1、第四章第四章 光光 （B）卷）卷 1.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高.“浸没式 光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率 的技术.如图所示， 若浸没液体的折射率为 1.44， 当不加液体时光刻胶的曝光波长为 193 mm， 则加上液体时光刻胶的曝光波长变为( ) A.161 nm B.134 nm C.93 nm D.65 nm 2.一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线 分为ab、两束，如图所示。下列说法正确的是( ) A、ab、光在涂层表面一定不会发生全反射 B、在真空中
2、用同一装置进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距大于 b 光的条纹间距 C、在玻璃中 a 光的传播速度大于 b 光的传播速度 D、在真空中，遇到障碍物时 a 光更容易产生明显的衍射现象 3. 12 O O是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,AB、 是关于 12 O O对称且平行的两束不同 单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,MN是垂直于 12 O O放置的光屏,P 是屏上 的一个光斑,根据该光路图,下列说法正确的是( ) A.在玻璃中,A 光的波长比 B 光的波长短 B.在真空中,A 光的频率比 B 光的大 C.A 光的光子动量比 B 光的小 D.通过同一双缝干涉装置,A 光的干涉条纹
3、间距比 B 光的小 4.如图所示,一足够大的水池内盛有某种透明液体,液体的深度为 H,在水池的底部放一点光源 S,其中一条光线以 1 30入射角射到液体与空气的界面上,以折射角 2 45发生折射.则 ( ) A.液体的折射率为 2 2 B.光从液体射向空气,光波的波长变短 C.液体表面亮斑的面积为 2 3 H D.光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为 45 5.如图所示，圆心为 O、半径为 R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从 P点垂直界面 入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角60时，光线从玻璃砖圆形表面 出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为 c，则（ ） A.玻璃砖的
4、折射率为 1.5 B.OP之间的距离为 2 2 R C.光在玻璃砖内的传播速度为 3 3 c D.光从玻璃到空气的临界角为 30 6.光导纤维由很细的内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯和外套 的界面发生全反射,如图所示.为了研究简单,现设外套为空气,内芯的折射率为 n,一束光线由 空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射.若在真空中的光速为 c,则光线通过长为 L 的光导纤维所用的时间为( ) A. L c B. nL c C. 2 n L c D. L nc 7.下列说法中正确的是( ) A.用光导纤维束传送图像信息,应用了光的全反射现象 B.通过两支夹紧的笔杆
5、间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的偏振现象 C.用三棱镜观察太阳光利用了光的干涉 D.肥皂泡在阳光下出现彩色条纹,这是光的衍射现象 8.平行板玻璃砖横截面如图，上、下表面足够大，在该截面内有一束复色光从空气斜射到玻 璃砖的上表面，从下表面射出时分为ab、两束光，则( ) A.在玻璃中传播时， a光的传播速度较大 B.分别通过同一双缝干涉装置， a光的相邻亮条纹间距大 C.以相同的入射角从水中斜射入空气， a光的折射角大 D.增大入射光在上表面的入射角，可能只有一种光从下表面射出 9.下列关于光的说法中正确的是( ) A.分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验,相邻红光干涉条纹间距小
6、于相邻紫光干涉条 纹间距 B.雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象 C.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象 D.医学上用光导纤维制成内窥镜,用来检查人体内脏器官的内部,它利用了光的全反射原理 10.关于衍射，下列说法正确的是( ) A.光的衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果 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 11.下列说法正确的是( ) A.只有频率相同、相位差恒定的两束光才能产生明显的衍射现象 B.两只完全相同的灯泡发出的两束光能产生稳定的干涉现象 C.如果光的波长与障碍物的尺寸相差不多，则能产生明显的衍射现象
7、 D.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽 12.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将实验器材按要求安装在光具座上,如图甲所示。在 实验前已获知的数据有:双缝的间距为 0.5mmd ,双缝到屏的距离为0.500mL 。 (1)分别选用红色滤光片和蓝色滤光片做实验,得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅,其中 用红色滤光片做实验得到的干涉图样是_; A. B. C. D. (2)一同学用某种单色光照射双缝得到的干涉图样如图乙所示,分划板在图乙中 A 位置时游标 卡尺读数为 11.1 mm,在 B 位置时游标卡尺的示数如图丙所示,则在 B 位置时游标卡尺的读数 为_mm,单色光的波长为_m;(结果保留三位
8、有效数字) (3)另一同学按实验要求安装好器材后,观察到明显的干涉现象,若他对实验装置改动后,在屏 上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,此改动可能是_。 A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B.仅将单缝向远离双缝方向移动少许 C.仅将单缝与双缝的位置互换 D.仅将红色滤芯光片换成绿色滤芯光片 答案以及解析答案以及解析 1.答案：B 解析：加上液体时光刻胶的曝光波长 v f ，光在液体中的传播速度为 c v n ，不加液体时 有 0 cf，联立可得 0 193 nm134 nm 1.44n ，故 B 正确. 2.答案：A 解析：、 光在涂层表面的入射角等于在玻璃砖上表面的折射角， 由光路可
9、逆性可知，、 光在涂层表面一定不会发生全反射，故 A 正确； 光的折射率大，频率大，则波长小，根据知，光的条纹间距小于光的条纹 间距，故 B 错误； 光路图如图所示，在玻璃砖上表面折射时，光的偏折程度较大，则光的折射率较大， 由知，在玻璃中光的传播速度小于光的传播速度，故 C 错误； 光的波长较长， 波动性较强， 遇到障碍物时光更容易产生明显的衍射现象， 故 D 错误。 3.答案：C 解析： 由题图可知,光线通过玻璃体后,A 光的偏折程度比 B 光的小,则玻璃体对 B 光的折射率 大于对 A 光的折射率,由折射率越大光的频率越高可知,B 光的频率大于 A 光的频率,B 错误; 光的频率越小,则
10、波长越长,故A光的波长比B光的波长长,故A错误;根据 h p c 可知,光子的 频率越大,则动量越大,故 A 光的光子动量比 B 光的小,故 C 正确;根据 l x d 可知,通过同一 双缝干涉装置,光的波长越长,则干涉条纹间距越大,即 A 光的干涉条纹间距比 B 光的大,故 D 错误. 4.答案：D 解析：由折射定律可知,液体的折射率 2 1 sin 2 sin n ,选项 A 错误;光从液体射向空气,频率和 周期不变,由 c v n 知,波速变大,由 v f 可知,光波的波长变长,选项 B 错误;根据 1 sinC n ， 可得45C ,即光线从液体射向空气发生全反射时的临界角为 45 ,
11、则液体表面亮斑的面积 222 (tan45 )SrHH,选项 C 错误,D 正确. 5.答案：C 解析：ABD、根据题意可知，当光线从 P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生 全反射，如图甲所示； 当入射角60时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行，则光线折射光线与 垂直于OP的夹角相等，故光路如图乙所示。 对图甲根据全反射的条件可得： 1 sin OP C nR 对图乙根据折射定律可得： sin sin n 其中 22 sin OP OPR 联立解得： 3 3 OPR，3n ，临界角为： 3 sin 3 Carc，故 ABD 错误； C.光在玻璃砖内的传播速度为： 3 3 c
12、 vc n ，故 C 正确。 故选 C。 6.答案：C 解析：一束光线由空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射,设临界角为 C,取一段 近似可看成直线的光导纤维,光通过长度为 L 的光导纤维时的路程 sin L s C ,光导纤维内芯的 折射率为 n,则光在光导纤维中传播的速度 c v n ,又由于 1 sin n C ,所以光线通过长为 L 的光 导纤维所用的时间 2 sn L t vc ,故 C 正确,A、B、D 错误. 7.答案：A 解析： 用光导纤维束传送图像信息,这是应用了光的全反射现象,选项 A 正确;通过两支夹紧的 笔杅间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹,这是光的衍射现
13、象,选项 B 错误;用三棱镜观 察太阳光利用了光的折射引起的色散现象,选项 C 错误;肥皂泡在阳光下出现彩色条纹,这是 光的干涉现象,选项 D 错误. 8.答案：AB 解析：在入射点做法线，连接出射点和入射点，可知 a光折射角较大， b光折射角较小。 据 sin sin i n r 知玻璃对 a光的折射率小于对 b光的折射率， 据 c v n 知在玻璃中传播时， a光 的传播速度较大， A 正确； 折射率较小的 a光波长较长， 据双缝干涉条纹间距公式 L x d 知， a光的相邻亮条纹间距较大，B 正确；据 sin sin i n r 知折射率较小的 a光由水中斜射入 空气时折射角小，C 错误
14、；光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可 逆知光一定能从下表面射出，D 错误。故选 AB。 9.答案：CD 解析： A、 条纹间距与波长成正比， 所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距， A 错误； B、雨后天空出现的彩虹是光的折射现象，B 错误； C、水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，C 正确； D、医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部。它利用了光的全反射原 理，D 正确； 故选：CD。 10.答案：AB 解析：光的衍射图样是光波的叠加现象，双缝干涉中光通过三个狭缝时均发生衍射现象，一 般来说既有干涉又有衍射，AB 正确。一切波都能发生衍射，但
15、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，CD 错误。 11.答案：CD 解析：频率相同、相位差恒定是光发生干涉的条件，不是发生明显衍射的条件，A 错误。即 使是同一光源上不同部分发出的光， 也不一定能发生稳定的干涉， 更不用说是两个独立的灯 泡发出的光了，B 错误。发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相差不太 大，或者比光的波长小，当光的波长比障碍物或孔的尺寸大时，衍射会更明显，因此 C 正 确。由泊松亮斑形成原理知 D 正确。 12.答案：(1)A (2)15.6; 7 6.43 10 (3)D 解析：(1)干涉图样应是间距相等明暗相间的条纹,由于红光的
16、波长比蓝光的波长长,根据 L x d 可知,红光的干涉图样的条纹间距更大,A 正确。 (2)根据游标卡尺读数规则知读数为15mm 6 0.1mm15.6mm ;根据条纹间距公式 L x d 可知,得波长 d x L ,由题图乙可知,AB、之间共有 7 个条纹间距,故相邻两条亮条 纹中心间的距离 15.611.1 mm0.643mm 7 x ,将以上数据代入得 33 7 0.5 100.643 10 m6.43 10m 0.500 d x L 。 (3)对实验装置改动后,在屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可知相邻两亮条 纹中心的间距减小, L x d ,仅将滤光片移至单缝和双缝之间,L、与 d 都不变,则x不变, 故 A 错误;仅将单缝向远离双缝方向移动少许,L、与 d 都不变,则x不变,故 B 错误;仅将单 缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,故 C错误;仅将红色滤光片换成绿色滤光片, 减小,L 与 d 都不变,则x减小,故 D 正确。