，故最后的出射光线应该位于最初的入射光线延长线的左侧，A 正确D 错误。故选A.4.（2022 江苏南京盐城市高三下学期二模）某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（）A.装置中的双缝沿水平方向放置B.仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大C.仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大D.仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变
10、大【答案】c【解析】A.根据图乙可知，装置中的双缝沿竖直方向放置，故A 错误：B.根据M经 卜 涉 的 条 纹 间 跖 公 式，仅向右移动单缝，条纹间距不变，故 B错说：aC.仅更换双缝间距更小的双缝，d 变小，干涉条纹间距将变大，故 C 正确：D.仅将红色滤光片换为绿色滤光片，波长变小，干涉条纹间距将变小，故 D 错误。故选C。5.（2022 江苏如皇市高三下学期一调）如图所示，折射率n=J J 的液面上有一光源S，发出一条光线，垂直射到水平放置于液体中且距液面高度h的平面镜M 的 0 点上.当平面镜绕垂直于纸面的轴O以角速度3逆时针方向匀速转动时，液面上的观察者发现液面上有一光斑掠过，且光
11、斑到尸点后立即消失，求：（1）。、尸两点间的距离X：（2）光斑在尸点即将消失时的瞬时速度大小V。【答案】（l）x=：（2）y=4加7【解析】（1）光线垂直于液面入射，平而镜水平放置时反射光线沿原路返回，平面镜绕。逆时针方向转动时，光线经平面镜反射开始逆时针转动，液面上的观察者能得到由液面折射出去的光线，当 从 尸处向左再也看不到液面上的光斑时，说明从平面镜反射到尸点的光线在液面产生全反射，做出光路图如图所示：根据在尸处产生全反射条件得sinC=n 2解得0=4 5。则OP=x=42h（2）光斑在液面移动的速度V 是光线的伸长速度V 2 与光线转动速度V I 的合速度，其中OP=x=y/2h由几
12、何关系可知2a,则光线的转动角速度是平面镜转动角速度的2 倍，可得：匕=OP x2y=2y/2ah所以光斑在尸点即将消失时瞬时速度的大小为v=-=4cohcos4506.（2 0 2 2 山东潍坊市高三下学期一模）如图所示，是半圆柱体透明型材 横截面，圆心在。点，A5为直径，半 径 为 凡 一细束单色光从真空中A6面上无限接近$处斜射入该型材，入射角i =6 0。,在。点反射后反射光线与A6平 行（反射光线图中未画出）。已知光在真空中的传播速度为c,求：（1）该型材对该单色光的折射率”：（2）该单色光从射入型材到射出型材所用的时间几【答案】（1）（2）王。C【解析】（1）该单色光在圆柱体中传播
13、 光路图如图所示折射角r=90-Zl其中Z1=Z2=Z3.Zl+Z2+Z3=180得Z1=Z2=Z3=6O根据光的折射定律行s i n r（2）由几何关系可知，该单色光恰好从.1 0面上无限靠近。处射出半圆柱，在半圆柱中传播的路程5=3火设该单色光在半圆柱中的传播速度大小为V,有7.（2022 广东普通高中高三下学期一模）如图，直角三棱镜W 3C由某种透明物质制成，A C外表面镀有水银。一 束 与5 C边平行的光线从.18边 的Z）点射入棱镜。已知J5=2 m,，D=0 5m,0 5=3 0,棱镜对该光的折射率=6 求光线第一次到达5 c面 时 在5 c面发生折射的入射角及入射点与C点的距离。【答案】60,叵a2【解 析】如图所示，由几何关系可知光线在.15边的入射角为由折射定律可得Sill/解得n=30所以三角形AAZ)f为等边三角形，则尸为AC边的中点，可知(9+60=90又-13=90可得光线在5C边的入射角72=60由此可知E F与A B平行，则E为B C的中点，故入射点E与C点的距离为EC工&2 2