（講練測）高考物理一輪復習 專題53 光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象（測）（含解析）-人教版高三全冊物理試題

專題53光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象（測）【滿分：110分時間：90分鐘】一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個選項中．1~8題只有一項符合題目要求；9~12題有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。）1．下列說法正確的是：（）A．自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能獲得偏振光B．只要聲源在運動，觀察者總是感到聲音的頻率變高C．全息照片往往用激光拍攝，主要是利用了激光的高相干性D．將兩個固有頻率相同的音叉稍稍間隔一點距離并列放置，敲擊其中一個音叉后用手將它按住，讓它停止振動，卻能聽到未被敲擊的音叉發(fā)出聲音，這是聲波的干涉現(xiàn)象【答案】C【名師點睛】題考查生活中的光學及聲音現(xiàn)象，要知道自然界中的反射光等均屬于偏振光；只有聲源相對觀察者在運動時才能感到頻率變化；激光具有相干性；相同頻率的物體可以產(chǎn)生共振現(xiàn)象，要學會注意觀察總結(jié)并能會解釋相關(guān)現(xiàn)象。2．關(guān)于光的現(xiàn)象，下列說法正確的是：（）A．波源與觀察者發(fā)生相對運動時，聲波會產(chǎn)生多普勒效應，光波不會產(chǎn)生多普勒效應B．無影燈利用的是光的衍射原理C．陽光下肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的薄膜干涉現(xiàn)象D．雨后的彩虹是光的干涉現(xiàn)象【答案】C【解析】波源與觀察者發(fā)生相對運動時，聲波會產(chǎn)生多普勒效應，光波也會產(chǎn)生多普勒效應．故A錯誤；光源較大時，本影很小，無影燈是利用光的直線傳播原理制成的．故B錯誤；肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)彩色條紋是肥皂膜內(nèi)外反射的光線，相互疊加產(chǎn)生的現(xiàn)象，這是光的干涉造成的．故C正確；雨后的彩虹是光的折射現(xiàn)象，不是干涉現(xiàn)象．故D錯誤．故選C?！久麕燑c睛】本題主要考查的是光的多普勒效應、光的干涉與衍射以及光沿直線傳播現(xiàn)象的應用；此題涉及的光學知識比較多，是一道綜合性的題目，但是難度不大。3．下列說法正確的是：（）A、光纖通信依據(jù)的原理是光的折射，且內(nèi)芯比包層的折射率大B、光的色散現(xiàn)象表明了同一介質(zhì)對不同色光的折射率不同，但各色光在同一介質(zhì)中的光速相同C、用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象D、照相機的鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象【答案】D【名師點睛】本題中泊松亮斑與光導纖維學生容易接受并掌握的知識點，理解利用薄膜干涉檢查光學平面的平整程度和增透膜的原理是該題的關(guān)鍵。4．有關(guān)光現(xiàn)象的應用技術(shù)，下列敘述中不正確的是：（）A．立體電影的制作與觀看是應用光的偏振現(xiàn)象B．相機鏡頭表面鍍上一層增透膜是應用光的衍射現(xiàn)象C．光導纖維是應用光的全反射原理D．利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離【答案】B【解析】立體電影是應用了兩個偏振片，是光的偏振現(xiàn)象，故A正確；照相機鏡頭上的增透膜，是利用光的干涉原理，對反射光進行振動減弱，從而導致透射光增加，故B錯誤；用光導纖維束傳送圖象是利用光的全反射，故C正確；激光方向集中，也就是平行度好，可用于測量月球到地球的距離，故D正確。本題選擇錯誤的，故選B?！久麕燑c睛】檢查光學平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象；增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象；光導纖維傳播信號是光的全反射應用；過三棱鏡在屏上出現(xiàn)彩色條紋是光的折射色散現(xiàn)象，從而即可各項求解。5．如圖所示為一顯示薄膜干涉及現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈．往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到干涉圖象應是圖中的：（）A．B．C．D．【答案】D【名師點睛】該實驗通過光在膜的前后表面的反射光在前表面疊加，形成干涉，產(chǎn)生干涉條紋，路程差為半波長的偶數(shù)倍，出現(xiàn)明條紋，路程差為半波長的奇數(shù)倍，出現(xiàn)暗條紋．6．把一個凸透鏡的彎曲表面壓在另一個玻璃平面上，讓單色光從上方射入，這時可以看到亮暗相間的同心圓環(huán)，對這些亮暗圓環(huán)的相關(guān)闡釋合理的是：（）A．遠離中心點處亮環(huán)的分布較疏B．用白光照射時，不會出現(xiàn)干涉形成的圓環(huán)C．是透鏡曲面上反射光與透鏡上方平面上的反射光干涉形成的D．與同一亮環(huán)相對應的空氣薄膜的厚度是相同的【答案】D【解析】遠離中心點處亮環(huán)的分布較密，A錯；用白光照射時，仍能出現(xiàn)干涉形成的圓環(huán)，B錯；是空氣膜也即透鏡曲面上反射光與玻璃平面上的反射光干涉形成的，C錯；當光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，與同一亮環(huán)相對應的各處空氣薄膜的厚度是相同的，故D正確?！久麕燑c睛】光的干涉和衍射比較內(nèi)容干涉衍射現(xiàn)象在光重疊區(qū)域出現(xiàn)加強或減弱的現(xiàn)象光繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生條件兩束光頻率相同、相位差恒定障礙物或孔的尺寸與波長差不多或小得多典型實驗楊氏雙縫干涉實驗單縫衍射、圓孔衍射、不透明圓盤衍射圖樣特點不同點條紋寬度條紋寬度相等條紋寬度不等，中央最寬條紋間距各相鄰條紋間距相等各相鄰條紋間距不等亮度情況清晰條紋，亮度基本相等中央條紋最亮，兩邊變暗相同點干涉、衍射都是波特有的現(xiàn)象；干涉、衍射都有明暗相間的條紋7．如圖所示，a、b、c、d四個圖是不同的單色光形成的雙縫干涉或單縫衍射圖樣。分析各圖樣的特點可以得出的正確結(jié)論是：（）A．a(chǎn)、b是光的干涉圖樣B．c、d是光的干涉圖樣C．形成a圖樣光的波長比形成b圖樣光的波長短D．c、d中央條紋為暗紋【答案】A【名師點睛】本題考查了干涉圖樣的特點，條紋間距與光波的波長成正比．干涉條紋的間距是相等的，條紋間距大的光波波長長．8．用a、b、c、d表示四種單色光，若①a、b從同種玻璃射向空氣，a的臨界角小于b的臨界角；②用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實驗，c的條紋間距最大③用b和d在相同條件下分別做單縫衍射實驗，d的現(xiàn)象明顯．則可推斷a、b、c、d可能分別是：（）A．紫光、藍光、紅光、橙光B．藍光、紫光、紅光、橙光C．紫光、藍光、橙光、紅光D．紫光、橙光、紅光、藍光【答案】A【解析】根據(jù)臨界角C、折射率，由①a的臨界角小于b的臨界角，可知na＞nb，根據(jù)色散規(guī)律可知a的頻率大于b即γa＞γb；根據(jù)雙縫干涉條紋間距，由②c的條紋間距最大可知b、c和d中c的波長最長，故c的頻率最?。挥胋和d在相同條件下分別做單縫衍射實驗，d的現(xiàn)象明顯，可知d的波長較b大，d的頻率較b??；綜合上述可知a、b、c、d的頻率從大到小依次為abdc，故A正確．故選A【名師點睛】要判定四種光的頻率大小關(guān)系，需要一一進行比較：從同一介質(zhì)射向空氣折射率越大臨界角越小，頻率越大；根據(jù)雙縫干涉圖樣的條紋間距可知條紋間距越大波長越長，頻率越小。9．下列說法中正確的是：（）A．在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則干涉條紋間距變寬B．太陽能真空玻璃管采用鍍膜技術(shù)增加透射光，這是利用了光的干涉原理C．交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理。這一技術(shù)應用了多普勒效應D．托馬斯?楊通過光的單縫衍射實驗，證明了光是一種波【答案】ABC【名師點睛】該題中掌握了雙縫干涉的條紋間距與L、d和λ之間的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵所在．其他的幾個知識點都是記憶性的知識點，比較簡單．10.兩束單色光a和b沿如圖所示方向射向等腰三棱鏡的同一點O，已知b光在底邊界面處發(fā)生全反射，兩束光沿相同方向射出，則：（）A．在棱鏡中a光的傳播速度較大B．用a光檢查光學平面的平整度時，呈現(xiàn)的明暗相見條紋比b光呈現(xiàn)的條紋要密C．若a、b兩種色光以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大D．用a、b光分別做單縫衍射實驗時，b光衍射條紋寬度更大【答案】AC【解析】若兩束單色光a和b都沿著出射光線方向入射，則b光將發(fā)生全反射，而a光發(fā)生折射，則知a光的臨界角大于b光的臨界角，由臨界角公式得知，玻璃對a光的折射率較小，由分析得知，a光的速度比b光大．故A正確；a光的波長大于b光，故根據(jù)光的干涉知識可知，用a光檢查光學平面的平整度時，呈現(xiàn)的明暗相見條紋間距較大，即a光比b光呈現(xiàn)的條紋要疏，選項B錯誤；b光的折射率比a光大，則若a、b兩種色光以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大，選項C正確；a光的波長大于b光，則用a、b光分別做單縫衍射實驗時，a光衍射條紋寬度更大，選項D錯誤；故選AC．【名師點睛】本題的解題關(guān)鍵是運用光路可逆性原理，分析折射率的大小，再進一步分析兩光束波長、頻率關(guān)系，即可分析光的衍射和干涉現(xiàn)象。注意折射率大的光的頻率較大，波長較小。11．列說法確的是：（）A．機械波、電磁波均能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象B．泊松亮斑是光的干涉現(xiàn)象中的加強區(qū)C．全息照相的拍攝利用了光的干涉原理D．在光的雙縫千涉實驗中，條紋間距與縫的寬度成反比E．波速公式v＝λf說明波速只與波長、頻率有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān)【答案】ACD【名師點睛】只要是波均能發(fā)生干涉與衍射；泊松亮斑光的衍射現(xiàn)象；光的偏振與光是橫波有關(guān)；機械波的波速與介質(zhì)有關(guān)；“彩超”利用多普勒效應原理，測血流速度，從而即可求解。12．下列說法正確的是：（）A．光纖通信是利用了全反射的原理B．水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由于光的衍射造成的C．障礙物的尺寸比光的波長大得多時，一定不會發(fā)生衍射現(xiàn)象D．人們瞇起眼睛看燈絲時看到的彩色條紋是光的單縫衍射圖樣E．水中的氣泡看起來特別明亮，是因為光從水中射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故【答案】ADE【解析】光纖通信是利用了光的全反射原理制成的，故A正確；水面上的油膜在陽光照射下會呈現(xiàn)彩色，這是由于油膜的上下表面對光的干涉形成的，故B錯誤；障礙物的尺寸比光的波長大得多時，也會發(fā)生衍射現(xiàn)象；只不過不明顯，故C錯誤；人們瞇起眼睛看燈絲時看到的彩色條紋是光的衍射圖樣，故D正確；氣泡看起來特別明亮，是因為光從水射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了全反射的緣故，故E正確?！久麕燑c睛】本題考查了全反射、干涉、衍射、電磁波等基礎(chǔ)知識點，難度不大，關(guān)鍵要熟悉教材，牢記并理解這些基礎(chǔ)知識點。二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分）13．（10分）用波長為0.75μm的紅光做雙縫干涉實驗，雙縫間的距離是0.05mm，縫到屏的距離是1m，相鄰兩條紋間的距離是多大?【答案】【解析】根據(jù)雙縫干涉實驗條紋間距公式，則：?！久麕燑c睛】本題關(guān)鍵能夠根據(jù)雙縫干涉實驗條紋間距公式列式求解。14．（10分）在楊氏干涉實驗中，若單色光的波長λ=5．89×10-7m，雙縫間的距離d=1mm，雙縫到屏的距離=2m．求第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距．【答案】1．178×10–2【考點定位】光的雙縫干涉【方法技巧】重點考查條紋間距的公式。15．（15分）如圖所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1、S2距離之差為2．1×10－6m（1）已知A光在折射率為n＝1．5的介質(zhì)中波長為4×10－7m（2）已知B光在某種介質(zhì)中波長為3．15×10－7m【答案】（1）暗條紋（2）亮條紋【解析】（1）設(shè)A光在空氣中波長為λ1，在介質(zhì)中波長為λ2，由，得λ1＝nλ2＝1．5×4×10－7m＝6×10－根據(jù)路程差Δr＝2．1×10－6m，所以由此可知，從S1和S2到P點的路程差是波長λ1的3．5倍，所以P點為暗條紋．（2）根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系得由此可知，B光在空氣中波長λ2為：λ2＝nλ介＝×3．15×10－7m＝5．25×10－7由路程差Δr和波長λ的關(guān)系可見，用B光做光源，P點為亮條紋．【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握形成明條紋或暗條紋的條件、折射率與波長的關(guān)系等等知識，要知道到兩個雙縫的距離之差等于波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮紋；到兩