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- 2021-06-07 发布
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1．用如图 1 所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的
酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙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，观察到的现象是( )
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 图 1
解析：薄膜干涉现象的条纹与薄膜厚度有关；金属线圈缓慢旋转薄膜厚度情况仍然是
沿竖直方向自上而下逐渐变厚，所以条纹形状不变，故 D 正确。
答案：D
2．光的偏转现象说明光是横波。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：通过手指间的缝隙观察日光灯看到的彩色条纹是光的衍射现象，故 D 不能反映
光的偏振特性。
答案：D
3．如图 2 所示，一束光从空气中射向折射率 n＝ 2的某种玻璃的表
面，θ1 表示入射角，则下列说法中不．正确的是( )
A．当θ1＞45°时会发生全反射现象
B．无论入射角是多大，折射角θ2 都不会超过 45° 图 2
C．欲使折射角θ2＝30°，应以θ1＝45°的角度入射
D．当入射角θ1＝arctan 2时，反射光线跟折射光线恰好垂直
解析：发生全反射的条件之一是：光必须从光密介质射向光疏介质，题中光是从空气
射向玻璃，所以不可能发生全反射，A 项错误；sinθ1
sinθ2
＝n＝ 2，θ1 最大等于 90°，所以折射
角不会超过 45°，当θ2＝30°时，θ1＝45°，B、C 项正确；θ1＝arctan 2，θ2＝arcsin 3
3
，sin2θ1
＋sin2θ2＝( 2
3
)2＋( 3
3 )2＝1，θ1＋θ2＝90°，所以进一步分析可得反射光线跟折射光线恰好垂
直，D 项正确。
答案：A
4．光纤通信采用的光导纤维是由内芯和外套组成，如图 3 所示，其
中内芯的折射率为 n1，外套的折射率为 n2，下列说法正确的是( )
①内芯和外套的折射率应满足 n1＞n2
②内芯和外套的折射率应满足 n1＜n2
③从左端面入射的光线，其入射角θ必须大于某值，全部光才能被传导 图 3
④从左端面入射的光线，其入射角θ必须小于某值，全部光才能被传导
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
解析：光纤通信是利用光的全反射原理来工作的，光只有从光密介质进入光疏介质中
时，才能发生全反射，因而内芯和外套的折射率应满足 n1＞n2。从图中看由左端面入射的
光线，其入射角越小，进入介质后，在 n1 与 n2 的界面上入射角越大，越易发生全反射。
答案：C
5．对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光在玻璃中传播时( )
A．其速度比在水中的大，其波长比在水中的长
B．其速度比在水中的大，其波长比在水中的短
C．其速度比在水中的小，其波长比在水中的短
D．其速度比在水中的小，其波长比在水中的长
解析：由光在介质中的波速与折射率的关系式 v＝c
n
可知，n 玻＞n 水，所以 v 玻＜v 水，光
的频率与介质无关，只由光源决定，即光在玻璃及水中传播时ν不变，据 v＝λν，知λ玻＜λ水。
C 项正确。
答案：C
6．如图 4 所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A 为直
角。此截面所在平面内的光线沿平行于 BC 边的方向射到 AB 边，进入
棱镜后直接射到 AC 边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射
率为( ) 图 4
A. 6
2 B. 2
C.3
2 D. 3
解析：根据折射率定义有，sin∠1＝nsin∠2，nsin∠3＝1，已知
∠1＝45°，又∠2＋∠3＝90°，解得：n＝ 6
2
。
答案：A
7．在单缝衍射实验中，下列说法错误的是( )
A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹变窄
C．衍射现象中的明暗条纹是光叠加的结果
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽
解析：在单缝衍射实验中，单缝越窄，入射光的波长越长，衍射现象越明显，表现为
衍射条纹越宽，所以 B 错误，因黄光的波长比绿光长，故 A 正确；可将单缝视作几组双缝
的组合，所以衍射现象中的明暗条纹同样是光相遇叠加的结果，C 正确；与双缝干涉相似，
增大单缝到屏的距离，衍射条纹变宽，故 D 正确。
答案：B
8．如图 5 所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝 S 从双缝
S1、S2 的中央对称轴位置处稍微向上移动，则( )
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹 P 的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P 的位置略向上移 图 5
D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹 P 的位置略向下移
解析：本实验中单缝 S 的作用是形成频率一定的线光源，双缝 S1、S2 的作用是形成相
干光源，稍微移动 S 后，没有改变传到双缝的光的频率，由 S1、S2 射出的仍是相干光，由
单缝 S 发出的光到达屏上 P 点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移。
答案：D
9．如图 6 所示，A、B 为一直光导纤维，A、B 之间距离为 s，
使一光脉冲信号从光导纤维中间入射，射入后在光导纤维与空气的
界面上恰好发生全反射，由 A 点传输到 B 点所用时间为 t，光导纤维
所用材料的折射率 n＝________。 图 6
解析：光信号由 A 点进入光导纤维后，沿 AO 方向照射到 O 点，此时入射角α恰好等于
临界角。光在此介质中的速度为 v，而沿水平方向的分速度为 vsinα，沿水平方向传播的距
离为 s。
设介质的折射率为 n，则有 sinα＝sinC＝1
n
，①
n＝c
v
，②
t＝ s
vsinα
，③
由①②③三式解得 t＝ s
c
n·1
n
＝sn2
c
，
所以 n＝ ct
s
。
答案： ct
s
10．用氦氖激光器发出的红光进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距 d＝0.1 mm，双
缝到屏的距离 l＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是 3.8 mm，求：
(1)氦氖激光器发出的红光的波长λ＝________；
(2)假如把整个装置放入折射率是 4/3 的水中，这时屏上的条纹间距Δx′＝________。
解析：(1)由Δx＝l
dλ可以得出红光的波长为
λ＝d
lΔx＝0.1×10－3×3.8×10－3
6.0
m≈6.3×10－8 m
激光器发出的红光的波长是 6.3×10－8 m。
(2)如果把整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′
λ′＝λ
n
＝6.3×10－8×3
4
m≈4.7×10－8 m
这时屏上条纹的间距是
Δx′＝l
dλ′＝6.0×4.7×10－8
0.1×10－3 m≈2.8×10－3 m。
答案：(1)6.3×10－8 m (2)2.8×10－3 m
11．如图 7 所示，真空中有一个半径为 R＝0.1 m、质量分布均匀的玻璃球，频率为 f
＝5.0×1014 Hz 的细激光束在真空中沿直线 BC 传播，在玻璃球表面
的 C 点经折射进入小球，并在玻璃球表面的 D 点又经折射进入真空
中。已知∠COD＝120°，玻璃球对该激光束的折射率为 3。求：
(1)此激光束在真空中的波长。 图 7
(2)此激光束进入玻璃时的入射角α。
(3)此激光束穿越玻璃球的时间。
解析：(1)λ＝c
f
＝ 3×108
5×1014 m＝6.0×10－7 m。
(2)设激光束在玻璃球中折射角为θ，
则 n＝sinα
sinθ
，
由图知θ＝30°，
所以 sinα＝nsinθ＝ 3
2
，
故α＝60°。
(3)t＝x
v
，
x＝2Rcosθ＝ 3
10 m。
v＝c
n
＝3×108
3
m/s
＝ 3×108 m/s。
所以 t＝1.0×10－9 s。
答案：(1)6.0×10－7 m (2)60° (3)1.0×10－9 s
12．如图 8 所示为用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水
平截面图，FD 为1
4
圆周，圆心为 O，光线从 AB 面入射，入射角θ1
＝60°，它射入棱镜后射在 BF 面上的 O 点并恰好不从 BF 面射出。
(1)画出光路图；
(2)求该棱镜的折射率 n 和光线在棱镜中传播的速度大小 v(光 图 8
在真空中的传播速度 c＝3.0×108 m/s)。
解析：(1)光路图如图所示。
(2)设光线在 AB 面的折射角为θ2，折射光线与 OD 的夹角为 C，则 n
＝sinθ1
sinθ2
。
由题意，光线在 BF 面恰好发生全反射，sinC＝1
n
，
由图可知，θ2＋C＝90°
联立以上各式解出 n≈1.3(或 7
2 )
又 n＝c
v
，故解出 v≈2.3×108 m/s(或6 7
7
×108 m/s)。
答案：(1)见解析图
(2)1.3(或 7
2 ) 2.3×108 m/s(或6 7
7
×108 m/s)