魯科版高中物理選擇性必修第一冊(cè) 章末綜合測(cè)評(píng)5 光的干涉、衍射和偏振

章末綜合測(cè)評(píng)（五）光的干涉、衍射和偏振

（時(shí)間：90分鐘分值：100分）

1.（4分）某同學(xué)使用激光器作光源，在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05

mm的窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是（）

□□、

MM

o激i光器m擋板m光屏in

ABCD

B[單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來越窄，又由于單縫是水平的，衍射條紋

也是水平的，故B對(duì).]

2.（4分）如圖所示，讓太陽(yáng)光通過M上的小孔S后照射到M右方的一偏振

片尸上，尸的右側(cè)再放一光屏Q,現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

一周，則關(guān)于光屏。上光的亮度變化情況，下列說法中正確的是（）

A.只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時(shí)光屏被照亮，其他位置時(shí)光屏上無亮

光

B.光屏上亮、暗交替變化

C.光屏上亮度不變

D.光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)

C[旋轉(zhuǎn)P,自然光通過偏振片尸后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿

著某個(gè)特定的方向振動(dòng)，太陽(yáng)光是自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方

向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同.所以光屏上總是有沿

著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的偏振光，光屏上亮度不變.]

3.（4分）（多選）有關(guān)光的應(yīng)用，下列說法正確的是（）

A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的

強(qiáng)度

B.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象

C.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現(xiàn)象

D.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理

BCD[拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，在鏡頭前加一個(gè)偏振片減弱反射光的強(qiáng)

度，故A錯(cuò)誤；增透膜是利用薄膜干涉，故B正確；用三棱鏡觀察白光，由于

三棱鏡對(duì)不同色光的折射率不同，進(jìn)出三棱鏡的偏折角度不同，出現(xiàn)了不同色光

的色散，故C正確；光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理，故D正確.]

4.（4分）如圖所示是雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置，其光屏上P處發(fā)現(xiàn)明條紋，則

雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為（）

A.光波的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍

B.光波的波長(zhǎng)的奇數(shù)倍

C.光波的半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍

D.光波的波長(zhǎng)的偶數(shù)倍

C[在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，

該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮條紋；光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，

該點(diǎn)為減弱點(diǎn)，出現(xiàn)暗條紋.]

5.（4分）某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得第一級(jí)明條紋和第三級(jí)明條紋相距4.0X10-2皿，

若雙縫間距為0.1mm,雙縫到屏的距離為/=4.0m,則光波的波長(zhǎng)為（）

A.8.0XHF8皿B.5.0X10-7m

C.1.5X10-8mD.1.6X10-8m

B[條紋間距]=2-m=2.0X102m,由可得4

d^X

=-j-=5.0X10m.]

6.（4分）如圖所示，把酒精燈放在肥皂液薄膜前，從薄膜上可看到明暗相間

的條紋，能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的示意圖是（圖中實(shí)線、虛線為光照射到薄膜

上時(shí)，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波X）

ABCD

C[看到的明暗條紋是從膜前后表面分別反射形成的兩列相干波發(fā)生干涉

形成的，而肥皂膜中的液體在重力作用下導(dǎo)致從上至下的薄膜厚度不同，反射回

來的兩列波的同步性不同，明條紋是相干加強(qiáng)形成的，暗條紋是相干減弱形成的,

故C項(xiàng)正確.]

7.（4分）1966年華裔科學(xué)家高銀博士提出一個(gè)理論：直徑僅幾微米的玻璃

纖維就可以用來做為光的波導(dǎo)來傳輸大量信息，43年后高銀因此獲得2009年諾

貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，他被譽(yù)為“光纖通訊之父”.以下哪個(gè)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象的原理和光導(dǎo)

纖維是相同的（）

甲乙丙丁

A.圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光

B.圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像

C.圖丙中，陽(yáng)光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色

D.圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象

A[圖甲中，彎曲的水流可以導(dǎo)光是因?yàn)楣庠谒涂諝饨缑嫔习l(fā)生了全反

射現(xiàn)象，故與光導(dǎo)纖維原理相同，A正確；圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感

受到立體的影像是因?yàn)楣獾钠瘳F(xiàn)象，B錯(cuò)誤；圖丙中，陽(yáng)光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)

彩色是因?yàn)楣獾母缮娆F(xiàn)象，C錯(cuò)誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象是

因?yàn)楣獍l(fā)生了折射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤.]

8.（6分）如圖所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的

光學(xué)元件依次為：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃.

①②③@??

（i）②、③、④三個(gè)光學(xué)元件依次為（填正確答案的標(biāo)號(hào)）；

A.濾光片、單縫、雙縫

B.單縫、濾光片、雙縫

C.單縫、雙縫、濾光片

D.濾光片、雙縫、單縫

（2）如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅光濾光片換為綠光濾光片，則相鄰亮紋（暗紋）間的距離

;（選填“變大”或“變小”）

（3）某次測(cè)量時(shí)，選用的雙縫的間距為0.300mm,測(cè)得屏與雙縫間的距離為

1.20m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm,則所測(cè)單色光的

波長(zhǎng)幺為nm（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）.

［解析］（1）為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，故

A正確.

（2）根據(jù)Ax=/知增大光屏到雙縫的距離L或者減小雙縫間距d,可以使條

紋間距增大；當(dāng)將紅光濾光片換為綠光濾光片，即波長(zhǎng)減小，則相鄰亮紋（暗紋）

間的距離變小.

LrAx-d7.56X10-3X0.300X10-3

（3）才艮據(jù)：注付：A=-j-=-ii=0.63X10m=

uLoAi.zu

630nm.

［答案］（1）A⑵變?。?）630

9.（8分）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,屏上一點(diǎn)尸到雙縫的距離之差為1.5Xlorm若

用頻率為5.0X1014Hz的單色光照射雙縫，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？從屏中

心算起這是第幾條什么條紋？

［解析］該單色光的波長(zhǎng)2=，=］^^m=6Xl（）-7m,尸點(diǎn)到雙縫的距離

差與波長(zhǎng)的大小關(guān)系為1.5X10-6m=2.5i,即距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，尸點(diǎn)處

是暗條線.令2.5幺=（2左一1）前=1,2,3一“），得左=3,這是第3條暗條紋.

［答案］暗條紋第3條暗條紋

10.（8分）一種紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道閃光

為一個(gè)（列）光脈沖,若這種激光器光脈沖的持續(xù)時(shí)間為L(zhǎng)OXIO-"s,波長(zhǎng)為694.3

nm,發(fā)射功率為L(zhǎng)OXIO1。W,求：

（1）每列光脈沖的長(zhǎng)度是多少？

（2）用這種紅寶石激光器照射皮膚上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量達(dá)到

60J以后，色斑便逐漸消失，一塊色斑的面積為50mm2,則它要吸收多少個(gè)（列）

紅寶石激光脈沖才能逐漸消失？

［解析］（1）光脈沖持續(xù)時(shí)間即為發(fā)射一個(gè)光脈沖所需的時(shí)間，所以一個(gè)光脈

沖長(zhǎng)度A/=C-A/=3X108X1.0X1011m=3.0X10-3m.

（2）面積為1cm2的色斑吸收的能量E=60J,色斑便逐漸消失.而1個(gè)光脈

沖的能量為

AE=PAZ=1.0X1010X1.0X10-11J=0.1J

消除50mm2的色斑需要光脈沖數(shù)為

ESi60X50

=300(個(gè)).

SAE100X0.1

［答案］(1)3.0X10-3m(2)300個(gè)

11.（4分）在太陽(yáng)光照射下，肥皂泡的表面會(huì)出現(xiàn)彩色條紋；通過兩支并在

一起的鉛筆狹縫去觀察發(fā)光的日光燈，也會(huì)看到彩色條紋，這兩種現(xiàn)象（）

A.都是光的衍射現(xiàn)象

B.都是光的干涉現(xiàn)象

C.前者是光的干涉現(xiàn)象，后者是光的衍射現(xiàn)象

D.前者是光的衍射現(xiàn)象，后者是光的干涉現(xiàn)象

C［在太陽(yáng)光照射下，肥皂泡的表面會(huì)出現(xiàn)彩色條紋，這是薄膜干涉現(xiàn)象;

通過兩支并在一起的鉛筆狹縫去觀察發(fā)光的日光燈，也會(huì)看到彩色條紋，這是單

縫衍射現(xiàn)象.選項(xiàng)C正確.］

12.（4分）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光

屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣.下列關(guān)于P處放置的光學(xué)元件說法正確的

是（）

光屏

光源l=k--1.....................I

圖1I

illillmini

甲乙

圖2

A.甲對(duì)應(yīng)單縫，乙對(duì)應(yīng)雙縫

B.甲對(duì)應(yīng)雙縫，乙對(duì)應(yīng)單縫

C.都是單縫，甲對(duì)應(yīng)的縫寬較大

D.都是雙縫，甲對(duì)應(yīng)的雙縫間距較大

A[根據(jù)單縫衍射圖樣和雙縫干涉圖樣特點(diǎn)判斷.

單縫衍射圖樣為中央亮條紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相

間的條紋，條紋間距相等，條紋寬度相等，結(jié)合圖甲、乙可知，甲對(duì)應(yīng)單縫，乙

對(duì)應(yīng)雙縫，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.]

13.（4分）（多選）關(guān)于楊氏實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）

A.兩波源只要具有相同的頻率和振動(dòng)方向，兩列波相遇時(shí)就能產(chǎn)生干涉現(xiàn)

象

B.單色光通過單縫后射向兩個(gè)靠得很近的狹縫可作為振動(dòng)情況總是相同的

波源

C.兩波源發(fā)出的光波在波谷與波谷疊加的地方，光相互抵消或者削弱，屏

上出現(xiàn)暗條紋

D.兩個(gè)波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方，光相互加強(qiáng)，屏上出現(xiàn)

亮條紋

BD[在楊氏實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)狹縫的光源來自同一光源，具有相同的頻率、相

位和振動(dòng)方向，具備干涉條件，所以通過兩個(gè)狹縫的光在屏上疊加，波峰和波峰

疊加的地方，波谷和波谷疊加的地方，光相互加強(qiáng)，屏上出現(xiàn)亮條紋，波峰和波

谷疊加的地方，光相互抵消或削弱，形成暗條紋，所以，選項(xiàng)B、D正確，A、

C錯(cuò)誤.]

14.（4分）（多選）小明同學(xué)在假期旅游期間學(xué)習(xí)攝影，他發(fā)現(xiàn)照相機(jī)鏡頭呈

現(xiàn)淡紫色.如圖所示是他拍攝的兩張照片：甲圖的湖泊遠(yuǎn)景照中，能看到遠(yuǎn)處山

峰的清晰倒影，看不到水面下景物：乙圖的湖水近景照中，能清楚看到魚、石頭

等水下景物，貝!1（）

甲乙

A.鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是鏡頭表面所鍍膜使光發(fā)生干涉的結(jié)果

B.甲圖山峰倒影非常清晰是因?yàn)閬碜陨椒宓墓庠谒姘l(fā)生了全反射

C.乙圖水下景物的光射到水面時(shí)因入射角較小致反射光強(qiáng)而折射光弱

D.拍攝乙圖時(shí)若安裝透振方向與水面反射光偏振方向垂直的偏振片將更清

淅

AD［照相機(jī)鏡頭鍍了多層的增透膜，增強(qiáng)了可見光的透過性，由于高頻的

藍(lán)光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此鏡頭呈現(xiàn)淡紫色，故A正確；甲圖

中的倒影是因?yàn)閬碜陨椒宓墓馔ㄟ^水面反射進(jìn)入鏡頭而引起的，而全反射在光線

由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才會(huì)發(fā)生，故B錯(cuò)誤；當(dāng)光從光密介質(zhì)入射到光疏介

質(zhì)時(shí)，只有當(dāng)入射角增大才會(huì)使反射光增強(qiáng)而折射光減弱，故C錯(cuò)誤；拍攝乙

圖時(shí)，來自于水下魚的光通過水面的折射再進(jìn)入鏡頭，為了使照片更清晰，可以

利用偏振片來減少在水面發(fā)生反射而進(jìn)入鏡頭的光，故D正確.］

15.（4分）（多選）如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏尸

上觀察到干涉條紋.要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以（）

單縫屏雙*屏光屏

A.減小Si與S2的間距

B.減小雙縫屏到光屏的距離

C.將綠光換為紅光

D.將整個(gè)裝置放在水中

AC［根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Ax=）知，減小雙縫間的距離，即d

變小，則干涉條紋間距減大，故A正確；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式

知，減小雙縫到屏的距離，即/減小，干涉條紋間距減小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)雙縫

干涉條紋的間距公式Ax=）知，將綠光換為紅光，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，則干涉條紋間距

變大，故C正確；因?yàn)槿?],則光進(jìn)入水中的波長(zhǎng)無='=*='光進(jìn)入

水中波長(zhǎng)變短，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Ax=%知，波長(zhǎng)變短，則干涉條

紋間距變小，故D錯(cuò)誤.]

16.（8分）（1）某同學(xué)用圖甲所示的裝置做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)

驗(yàn),他采用了藍(lán)色燈作為光源,在測(cè)量頭目鏡中觀察到如圖乙所示的藍(lán)色條紋.在

不改變其他實(shí)驗(yàn)條件的情況下，觀察到目鏡中的條紋如圖丙所示，則可能的原因

是.

丙

A.單縫寬度變小了

B.雙縫間距變小了

C.光源與單縫間的距離變大了

D.光源的發(fā)光強(qiáng)度變大了

（2）干涉條紋除了可以通過雙縫干涉觀察到外，把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面

玻璃上（圖甲），讓單色光從上方射入（示意圖如圖乙，其中H為凸透鏡的半徑），

從上往下看凸透鏡，也可以觀察到由干涉造成圖丙所示的環(huán)狀條紋，這些條紋叫

作牛頓環(huán).如果改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的單色光照射，觀察到的圓環(huán)半徑將（選

填“變大”“變小”或“不變”）；如果換一個(gè)半徑更大的凸透鏡，觀察到的圓

環(huán)半徑將（選填“變大”“變小”或“不變”）.

（3）采用波長(zhǎng)為690nm的紅色激光作為單色入射光，牛頓環(huán)的兩條相鄰亮條

紋位置所對(duì)應(yīng)的空氣膜的厚度差約為.

A.345nmB.690nm

C.幾微米D.幾毫米

［解析］⑴根據(jù)條紋間距公式Ax=%可知，當(dāng)雙縫間距d減小時(shí)，條紋間

距增大，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤；

(2)當(dāng)光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)是亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)

是暗條紋；用波長(zhǎng)變長(zhǎng)的光照射，則出現(xiàn)亮條紋的這一厚度遠(yuǎn)離中心，則圓環(huán)的

半徑變大;換一個(gè)表面曲率半徑更大的凸透鏡，出現(xiàn)亮條紋的這一厚度偏移中心,

知圓環(huán)的半徑變大；

(3)由題意知相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣層的厚度差為半個(gè)波長(zhǎng)，故為345nm,

故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

［答案］(1)B⑵變大變大(3)A

17.(10分)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃

放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一

個(gè)劈形空氣薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉

條紋有如下特點(diǎn)：

(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；

(2)任意相鄰亮條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.

現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從

上往下觀察到的干涉條紋會(huì)發(fā)生怎樣變化？

AZ

［解析］光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉

條紋.設(shè)空氣膜頂角為，，由、處為兩相鄰亮條紋，如圖所示，則此兩處的光

程分別為心=2由，32=2/2.

因?yàn)楣獬滩?2—31=2,所以公一

設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為A/,則由幾何關(guān)系得上萬一=tan0,即A/=

kJ,當(dāng)抽去一張紙片，減小，A/增大，條紋變疏.

zianu

［答案］干涉條紋會(huì)變疏

18.(12分)1801年，托馬斯?楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì).1834年，

洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)).

(1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平