章末检测
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分；每小题给出的四个选项中，有的有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对得3分，选对但不全得2分，有选错的得0分)
1．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则这两种光
(　　)．
A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大
C．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大
解析　在同一种玻璃中，红光的折射率小于蓝光的折射率，由v＝可知，蓝光在该玻璃中的传播速度小于红光，选项A错误；两种光的入射角相同，由sin r＝可知，蓝光的折射角小于红光的折射角，选项B错误；由sin C＝可知，红光的临界角大于蓝光的临界角，选项C正确；由于红光的频率小于蓝光的频率，则红光的波长较长，由干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，红光的干涉条纹间距较大，选项D错误．
答案　C
2．如图1所示，用单色光A做双缝干涉实验时，P处为第二条暗纹的中点，改用频率较低的单色光B重做实验，若其他条件不变，则       
                    (　　)．


图1
A．第二条暗纹中点仍在P点
B．第二条暗纹中点在P点上方
C．中央亮纹的宽度变小，亮纹中点仍在O点
D．中央亮纹的宽度变大，亮纹中点在O点上方
解析　由λ＝和Δx＝λ可知B正确．不论波长如何变化，中央亮纹的中点仍在O点．
答案　B
3．用如图2所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图(b)是竖立的且附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
(　　)．


图2
A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D．干涉条纹保持原来状态不变
解析　金属丝圈的转动，改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D项对．
答案　D
4．如图3所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷．在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点．D、E为波峰与波谷的叠加点，如果把屏分别放在A、B、C、D、E五个位置，那么               
(　　)．


图3
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹
B．C位置处出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．D、E位置出现暗条纹
解析　在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如图中C点)．所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置．对光波而言，该点是完全暗的．
本题中，A、B、C连线上所有的点到缝S1、S2的距离相等，所以A、B、C三点都是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹．D、E是波峰与波谷相叠的点，到S1、S2的距离为半个波长的奇数倍，所以屏上对应出现暗条纹．
答案　AD
5．如图4所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，让太阳光或白炽灯光通过狭缝S形成细光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2.现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于纸面的轴线转动，使反射光束1和透射光束2恰好垂直．在入射光线的方向上加偏振片P，偏振片与入射光线垂直，其透振方向在纸面内， 这时看到的现象是
(　　)．


图4
A．反射光束1消失
B．透射光束2消失
C．反射光束1和透射光束2都消失
D．偏振片P以入射光线为轴旋转90°角，透射光束2消失
解析　自然光射到界面上，当反射光与折射光垂直时，反射光和折射光的偏振方向相互垂直，且反射光的偏振方向与纸面垂直，折射光的偏振方向与纸面平行．因此当在入射光线方向垂直放上透振方向在纸面内的偏振片P时，因反射光垂直于纸面，则反射光束1消失，A正确，B、C均错误；偏振片P转动90°，平行于纸面内的光消失，则透射光束2消失，D正确．
答案　AD
6．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是
(　　)．
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
解析　A项是利用薄膜干涉的原理，错误；B项，用三棱镜观察白光看到的彩色图样，是由于三棱镜对不同频率的光折射率不同而形成的色散现象，错误；C项，在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射原理，错误； D项，光学镜头上的增透膜是利用了薄膜干涉的原理，正确．
答案　D
7．关于衍射，下列说法中正确的是
(　　)．
A．干涉现象中条纹的出现是光衍射叠加后产生的结果
B．双缝干涉中也存在衍射现象
C．一切波都很容易发生明显的衍射现象
D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实
解析　干涉图样是很复杂的光波的叠加现象，双缝干涉中光通过两个狭缝时均发生衍射现象．一切波都能发生衍射，但要发生明显的衍射，需要满足障碍物的尺寸小于或相当于波长的条件．故A、B对．当障碍物的尺寸远大于波的波长时，光波就不能发生明显的衍射现象，更多地表现为光的直线传播，在障碍物的背后，就留下了光达不到的暗区，这就是所谓的影．所以，影的形成并没有否定光的衍射，只是光对尺寸较大的障碍物来说没有产生明显的衍射而已．所以D项错误．只有在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才十分明显．故C项错误．
答案　AB
8．光的偏振现象说明光是横波．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个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是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象更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
解析　由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，故选D.
答案　D
9．关于激光的应用问题，下列说法中不正确的是
(　　)．
A．光纤通信是应用激光平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行传递信息
B．计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有相干性的特点来进行的
C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光强度大的特点
D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点
解析　由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性，A错误，计算机内的“磁头”读出光盘上的信息主要应用了激光的平行性好，选项B错误．医疗中的激光“光刀”利用了激光的强度大的特点，C正确．激光测距利用的是激光的平行性，D错误．
答案　ABD
10．竖直的肥皂膜在单色光的照射下，表面会形成明暗相间的条纹，下列说法中正确的是
(　　)．
A．干涉条纹基本上是竖直的
B．干涉条纹基本上是水平的
C．干涉条纹的产生是由于光在肥皂膜前后表面上反射的两列波叠加的结果
D．干涉条纹是彩色的
解析　薄膜干涉条纹的产生是薄膜的前表面与后表面反射来的光发生干涉所产生的，同一明条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方，膜非常薄，条纹基本是水平的，由于光是单色光，不会发生色散，故选B、C.
答案　BC
二、非选择题(本题共4小题，共50分)
11．(10分)(1)为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面上涂一层折射率为n＝的增透膜，设入射光波长λ＝700 nm，为了使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度是________nm.


图5
(2)如图5-所示，实线表示两个相干光源S1、S2发出光的波峰位置，则对于图中的a、b两点，________点为振动加强的位置，________点为振动减弱的位置．
解析　(1)题中求的是所涂薄膜的最小厚度，它应为光在其中波长的.光在其中波长λ0＝λ，所以最小厚度d＝λ0＝λ＝ nm＝140 nm.
(2)由图可知，b到S1、S2的距离相等，即路程差Δr＝0，故b点为加强点．a到S1、S2的距离不等，且路程差Δr＝1.5λ，故a点为减弱点．
答案　(1)140　(2)b　a
12．(12分)在《用双缝干涉测光的波长》的实验中，装置如图6所示，双缝间的距离d＝3.0 mm.


图6
(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.700 0 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮纹的位置如图7甲所示，观察第5条亮纹的位置如图7乙所示．则可求出红光的波长λ＝________m.


图7
解析　由于测红光的波长，因此用红色滤光片，
由Δx＝λ
可知要想测λ必须测定l和Δx.
由测量头的数据可知a1＝0，a2＝0.640 mm，
所以Δx＝＝ mm＝1.60×10－4m，
λ＝＝ m＝6.86×10－7 m
答案　(1)红　l　Δx　(2)6.86×10－7m
13．(14分)(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是
(　　)．
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图8所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7 m．则在这里出现的应是________(填“明条纹”或暗条纹)．现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”、“变窄”或“不变”)．


图8
解析　(1)光是横波，选项A错；激光在介质中的波长为λ＝，不同介质n不同，所以波长不同，选项B错；产生干涉的条件是频率相同，选项C错；利用激光平行度好的特点可以测量月球和地球之间的距离，选项D正确．
(2)因为＝，即半波长的奇数倍，所以出现暗条纹．根据条纹间距公式Δx＝λ，当单色光的波长变长时，条纹间距变宽．
答案　(1)D　(2)暗条纹　变宽
14．(14分)一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真正单一的．激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)．如图8所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δtm与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．
已知某红宝石激光器发出的激光频率ν＝4.32×1014 Hz，它的频率宽度Δν＝8.0×109 Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n＝的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°角，如图8所示．
(1)求从O点射入薄膜中的光的传播方向及速率．
(2)估算在如图8所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm.


图9
解析　(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有：n＝，即sin r＝＝，
所以r＝30°.
光在薄膜中的传播速度
v＝c/n≈2.12×108 m/s.
(2)乙光在薄膜中经历的路程x＝
乙光通过薄膜所用时间
Δt＝＝
当Δt取最大值Δtm时，
对应的薄膜厚度最大，
又因Δtm·Δν≈1，所以≈.
解得：dm≈1.15×10－2 m.
答案　(1)折射角为30°，速度大小为2.12×108 m/s
(2)1.15×10－2 m