2018高中物理人教版高三备考强化训练43光的干涉衍射和偏振

强化训练43光的干涉衍射偏振——’17备考综合热身辅导系列山东平原一中 魏德田本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。光的干涉和衍射实验成功地证明了光具有波动性，并推动了光的波动学说的发展.光的电磁说揭示了光现象的电磁本质.通过本训练点，可以了解光的干涉现象及其常见的应用，了解光的衍射现象；知道光谱及光谱分析；了解各种电磁波产生机理、特点及应用；理解光的电磁本性，提高我们处理此类问题的能力。全卷20题，总计100分，选做题10道备用。一、解题依据欲解决此类问题，试归纳以下几条“依据”：㈠双缝干涉：九TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"⑴明纹：Ar=+k•九,（k=0,1,2, ）；暗纹：Ar=±（2k-1）•,（k=1,2,3 ）,L,, 2k-1L\o"CurrentDocument"⑵明纹坐标：x=±k--X,（k=0,1,2,....*.；.）暗纹坐标：x=± 小,d 2d（k=1,2,3……）。⑶条纹间距：Ax=LX.d㈡薄膜干涉：一，、、 ，LX⑴条纹间距：Ax/=—•—，其中，d、L分别为劈尖（劈形薄膜）的高度（勾）、斜d/2n 一边长度（弦），X、n为“相干光”的波长、薄膜介质的折射率，与双缝干涉意义有所不同。⑵移动方向：当d增大时，不仅条纹变窄，而且“条纹组”向劈尖（棱）一侧移动；・・ ・・ ・・・・・・・・・・反之，亦反之。*3）条纹的变化：“薄处”显“厚纹”，则待测平面“凹陷”；“厚处”现“薄纹”，则“凸起”。试简述为：“薄隐厚凹，厚现薄凸”。••••••••*㈢⑴“增透膜”：其作用为减少反射增加透射，“膜厚”h=九/4=XJ4n,X、X0分别为“增透光”（如绿光等）在薄膜、真空中的波长，n为薄膜介质的折射率。*2）“增反膜”：与前相反，其作用为增加反射减少透射。“膜厚”h=X/2=XJ2n,X、X0分别为“增反光”（如紫外线）在薄膜、真空中的波长，n为薄膜介质的折射率。㈣光的衍射：明显衍射条件为：小孔或障碍物的尺寸比波长小，或二者相差不多。㈤光的偏振：光振动方向与“偏振片”偏振化方向一致时，光可以通过起（或检）偏器。㈥波长、波速和频率的关系：即v=vX。

精选习题㈠选择题（每小题5分，共60分）图-4.（17全国I）（1）图-4A.改用红色激光 B.改用蓝色激光C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动.（17北京）物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图-1所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为丸1和丸2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到丸1和丸2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（）图-1A.天线发出的两种无线电波必须一样强B.导航利用了丸1与丸2两种无线电波之间的干涉C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合3.（15新课标II）如图-2,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为仇经折射后射出a、b两束光线，则（ ）图-2图-2A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使。角逐渐变大，则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距（16上海）在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则（ ）（A）中间条纹间距较两侧更宽（B）不同色光形成的条纹完全重合（。双缝间距离越大条纹间距离也越大（D）遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹（14浙江）关于下列光学现象，说法正确的是（）A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽6（14四川）电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是（）A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同.（17全国n）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）A.改用红色激光 B.改用蓝色激光C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动.（14江苏）某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到甲图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图-3所示。他改变的实验条件可能是（）图-3A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源（15扬州）A⑴下列说法中正确的是（ ）A.做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关B.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象C.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用10cm长的细线和小铁球（14成都摸底）关于光现象，下列说法正确的是（ ）A水面上的油膜呈现彩色，这是光的干涉现象B一束白光通过三棱镜后形成彩色光带，这是光的全反射现象C用光导纤维传播信号，利用了光的衍射D用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，利用了光的偏振（14日照一中）下列说法中正确的是（ ）A.光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理B.物体做受迫振动的频率等于物体的固有频率C.光的偏振现象说明光波是横波D.在玻璃幕墙表面镀一定厚度的金属氧化物，利用衍射现象使外面的人在白天看不到幕墙里面的情况（14临川二中）关于振动和波动，下列说法正确的是（ ）A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象B.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰

C.无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱D.一个单摆在海平面上的振动周期为T,那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定变大_ _T , FE.根据单摆的周期公式T=2九’一，在地面附近，如果lT0，则其周期TT0gF.利用红外摄影可以不受天气（阴雨、大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物㈡填空题（共40分）（15江山模拟）（5分）某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中.已知双缝间距离为小双缝到毛玻璃屏间距离为L,实验时先移动测量头（如图-4A所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的第1条明条纹中心（如图-4B所示），并记下游标卡尺的读数X1,然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹中心并记下游标卡尺的读数x7.贝U实验中所用单色光的波长为2（用字母d、L、X1、X7表示）；如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图-4C所示，则在这种情况下波长的测量值一实际值.（填“大于”、“小于”或“等于”）图-4（16江苏）（8分）杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的相同.如图-5所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，相同.如果放置光屏，在（选填“A”“B”或"C”）点会出现暗条纹.在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长后5.89X10V:m双缝间的距离d=1mm,双缝到屏的距离l=2m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距.图-5图-5（15新课标I）（5分）在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间是四X]与绿光的干涉条纹间距4x2相比△X] △x2（填“>”“〈”或“=”）。若实验中红光的波长为630皿双缝到屏幕的距离为1m,测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.591^则双缝之间的距离为—mm。（14东城联考）（6分）用双缝干涉测光的波长，实验装置如图-6甲所示.已知单缝与双缝的距离L1=60mm,双缝与屏的距离L2=700mm,单缝宽（=0.10mm,双缝间距d2=0.25mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心（如图-6乙所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度.（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图-6丙所示，则对准第1条时读数％1=mm,对准第4条时读数x2=mm,相邻两条亮纹间的距离必=mm.（2）计算波长的公式后;求得的波长值是 nm（保留三位有效数字）.流光片通普厚缝，光筒常光源『j11口 图-6（14徐州一中（4分）光传感器可用来测量光屏上光强分布.分别用单缝板和双缝板做了两组实验，采集到下列两组图像，则甲图所示为光的现象；乙图反映了光的现象的光强分布.图-7（15江苏）（4分）用2106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的倍.用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时（选填“容易”或“不容易”）发生衍射.（14上海）（4分）如图-8,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。（12江苏）（4分）如图-9所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q,A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧.旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是 .A.A、B均不变 B.A、B均有变化C.A不变，B有变化 D.A有变化，B不变图-9（三）选做题（14洛阳联考）下列说法中正确的是（）A.当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长B.在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度C.。、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，。光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断。光的折射率比b光的大

D.肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的（15宿迁）关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是上甲 乙 丙甲 乙 丙图-10A.甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的B.乙图中，演示简谐运动的图像实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大C丙图中，可利用薄膜干涉检查样品的平整度D.T图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相差越大，振幅越大（13大纲版）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旧光照射在肥皂膜上出现彩色条纹（14全国）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0.350加,则双缝的间距为（）A.2.06X10-7m B.2.06X10-4mC.1.68X10-4m D.1.68X10-3m（14杭州学军中学）下列说法正确的是（）A.光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象B.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象C.门镜可以扩大视野时利用了光的干涉现象D.照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象26.（13大纲版）下列现象中，属于光的衍射现象的是（ ）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.日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹

27（13上海）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（）B.强度不同D.频率不同B.强度不同D.频率不同C.振动方向不同（15苏州）下列说法正确的是 ▲A.光的偏振现象说明光是一种纵波B.当波的波长比障碍物的尺寸大时，能产生明显的衍射现象C.当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低D.电磁波由真空进入玻璃后频率变小（14襄阳五中）下列说法正确的是（ ）A.只要质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律，那么它的运动就是简谐运动。B.摄了影机镜头镀膜增透是利用光的衍射特性。C.利用电磁波的多普勒效应可以算出星球靠近或远离我们的速度。D.彩虹现象与光的全反射的有关。E.全息照相利用了激光的干涉原理。（15绵阳三诊）下列说法正确的是（）A.水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象B.紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应C,红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小D.观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率与波源频率相同三、参考答案㈠选择题.【答案】ACD【解析】：根据双缝干涉条纹间距公式Ax=二人知，增大入射光的波长、减小双缝间d距，以及增大屏幕与双缝的距离，可以增大条纹的间距，由于红光的波长大于绿光的波长，可知换用红色激光可以增大条纹间距，故ACD正确，BE错误.故选:ACD..【答案】C【解析】：A、干涉要求两波源的频率相同，而强度没有要求，不必一样强，故A错误；B、由于无线电波以光速传播，根据°=6知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，导航也没有利用入1与入2两种无线电波之间的干涉。故B错误.C、空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍.所以两种电波的干涉强弱分布是固定的，而且口92,所以两种干涉分布不重合，不过中垂线都是加强点，故C正确，D错误.故选:C..【答案】ABD【解析】由图可知：玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率,在真空中，a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使。角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确；a光的波长小于b光的波长，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E错误。.【答案】D【解析】据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色光干涉条纹；分布位置不同，因此选项B错误；由公式A=l•九可知双缝距离d越大，干涉条纹间距越小，故选项C错误;遮住一d条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确。.【答案】选C、D。【解析】光在介质中的传播速度v=.，其中n是折射率，由于蓝光折射率大于红光折射n率,所以蓝光传播速度比红光慢,A项错误;光从光密介质向光疏介质传播时，可能发生全反射，所以B项错误;视深h和实际深度H关系为h=—,所以鱼的实际深度比看到的要深,Cn项正确；条纹间距Ay=l九，由于红光波长大于蓝光波长，所以红光得到的条纹间距更宽,Dd项正确。.【答案】选C。10【解析】电磁波是一种波,波能发生干涉、衍射现象A错误。遥控器通过发出的红外线来遥控电视,而非紫外线,B错误。地面监测站发出电磁波,由于多普勒效应,地面监测站接收到的反射波的频率也会发生相应的变化，根据这种变化可以确定遥远天体相对于地球的速度,C正确。光在真空中的传播速度是一个定值,与惯性参照系的选取无关,D错误。.【答案】ACD【解析】根据条纹间距表达式Ax=5才可知：因红光的波长大于猱光的波长，则改用红色激光可增大条纹间距，选项A正确j因蓝光的波长小于绿光的波长，则改用蓝色激光可减小条纹间距，选项B错误j瀛小双缝间距4可增加条纹间距，选项C正确/将屏幕向远离双缝的位置移动，即增加1可使条纹间距变大，选项口正确j光源与双舞间的距离不影响条纹间距，选项E错误j故选ACD。.【答案】选Bo【解析】根据Ax二l九，其中I是双缝到光屏之间的距离,d是双缝之间的距离,人是波d长，又c=Av,v是频率,B选项正确。.【答案】BC【解析】A、做简谐运动的质点，其振动能量由振幅决定，故A错误；B、泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故B正确；C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关，故C正确；D.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用100cm长的细线和小铁球，故D错误。故选：BC。.【答案】A【解析】A、水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象形成的，说明了光是一种波.故A正确；B、当太阳光经过三棱镜后，由于三棱镜对这七种色光的折射率不同，从而会分解成七种单色光，这是光的色散现象，故B错误；C、用光导纤维传播信号，利用光的全反射，故C错误；D、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故D错误；故选A.【答案】AC【解析】A、光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，故A正确；B、物体做受迫振动的频率等于物体的驱动力的频率，当等于固有频率时，出现共振现象，故B11

错误；C、光的偏振现象说明光波是横波，故C正确；D、表面镀一定厚度的金属氧化物，利用干涉现象使外面的人在白天看不到幕墙里面的情况，故D错误；故选：AC.【答案】BDF【解析】A、太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的折射现象，故A错误；B、在照相机镜头前装上一个偏振滤光片，利用光的偏振原理，当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过.拍摄日落时水下景物时为了使照片清楚，故B正确；C、无线电波的发射能力与频率成正比，频率越高发射能力越强，故C错误；D、单摆的周期公式T=2n■—,其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一g定大，故D正确；E、根据单摆的周期公式T=2nJ一，在地面附近，如果l-8,则重力g加速度变化，故E错误；F、因为红外线比可见光波长长，更容易发生衍射，则容易绕过障碍物，故F正确.故选BDF㈡填空题.【答案】八，7；“；大于。6Lx-x L【解析】两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为：Ax二十丁而根据Ax=7九，得：7-1 d九二d（x-xJ作图如右图所示：6L三角形中斜边最长，故如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，干涉条纹的间距的测量值偏大；.【答案】频率;C；1.178X10-2m。【解析】只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象；只有波峰与波谷相遇处才是振动减弱点，也就是出现暗条纹处；相邻亮条纹的中心间距Ax=-入，由题意知，亮条纹的数dnlI目n=10,解得L=2，代入数据得L=1.178x102m。d.【答案】＞；0,300。【解析】光的双缝干涉条纹间距Ax二L•九（人为光的波长，L为屏与双缝之间距离，dd为双缝之间距离），红光波长长人灯＞人幺,,所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即4x＞△红绿 11210.5mm L.x2,条纹间距根据数据可得以二—二2.1mm=2.1110-3m，根据以二N尿可得d 九，代入数值得：d=3.00X10-4m=0.300mm。Ax.【答案】(1)2.1917.8681.893(2)7Ax676【解析】(1)对准第1条时读数x1=(2+0.01x19.1)mm=2.191mm,对准第4条时读数x一一xx2=(7.5+0.01x36.8)mm=7.868mm,相邻两条亮纹间的距离Ax=4_产1+93mm.(2)由条纹间距Ax=d可得计算波长有力=牛，代入数据解得加6.76x10-7m=676m.d L〜2.【答案】衍射；干涉。【解析】由于单缝衍射条纹中间亮，两边暗，知光强中间高，两边低.故甲图为单缝衍射现象.双缝干涉条纹等亮度，知一条反映了双缝干涉现象的光强分布.故答案为：衍射，干涉.【答案】1.5；不容易。1解析】根据/=上，在传播过程中，频率保持不变，所以&=乜=1一5；根据波长越长越容易发生衍射f 七%所以用超声波遇到结石时，不容易发生衍射..【答案】减小，光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多。【解析】缝宽增加，衍射条纹间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显。光的衍射现象表明，光不沿直线传播,光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。加.【答案】C【解析】旋转偏振片P,A处得到的是始终强度相同的偏振光，偏振光再经过偏振片，在B处的光强随着P转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为0.㈢选做题.【答案】AC【解析】声波从空气中传入水中时，频率不变，波速增大，由v=f得波长变长，选项A正确;在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速度是两个运动形式的速度，两者不存在联系，选项B错误；a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，由13Av=d知，a光的波长小，频率大，折射率大，选项C正确；肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，选项D错误..【答案】C【解析】A、沙漠中的“蜃景”现象，是光的全反射现象引起的，故A错误；B、演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故B错误；C、利用薄膜干涉，由薄层空气的两表面反射光，频率相同，从而进行相互叠加，达到检查样品的平整度的目的，故C正确；D、由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，故D错误。故选：C.【答案】选B。【解析】光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时，光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光