第3节光学.docx

1、第3节 光学第三节 光学单项选择题（下列选项中，只有一项符合题意）1在双缝干涉实验中，光的波长600nm，双缝间距2mm，双缝与屏的的间距为300cm，则屏上形成的干涉图样的相邻条纹间距为（ ）。2010年真题A0.45mmB0.9mmC9mmD4.5mm【答案】A【解析】双缝干涉实验中相邻明纹间距，故干涉图样的相邻条纹间距。2在双缝干涉实验中，若在两缝后（靠近屏一侧）各覆盖一块厚度均为d，但折射率分别为和的透明薄片，从两缝发出的光在原来中央明纹处相遇时，光程差为（ ）。2010年真题ABCD【答案】A【解析】在均匀介质中，光程可认为是在相等时间内光在真空中的路程：光程差是指光线在通过不同介质

2、之后，两段光线之间的差值。光程d=nx,x为在介质中所经历的几何路程，故两光线的光程差=n2x2-n1x1=d（n2-n1）。3在双缝干涉实验中，在给定入射单色光的情况下，用一片能通过光的薄介质片（不吸收光线）将双缝装置中的上面一个缝盖住，则屏幕上干涉条纹的变化情况是（ ）。2008年真题A零级明纹仍在中心，其它条纹向上移动B零级明纹仍在中心，其它条纹向下移动C零级明纹和其它条纹一起向上移动D零级明纹和其它条纹一起向下移动【答案】C【解析】插入薄介质片以后，从该缝发出的光到达屏上任一点的光程为r1+(n-1)e，比以前增大，因此新的零级条纹应该在原来零级条纹的上面，即干涉条纹上移。4在双缝干涉

3、实验中，当入射单色光的波长减小时，屏幕上干涉条纹的变化情况是（ ）。2007年真题A条纹变密并远离屏幕中心B条纹变密并靠近屏幕中心C条纹变宽并远离屏幕中心D条纹变宽并靠近屏幕中心【答案】B【解析】相邻明条纹间距的计算公式为x=D/nd，其中D为双缝与屏的水平距离，d为双缝间的距离，n=1,2,3可知当波长减小时，x变小，条纹变密。第一、二条明纹间距缩小，说明条纹靠近屏幕中心。5在空气中做牛顿环实验，当平凸透镜垂直向上缓慢平衡而远离平面玻璃时，可以观察到这些环状干涉条纹（ ）。2010年真题图2-3-1A向右平移B静止不动C向外扩张D向中心收缩【答案】D【解析】牛顿环的明环和暗环的半径分别为：，

4、随着平凸透镜垂直向上缓慢平衡而远离平面玻璃时，R逐渐减小，故明环和暗环的半径逐渐减小，可以观察到这些环状干涉条纹逐渐向中心收缩。6在单缝夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级明纹对应的缝间的波阵面，可划分为半波带数目为（ ）。2008年真题A5个 B6个 C7个 D8个【答案】C【解析】半波带的数目：N=asin/（/2），而asin=(暗纹)；asin=（明纹），所以屏上第三级明纹对应的缝间的波阵面，可划分为半波带数目标为：23+1=7（个）。7在单缝夫琅禾费衍射实验中，若单缝两端处的光线到达屏幕上某点的光程差为=2.5(为入射单色光的波长），则此衍射方向上的波阵面可划分的半波带数量和屏上该点的衍射

5、条纹情况是（ ）。2007年真题A4个半波带，明纹B4个半波带，暗纹C5个半波带，明纹D5个半波带，暗纹【答案】C【解析】对应于屏上某定点P，把缝上波前S沿着与狭缝平行方向分成一系列宽度相等的窄条S，并使从相邻S各对应点发出的光线的光程差为半个波长，这样的S称为半波带，其数目N=/2 = 5。N为奇数时，相邻半波带发出的光两两干涉相消后，剩下一个半波带发出的光未被抵消，因此P点为明点。8波长为的x射线，投射到晶格常数为d的晶体上。取k=1，2，3，出现x射线衍射加强的衍射角(衍射的x射线与晶面的夹角），满足的公式为（ ）。2007年真题A2dsin=kBdsin=kC2dcos=kDdcos=

6、k【答案】A【解析】布喇格公式：设原子层之间距离为d，光线入射时，相邻两层反射线的光程差为2dsin，因而当符合2dsin=k时，各原子层的反射线都将相互加强，光强极大。9一束自然光通过两块叠放在一起偏振片，若两偏振片的偏振化方向间夹角由转到，则转动前后透射光强度之比为（ ）。2010年真题ABCD【答案】C【解析】一束光强为I0的线偏振光，透过检偏器以后，透射光的光强为I=I0cos2。 式中是线偏振光的光振动方向与检偏器透振方向间的夹角，该式称为马吕斯定律。 由此定律得。10如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为45，假设二者对光无吸收，光强为l0的自然光垂直入射在偏振片上，则出

7、射光强为（ ）。2008年真题AI0/4 B3I0/8 CI0/2 D3I0/4【答案】A【解析】过第一个偏振片后的光强为I0/2，根据马吕斯定律，过第二个偏振片后的光强为：I0/2cos245=I0/4。11如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为30，假设二者对光无吸收，光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为（ ）。2007年真题AI0/2B3I0/2C3I0/4D3I0/8【答案】C【解析】马吕斯定律：透射光强I=I0cos2，其中为两个偏振片偏振化方向之间的夹角。12若用衍射光栅准确测定一单色可见光的波长，在下列各种光栅常数的光栅中，选用哪一种最好?（ ）2010年

8、真题ABCD【答案】D【解析】可见光的波长一般在几百纳米的范围，也即10-6m左右。而如果要用光栅测量波长，那么光栅常数越接近波长的尺度，光在通过光栅时的衍射现象就越明显，测量就越容易精确。D项10-3mm=10-6m。13一束波长为的单色光分别在空气中和在玻璃中传播，则在相同的时间内（ ）。2008年真题A传播的路程相等，走过的光程相等B传播的路程相等，走过的光程不相等C传播的路程不相等，走过的光程相等D传播的路程不相等，走过的光程不相等【答案】C【解析】将光在折射率为n的介质中经过的几何路程x等效地折算成在真空中经过的路程X，称为光程，即X=nx。因为光速与折射率成反比，所以，相同的时间内

9、传播的路程不相等，走过的光程相等。55用某一波长的单色光垂直照射在间隔为0.50mm的杨氏双缝上，在距双缝2.5m远处的屏幕上，测得相邻两干涉明条纹中心距离为2.35mm，则入射光的波长为（ ）m。A4.710-7B510-8C5l0-10D5.510-7【答案】A【解析】两相邻明纹间距公式为：x=D/d，本题中x=2.35mm，D=2.5m=2500mm，d=0.50mm，代入公式中可求得入射光波长为：=xd/D=2.350.50/2500=4.710-4mm=4.710-7m。56用白光光源进行双缝实验，若用一个纯黄光的滤光片遮盖一条缝，用一个纯紫光的滤光片遮盖另一条缝，则（ ）。A.产生

10、干涉条文 B.产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹C.干涉条纹的亮度将发生改变 D.不产生干涉条纹【答案】D【解析】相干光必须同时满足的条件有：频率相同、光振动的方向相同、相遇点的相位差恒定。由于黄光与紫光的频率不同，故不产生干涉条纹。57若一双缝装置的两个缝分别被折射率为n1和n2的两块厚度均为e的透明介质所遮盖，则此时由双缝分别到屏上原中央极大所在处的两束光的光程差等于（ ）。A0B(n2n1)eC(n2n1)eDn2n1e【答案】B【解析】遮盖透明介质后，在原中央极大处，两束光的光程分别增加了(n11)e和(n21)e，所以，两束光的光程差(n2n1)e。58在双缝干涉实验中，入射光的波长为

11、，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大3.5，则屏上原来的暗纹处（ ）。A仍为暗条纹 B变为明条纹C既非明纹也非暗纹 D无法确定是明纹，还是暗纹【答案】B【解析】根据光程差=，用玻璃纸遮住一个缝后的光程差和原光程差相比改变了3.5，所以原来的明条纹变成暗条纹，暗条纹变成明条纹。59在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变小，可以采取的办法是（ ）。A使屏靠近双缝 B使两缝的间距变小C把两个缝的宽度稍微调宽 D改用波长较大的单色光源【答案】A【解析】根据公式x=D/d，可知，要想干涉条纹间距变小，可以减小到屏的距离，增大双缝间距或改用波长较小的单色光源。60某单色

12、光在折射率为n的介质中由A点传到B点，位相变化为，则A、B两点间光所走的几何路程为（ ）。（为真空中波长）A/(2n)B/2CD/n【答案】A【解析】由于A点传到B点的位相变化为，所以光程为/2，又由光程=nl，其中l为几何路程，所以A、B两点间光所走的几何路程为/(2n)。61在相同的时间内，一束波长为的单色光在空气中和在玻璃中（ ）。A传播的路程相等，走过的光程相等B传播的路程相等，走过的光程不相等C传播的路程不相等，走过的光程相等D传播的路程不相等，走过的光程不相等【答案】C【解析】由于传播的路程为r=，光程为，相同的时间内走过的光程相等，但是由于光在不同介质中的传播速度不同，所以路程r

13、不相等。62真空中波长为的单色光，在折射率为n的均匀透明介质中，从A点沿某一路径传播到B点，如图2.13所示。设路径的长度为，A、B两点光振动相位差记为，则（ ）。A=3/2，=3 B=3/（2n），=3nC=3/（2n），=3 D=3/2，=3n图2.13【答案】C【解析】由图2.13知：光程差=，可得：，。63波长为的单色平行光垂直入射到薄膜上，已知n1n2，且n2n3，如图2.14所示，则从薄膜上、下两表面反射的光束与的光程差是（ ）。 图2.14A2n2eBC2n2eD【答案】B【解析】由于n1n2，且n2n3，故在薄膜上表面的反射光有半波损失，下表面没有半波损失，所以上、下两表面反射

14、光的光程差为：。64用下列各装置做牛顿环实验，下列各项不能观察到牛顿环装置是（ ）。A B C D【答案】A【解析】A项中没有空气层，无法在透镜表面形成干涉，因此看不见牛顿环。65如图2.15所示的尖劈形薄膜，右端的厚度h=0.005cm，折射率为1.5，波长=707nm的单色光以30的入射角射到劈的上表面，则在这个面上产生的明条纹数为（ ）条。图2.15AN=198 BN=201 CN=100 DN=200【答案】D【解析】由光程差公式：可知，相邻两条亮（或暗）条纹对应的薄膜的高度差为：。因此在h厚度内可能出现的条纹总数N为：条。（注：由于有半波损失，明纹数为N，暗纹数为N1）66若把折射率

15、为1.53的玻璃制成的牛顿环装置，由空气中搬入折射率为1.32的水中，则干涉条纹（ ）。A中心暗斑将变成亮斑 B将变疏C将变密 D不变【答案】C【解析】以暗环半径为例讨论:在空气中，干涉条纹半径；在水中，干涉条纹半径。显然，r空r水，即条纹将变密。67一束波长为的单色光由空气垂直入射到折射率为n的透明薄膜上，透明薄膜放在空气中，要使反射光得到干涉加强，则薄膜最小的厚度为（ ）。A/4 B/(4n) C/2 D/(2n)【答案】B【解析】该薄膜上表面的反射光有半波损失，下表面没有半波损失，所以上、下两表面反射光光程差为=2ne+/2，干涉加强必须满足条件=2k，取k=1求得薄膜的最小厚度，即为：

16、。68波长为的平行单色光由空气垂直射到折射率为n的劈尖薄膜上，则第3条明纹与第7条明纹所对应的薄膜厚度之差为（ ）。A/4 B/(4n) C/2 D2/n【答案】D【解析】相邻明纹所对应的薄膜厚度之差为，第3条明纹与第7条明纹之间相差4个间距，则所对应的薄膜厚度之差为：。69用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为的单色平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图2.16所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分（ ）。图2.16A凸起，且高度为/4 B凸起，且高度为/2C凹陷，且深度为/2 D凹陷，且深度为/4【答案】B【解析】由于相邻的两

17、条劈尖干涉明条纹的高度差为/2，且左边的厚度小，所以凸起高度为/2。【答案】C【解析】由于相邻的两条劈尖干涉明条纹的高度差为/2，图中刚好偏移一个条纹的距离，所以高度差为/2。又因为越是先达到这一高度差，条纹越往左凸，反之往右凸。图中条纹左凸，所以该处相对与纵向的其他位置更先到达这一高度差，只能是凹陷。故C为正确选项。70在迈克耳孙干涉仪的一条光路中插入一块折射率为n、厚度为d的透明薄片，则插入这块薄片使这条光路改变（ ）。A(n-1)d B2(n-1)d C2nd Dnd【答案】B【解析】设迈克耳孙干涉仪一条光路的几何路程为L，则一来一回的几何路程为2L，没加薄膜时的光程为2L，加薄膜后的光

18、程为2L-2d+2nd，故加膜前后的光程改变量为：L=(2L-2d+2nd)-2L=2(n-1)d。71若迈克耳孙干涉仪的反射镜M2平移距离为0.2708mm时，测得某单色光的干涉条纹移过1024条，则该单色光的波长为（ ）m。A4.28910-7 B5.28910-7 C6.28910-7 D7.28910-7【答案】B【解析】当移动M2时，d改变，干涉条纹移动；当M2移动的距离，视场中看到干涉条纹移动1条。若条纹移动N条，则M2移动的距离为：，则=20.270810-3/1024=5.28910-7m。72在波长为的迈克耳孙干涉仪中，移动一条光路的反射镜，若观察中移过的条纹数为N，则可以测

19、出反射镜平移的距离为（ ）。A(N-1)/2 BN/2 CN D2(N-1)【答案】B【解析】相邻亮纹所对应的距离之差为/2，则d=N/2。73根据惠更斯-菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的（ ）。A振动振幅之和 B光强之和C振动振幅之和的平方 D振动的相干叠加【答案】D【解析】惠更斯-菲涅耳原理：将波面上所有子波中心发出的子波在P点的振动叠加，得到该波面发出的波传到P点时的振动，即该波面发出的所有子波在P点引起振动的相干叠加。74波长=5000的单色光垂直照射在一缝宽a=0.30mm的单缝处，在衍射图样中，中央

20、明条纹一侧第三条暗条纹和另一侧第三条暗条纹之间的距离为10mm，则透镜焦距为（ ）m。A1.5B2.0C1.0D0.8【答案】C【解析】中央明条纹一侧第三条暗条纹和另一侧第三条暗条纹之间的距离为l=6f/a，则透镜焦距为：f=la/(6)=1010-30.3010-3/(6500010-10)=1.0。75HeNe激光器发出=6328的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝3m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样，测得两个第二级暗纹间的距离是10cm，则单缝的宽度为（ ）mm。A8.610-3 B5.010-2 C4.010-2 D7.610-2【答案】D【解析】根据暗条纹条件公式：，及，可得，单缝宽

21、度a=7.610-2mm。76单缝夫琅禾费衍射实验装置如图2.17所示，L为透镜，EF为屏幕，则当把单缝S稍微上移时，衍射图样将（ ）。图2.17A向上平移 B向下平移 C不动 D消失【答案】C【解析】平行光入射，经过透镜后在焦平面上的像不变，则衍射图样不动。77一单色平行光束垂直照射到宽度为2.0mm的单缝上，在缝后放一焦距为1.5m的会聚透镜。已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为1.5mm，则入射光的波长约为（ ）nm。A1000 B400 C500 D600【答案】A【解析】由，其中f为焦距、a为缝宽，可得入射光的波长为：nm。78天空中两颗星相对于一望远镜的角距离为3.721

22、0-6弧度，其发出的光波波长=4.5010-5cm，若能分辨出这两颗星，望远镜物镜的口径至少为（ ）cm。A14.8B13.9C50D100【答案】A【解析】根据分辨角=1.22/D，可得：D=1.22/=1.224.5010-510-2/3.7210-60.148m=14.8cm。79用一台显微镜来观察细微物体时，下列各项正确的是（ ）。A选物镜直径较小的为好（在相同的放大倍数下）B选红光光源比蓝光好（在相同的放大倍数下）C选蓝光光源比红光好（在相同的放大倍数下）D只要显微镜放大倍数足够大，任何细微的东西都可以看清楚【答案】C【解析】根据分辨率=1/=D/1.22，其中为波长，D为显微镜的有

23、效口径，则蓝光比红光的波长要小，所以蓝光比红光的分辨率大，分辨率越大能看到的物体就越小，则蓝光光源比红光光源好；显微镜的放大倍数越大，看到物体就越暗。80光学仪器的最小分辨角（ ）。A与所用光波波长成反比，与仪器孔径成正比B与所用光波波长成正比，与仪器孔径成反比C与所用光波波长与仪器孔径均成正比D与所用光波波长与仪器孔径无关【答案】B【解析】根据=1.22/D，为波长，D为孔径，可知光学仪器的最小分辨角与所用光波波长成正比，与仪器孔径成反比。81当比较两条单色的X射线的谱线时注意到，谱线A在一个晶体的光滑面成30的掠射角处给出第一级反射极大。已知谱线B的波长为0.89埃，谱线B在与同一晶体的同

24、一光滑面成60的掠射角处，给出第三级的反射极大，则谱线A的波长为（ ）埃。A1.54B1.64C1.44D1.74【答案】A【解析】X射线的光程差满足，其中d为晶格常数，为掠射角，则由题可得：2dsin30=，2dsin60=30.89，解得=1.54（埃）。82波长为的X射线以掠射角入射到间距d的晶体表面，则两反射光干涉加强的条件为（ ）。（k=0，1，2，3）A BC D2asin=(2k+1/2)【答案】B【解析】x射线以掠射角入射到间距d的晶体上，产生的光程差为2dsin，所以两反射光干涉加强的条件为：2dsin=k。83用检偏器观察某束光，如果环绕光的传播方向转动检偏器，透射光强会随

25、之变化，则该某束光为（ ）。A非偏振光B圆偏振光C面偏振光D无法确定【答案】C【解析】非偏振光和圆偏振光在转动检偏器后不会发生光强的变化，线偏振光会在某个方向无透射光，因此该光束只可能是面偏振光。84一束光垂直入射到一偏振片上，当偏振片以入射光方向为轴转动时，发现透射光的光强有变化，但无全暗情形，由此可知，其入射光为（ ）。A自然光 B部分偏振光或椭圆偏振光C偏振光 D不能确定其偏振状态的光【答案】B【解析】根据马吕斯定律：，可知，透射光的光强有变化说明入射光有偏振，无全暗情形说明入射光并不是完全偏振光。85自然光以60的入射角照射到某两介质交界面时，反射光为线偏振光，则知（ ）。A折射光为线

26、偏振光，且折射角是30B折射光为部分偏振光，折射角是30C折射光为线偏振光，折射角不能确定D折射光为部分偏振光，折射角不能确定【答案】B【解析】由反射光为线偏振光可知，入射角为布儒斯特角，根据布儒斯特定律：，可得折射光为部分偏振光，且折射角是30。86如图2.18所示，一束自然光相继射入介质和介质，介质的上下表面平行，当入射角i0=60时，得到的反射光R1和R2都是振动方向垂直于入射面的完全偏振光，则光线在介质中的折射角和介质与的折射率之比n2/n1分别为（ ）。图2.18A30； B30；1/3 C60； D60；1/3【答案】A【解析】由反射光为垂直于入射面的完全偏振光可知，入射角为布儒斯

27、特角i0，则根据布儒斯特定律：tgi0=n1/n2，i0+r0=/2，可得：r0=/6，即30；n2/n1=ctg60=/3。87有三块偏振片P1、P2、P3平行地放置如图2.19所示，P1和P3的偏振化方向互相垂直，一束光强为I0的单色自然光垂直入射到P1上，若忽略偏振片的吸收，以光传播方向为轴旋转偏振片P2时，通过偏振片P3的最大光强为（ ）。图2.19AI3max=I0/2BI3max=I0/4CI3max=I0/8DI3max=I0/16【答案】C【解析】如图2.20所示，设P1、P2、P3代表三个偏振片的偏振化方向，为P1和P2之间的夹角，自然光通过P1后光强I1=I0/2，其振动方

28、向一定平行于P1。图2.20光线通过P2后，根据马吕斯定律，光强，其振动方向一定平行P2；光线通过P3后，根据马吕斯定律，光强I3=I2cos2(90-a)，其振动方向一定平行于P3，则，由上式可以看出，当旋转P2使=45时，sin2有极值，且这个最大值为：I3max=I0/8.88一束自然光和线偏振光组成混合光，垂直通过一偏振片，以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度的最大值是最小值的5倍，则入射光束中自然光与线偏振光的强度之比最接近（ ）。A1/5 B1/3 C1/2 D2/3【答案】C【解析】根据自然光透过偏振片强度减半和马吕斯定律得：，所以，根据题意，则可得Ip=2I0，所以89两偏振片堆叠在一起，一束自然光垂直入射其上时没有光线通过，当其中一偏振片慢慢转动180时，则透射光强度发生的变化为（ ）。A光强单调增加B光强先增加，后又减小至零C光强先增加，后减小，再增加D光强先增加，然后减小，再增加，再减小至零【答案】B【解析】根据，开始时没有光线通过，把其中一偏振片慢慢转动180，则由90变为-90，所以透射光强度光强先增加，后又减小至零。90一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是（ ）。A紫光 B绿光 C黄光 D红光【答案】D【解析】根据x=f/a，同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是波长最长的光，即红光。