高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振章末檢測 魯科版選修3-4

【創(chuàng)新設(shè)計】-高中物理第5章光的干涉衍射偏振章末檢測魯科版選修3-4一、選擇題(本題共9小題，每小題7分，共63分)1．下列關(guān)于單縫衍射圖樣的說法中正確的有 ()．A．它同雙縫干涉的圖樣完全相同B．亮條紋的寬度不同，但亮度相同C．亮條紋的寬度相同，但亮度不同D．亮條紋的寬度和亮度均不相同，且中央亮紋最寬最亮解析由干涉條紋和衍射條紋的特征可知D選項正確．答案D2．由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，這是因為 ()．A．兩個光源發(fā)出光的頻率不同B．兩個光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個光源的光速不同D．這兩個光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源解析本題考查相干光的條件，題中兩光源發(fā)出的光都是白光，頻率不確定沒法比較，選項A錯誤．光的強(qiáng)度對光是否干涉沒有影響，所以B錯誤．光速在真空中是確定的，但它對光的干涉也沒影響，選項C錯誤．題中的是兩個獨(dú)立光源，根據(jù)物體的發(fā)光機(jī)理(原子躍遷)，二者產(chǎn)生的不是相干光，選項D正確．答案D3.如圖1所示，電燈S發(fā)出的光先后經(jīng)過偏振片A和B，人眼在P處迎著入射光方向，看不到光亮，則()．A．圖中a光為偏振光圖1B．圖中b圖1C．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過180°后，在P處將看到光亮D．以SP為軸將B轉(zhuǎn)過90°后，在P處將看到光亮解析自然光沿各個方向發(fā)散是均勻分布的，通過偏振片后，透射光是只有沿著某一特定方向振動的光．從電燈直接發(fā)出的光為自然光，則A錯；它通過A偏振片后，即變?yōu)槠窆?，則B對；設(shè)通過A的光沿豎直方向振動，若B偏振片只能通過沿水平方向振動的偏振片，則P點(diǎn)無光亮，將B轉(zhuǎn)過90°時，偏振光的振動方向與B偏振片的透振方向平行，偏振光就能通過偏振片，在P處就可看到光亮，D項正確．答案BD4．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛．下面關(guān)于激光的敘述正確的是 ()．A．激光是縱波B．頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同C．兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．利用激光平行度好的特點(diǎn)可以測量月球到地球的距離解析電磁波是橫波，A項錯；光在不同介質(zhì)中傳播速度不同，波長也不同，B項錯；相干光的條件是頻率相同，C項錯、D項正確．答案D5．下列對增透膜的敘述，不正確的有 ()．A．?dāng)z影機(jī)的鏡頭涂上一層增透膜后，可提高成像質(zhì)量B．增透膜是為了增加光的透射，減小反射C．增透膜的厚度應(yīng)為入射光在薄膜中波長的四分之一D．增透膜的厚度應(yīng)為入射光在真空中波長的四分之一解析增透膜利用薄膜干涉中反射光互相抵消的特點(diǎn)起到使透射光增加的作用，因而可以提高成像質(zhì)量，選項A和選項B正確．為達(dá)到反射相消，薄膜厚度應(yīng)為入射光在薄膜中波長的四分之一，使薄膜兩表面分別反射的光正好相消，所以選項C正確、選項D不正確．答案D圖26.用如圖2所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖2(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖2(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是 圖2A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變解析在本實驗中肥皂液薄膜之所以產(chǎn)生干涉條紋，是因為在重力作用下肥皂液薄膜的豎截面是楔形，前后兩面的反射光疊加而成的，金屬線圈在所在平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)并不影響肥皂液薄膜的豎截面．故金屬線圈在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時干涉條紋保持不變．答案D7．激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理，用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當(dāng)于雙縫干涉實驗中的雙縫，待測物體的速度v與二次曝光時間間隔Δt的乘積等于雙縫間距．實驗中可測得二次曝光時間間隔Δt、雙縫到屏的距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δx.若所用激光波長為λ，則該實驗確定物體運(yùn)動速度的表達(dá)式是 ()．A．v＝eq\f(λΔx,lΔt) B．v＝eq\f(lλ,ΔxΔt)C．v＝eq\f(lΔx,λΔt) D．v＝eq\f(lΔt,λΔx)解析根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ和d＝vΔt，得物體運(yùn)動速度表達(dá)式v＝eq\f(lλ,ΔxΔt)，所以B選項正確．答案B8．(·重慶卷，18)在一次討論中，老師問道：“假如水中相同深度處有a、b、c三種不同顏色的單色點(diǎn)光源，有人在水面上方同等條件下觀測發(fā)現(xiàn)，b在水下的像最深，c照亮水面的面積比a的大．關(guān)于這三種光在水中的性質(zhì)，同學(xué)們能做出什么判斷？”有同學(xué)回答如下：①c光的頻率最大②a光的傳播速度最?、踒光的折射率最大④a光的波長比b光的短根據(jù)老師的假定，以上回答正確的是 ()．A．①② B．①③C．②④ D．③④解析b像最深說明折射率最小，頻率最小，波長最大，發(fā)生全反射的臨界角最大．c照亮水面的面積比a大，說明a折射率比c大，發(fā)生全反射的臨界角比c小，總之，頻率最大的是a，①錯誤；傳播速度v＝eq\f(c,n)，故傳播速度最小的是a，②正確；折射率最大的是a，a光波長最短，b光波長最長，③錯誤，④正確．故選項C正確．答案C9.如圖3所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則 ()．圖3A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)圖3B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長變小D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行解析由幾何知識可知三角形EBF為等邊三角形，故從E點(diǎn)入射的光線，入射角為60°，折射角為30°，由折射定律可知n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，A正確；光射在F點(diǎn)時，入射角為30°，故不發(fā)生全反射，折射角為60°，B、D錯；光從空氣中進(jìn)入棱鏡中，光速減小，而光的頻率不變，所以光在棱鏡中的波長變小，C正確．答案AC二、非選擇題(本題共3小題，共37分)10．(11分)在《用雙縫干涉測光的波長》的實驗中，裝置如圖4所示，雙縫間的距離d＝3.0mm.圖4(1)若測定紅光的波長，應(yīng)選用________色的濾光片，實驗時需要測定的物理量有________和________．(2)若測得雙縫與屏之間的距離為0.7000m，通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500mm)觀察第1條亮紋的位置如圖5甲所示，觀察第5條亮紋的位置如圖5乙所示．則可求出紅光的波長λ＝________m.圖5解析由于測紅光的波長，因此用紅色濾光片，由Δy＝eq\f(l,d)λ可知要想測λ必須測定l和Δy.由測量頭的數(shù)據(jù)可知a1＝0，a2＝0.640mm，所以Δy＝eq\f(a2－a1,n－1)＝eq\f(0.640,4)mm＝1.60×10－4m，λ＝eq\f(dΔy,l)＝eq\f(3×10－3×1.60×10－4,0.7000)m＝6.86×10－7m答案(1)紅lΔy(2)6.86×10－711．(13分)在用紅光做雙縫干涉的實驗中，已知雙縫之間的距離為0.6mm，測得雙縫到光屏之間的距離為1.5m，光屏上7條明條紋之間的距離為9mm，試計算此單色光的波長．解析先計算出相鄰亮紋之間的距離Δy＝eq\f(|a2－a1|,n－1)＝eq\f(9,7－1)mm＝1.5mm，再由Δy＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(dΔy,l)＝eq\f(0.6×10－3×1.5×10－3,1.5)m＝6.0×10－7m.答案6.0×10－712．(13分)光纖通信是70年代以后發(fā)展起來的新興技術(shù)，世界上許多國家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)．發(fā)射導(dǎo)彈時，可在導(dǎo)彈后面連一根細(xì)如蛛絲的光纖，就像放風(fēng)箏一樣，這種纖細(xì)的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間，起著雙向傳輸信號的作用．光纖制導(dǎo)的下行光信號是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長為0.85μm的單色光．用上行光信號是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長為1.06μm的單色光．這種操縱系統(tǒng)通過這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令，導(dǎo)彈就如同長“眼睛”一樣盯住目標(biāo)．根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)在光纖制導(dǎo)中，上行光信號在真空中波長是多少？(2)為