11-19年高考物理真题分专题汇编之专题100.光的干涉、衍射和偏振

第第 100 节节光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振 1. 2011年上海卷年上海卷 21如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中 心出现了一个亮斑。这是光的（填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象， 这一实验支持了光的(填“波动说”、“微粒说”或“光子说”)。 答案：衍射，波动说。 解析：本题考查光的衍射现象。该图片中的亮斑为“泊松亮斑”，从图看亮条纹为从里向外越来越窄， 越来越暗，为典型的衍射条纹，故这是光的衍射现象。光的衍射现象是光的波动性的独有特征，故 该实验支持了光的波动说。 2.2014 年物理上海卷年物理上海卷 26. (4 分)如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条 纹间距将（选填：“增大”、“减小”或“不变”） ； 该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有 在情况下，光才可以看作是沿直线传播的。 【答案】减小；光的波长比障碍物小得多 【解析】根据条纹间距由 d、L 和波长决定可知，增加缝 宽，可以使条纹间距离减小；光遇到障碍物时，当障碍 物的尺寸与波长接近时，会发生明显的衍射现象，当障碍物较大时，光近似沿直线传播。 3. 2013 年上海卷年上海卷 3白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的 A传播速度不同B强度不同C振动方向不同D频率不同 答案：D 解析：白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的频率不同。 4. 2013 年全国卷大纲版年全国卷大纲版 14下列现象中，属于光的衍射的是 A雨后天空出现彩虹B通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C海市蜃楼现象D日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 答：B 解析：雨后天空出现彩虹和海市蜃楼是光的折射现象；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍 射，B 对；日光照射肥皂膜出现的彩色条纹是薄膜干涉。 白 单缝 激光器 5. 2012 年理综全国卷年理综全国卷 16.在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方 法有 A.改用红光作为入射光B.改用蓝光作为入射光 C.增大双缝到屏的距离D.增大双缝之间的距离 【解析】根据双缝干涉实验条纹间隔公式， d L x ，红光比黄光波长大，所以 A 正确；增大双 缝到屏的距离即增大 L，所以 C 正确。 【答案】AC 6. 2014 年理综大纲卷年理综大纲卷 17在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为 589nm 的光，在距双缝 1.00m 的屏上形成干涉图样。 图样上相邻两明纹中心间距为 0.350cm，则双缝的间距为() A2.0610 7m B2.0610 4m C1.6810 4m D1.6810 3m 【答案】C 【解析】双缝干涉相邻条纹间距，则 d l x ，则m10681m 10350 105891 4 2 9 . .x l d ， 选项 C 正确 7. 2012 年上海卷年上海卷 2下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（） （A）甲为紫光的干涉图样（B）乙为紫光的干涉图样 （C）丙为红光的干涉图样（D）丁为红光的干涉图样 答案：B 解析：当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的，而通过单缝时的图案是中间宽两边窄的衍 射图样，因此甲、乙为干涉图案；而丙、丁为衍射图案。并且红光的波长较长，干涉图样中，相邻 条纹间距较大，而紫光的波长较短，干涉图样中相邻条纹间距较小，因此 B 选项正确。 8. 2011 年理综天津卷年理综天津卷 6甲、乙两单色光分别通过一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离 为x，若x甲x乙， 则下列说法正确的是 A甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生 （A） （B） （C） （D） B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 答：B D 【解析】偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，A 错；由x甲x乙， d L x 可知甲光的波长大于乙光，B 正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C 错； 波速与波长之间同步变化，D 正确。 9.2016 年天津卷年天津卷 2、右图是 a、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则 A、在同种均匀介质中，a 光的传播速度比 b 光的大 B、从同种介质射入真空发生全反射时 a 光临界角大 C、照射在同一金属板上发生光电效应时，a 光的饱和电流大 D、若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生 a 光的能级能量差大 【答案】D 【解析】由图可知 a 光的干涉条纹间距小于 b 光，根据 d L x 可知，a 光的波长小于 b 光的波长， a 光的频率大于 b 光的频率，a 光的折射率大于 b 光的折射率， 则根据 v c n 可知， 在同种均匀介质中， a 光的传播速度小于 b 光的， 选项 A 错误；根据 n C 1 sin 可 知，从同种介质射入真空发生全反射时 a 光临界角小，选项 B 错误；发生光电效应时，饱和光电流 与入射光的强度有关，故无法比较饱和光电流的大小，选项 C 错误；因 a 光的频率较大，故若两光 均由氢原子能级跃迁产生，产生 a 光的能级能量差大，选项 D 正确；故选 D。 10.2018 年北京卷、年北京卷、15用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤 光片后（ D） A干涉条纹消失B彩色条纹中的红色条纹消失 C中央条纹变成暗条纹D中央条纹变成红色 解析：当用白光做双缝干涉实验时，频率相同的色光相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央 形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝 后相互叠加干涉， 在光屏上形成红色干涉条纹， 光屏中央为加强点， 所以中央条纹变成红色亮条纹， 故选项 D 正确，ABC 错误。 11.2017 年浙江选考卷年浙江选考卷 16.图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝 S1和 S2间距为 0.80mm，双缝到屏的距离为 0.80m，波长为 500nm 的单色平行光垂直入射到双缝 S1和 S2上，在屏 上形成干涉条纹，中心轴线 OO上方第一条亮纹中心位置在 P1处，第三条亮纹中心位置在 P2处， 现有 1 号、2 号虫子分别从 S1和 S2出发，以相同速度沿垂直屏方向飞行，1 号虫子到达屏后，沿屏 a 光的干涉图样 b 光的干涉图样 a 光屏 b 第 21 题图 1 0 4 5 4 45 0 5 0 第 21 题图 2 细丝 第 21 题图 3 D h 平面镜 单缝 滤光片 光屏 直线爬行到 P1，2 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 P2，假定两只虫子爬行速度均为m/s10 3- ，正 确的是： A.1 号虫子运动路程比 2 号短 B.两只虫子运动的时间差为 0.2s C.两只虫子运动的时间差为 1.0s D.已知条件不够，两只虫子运动的时间差无法计算 【答案】AB 【解析】根据双缝干涉相邻亮纹间距公式 d L x 得出，相邻亮条纹间距为 5mm，则得出 P1P2在 屏幕上的坐标分别为 0.5mm，1.5mm，那么 1 号虫子从 S1到 P1的路程为 800.9mm，2 号虫子从 S2 到 P2的路程为 801.1mm，故 A 正确，已知路程差为 0.2mm 可以得出时间差为 0.2s，故 B 正确；C、 D 错误。 12.2018年浙江卷（年浙江卷（4月选考）月选考）21（4分）【加试题】（1）细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同 条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝和细丝，在光屏上形成的衍射图样如 图1中a和b所示。 已知细 丝的直径为 0.605mm，现用螺旋测 微器测量细丝的直 径，如图2所示，细丝 的直径为 _0.9961.000_mm。 图1中的_ a _（填“a”或“b”）是细丝的衍射图样。 （2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面 镜的放置如图3所示，白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为的单色光照射单缝，能在光屏上观察 到明暗相间的干涉条纹。小明测 得单缝与镜面延长线的距离为h， 与光屏的距离为D，则条纹间距 x=_ 2 D h _。随后小明撤去 平面镜， 在单缝下方A处放置同样 的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上_不能_（填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。 解析： （1）根据螺旋测微器的读数规则，可知固定刻度的 1mm 刻度已出，估计到 0.001mm ， 读数为 1.000mm。 由 a 和 b 图比较可知衍射 b 明显，细丝越细，衍射越明显，故 a 图是细丝 II 的衍射图样。 S1 S2 OO P1 P2 （2）平面镜反射可以等效看成是从单缝及其在平面镜中的虚像发出的两列光干涉，即间距 为 2h 的两条双缝干涉，所以 h D d D x 2 。 虽然，在单缝下方 A 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，但白炽灯的光通过滤光片后直 接通过双孔不能形成稳定的相位差，并不成为相干光。干涉的条件是频率相等，振动方向相 同，相位差恒定，而光波是概率波，随机发射，即使两个光源同时打开也不能保证相遇的两 光波一定是恒定相位差。一定要用一分为二的方法获得相干光，所以，双缝干涉实验需要在 双缝前再加一条单缝。 13.【2019 年物理北京卷】利用图 1 所示的装置（示意图） ，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得 到如图 2 中甲和乙两种图样。下列关于