2024高考物理二輪復(fù)習(xí)第一篇專題十四考向4光的干涉學(xué)案

PAGE15-考向4光的干涉(2024·全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長。試驗時,接通電源使光源正常發(fā)光;調(diào)整光路,使得從目鏡中可以視察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}:(1)若想增加從目鏡中視察到的條紋個數(shù),該同學(xué)可________;

A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動 D.運用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為l,測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx,則單色光的波長λ=________;

(3)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.300mm,測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。則所測單色光的波長為________nm((1)審題破題眼:(2)命題陷阱點陷阱1:對目鏡中條紋個數(shù)增加的緣由分析不清首先要把握目鏡視野寬度肯定這個基本條件,在這個基礎(chǔ)上再分析增加條紋個數(shù)的方法陷阱2:計算波長時忽視了題中給定的不是相鄰條紋的間距公式Δx=λ中Δx的意義是相鄰條紋間距。陷阱3:對有效數(shù)字和單位換算理解不到位有效數(shù)字是從左邊第一個不是0的數(shù)起先算的,要跟小數(shù)點后幾位區(qū)分開;1nm=10-9光的干涉與衍射的比較內(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、振動方向相同障礙物或孔的尺寸與波長差不多或比波長小得多典型試驗楊氏雙縫干涉試驗單縫衍射(圓孔衍射、不透亮小圓盤衍射、泊松亮斑)圖樣特點中心亮紋,兩邊等間距分布的明暗相間條紋,各條紋亮度基本相同中心最寬最亮,兩邊不等間距分布的明暗相間條紋。中心條紋最亮、兩邊變暗應(yīng)用檢查平面,增透膜測定波長(光柵)共同點都是波特有的現(xiàn)象,都是波疊加的結(jié)果;干涉中有衍射,衍射中有干涉;都有明暗相間的條紋穩(wěn)定干涉條件與特點(1)兩列光波發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象時,光的頻率相等,相位差恒定,干涉條紋間距Δx=λ。(2)干涉圖樣中,實線和實線的交點、虛線和虛線的交點及其連線處為振動加強點;實線和虛線的交點及其連線處為振動減弱點,振動加強點有時位移也為零,只是振幅為兩列波的振幅之和,顯得振動猛烈。1.(干涉條紋)(多選)如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不勻稱的空氣膜,讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方視察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱為牛頓環(huán),以下說法正確的是 ()A.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是勻稱變更的D.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是勻稱變更的E.若運用半徑小一些的凸薄透鏡,則干涉條紋的間距要變大2.(利用干涉測量波長)(1)細(xì)絲和單縫有相像的衍射圖樣。在相同條件下,小明用激光束分別垂直照耀兩種不同直徑的細(xì)絲Ⅰ和細(xì)絲Ⅱ,在光屏上形成的衍射圖樣如圖1中a和b所示。已知細(xì)絲Ⅰ的直徑為0.605mm,現(xiàn)用螺旋測微器測量細(xì)絲Ⅱ的直徑,如圖2所示,細(xì)絲Ⅱ的直徑為____________mm。圖1中的__________(選填“a”或“b”)是細(xì)絲Ⅱ(2)小明同學(xué)在做“用雙縫干涉測量光的波長”試驗時,嘗試用單縫和平面鏡做類似試驗。單縫和平面鏡的放置如圖3所示,白熾燈發(fā)出的光經(jīng)過濾光片成為波長為λ的單色光照耀單縫,能在光屏上視察到明暗相間的干涉條紋。小明測得單縫與鏡面延長線的距離為h,與光屏的距離為D,則條紋間距Δx=__________。隨后小明撤去平面鏡,在單縫下方A處放置同樣的另一單縫,形成雙縫結(jié)構(gòu),則在光屏上__________(選填“能”或“不能”)視察到干涉條紋。

1.(多選)下列說法中正確的是 ()A.只有在發(fā)生共振的時候,受迫振動的頻率才等于驅(qū)動力的頻率B.機械波的頻率由波源確定,與介質(zhì)無關(guān)C.聲波能發(fā)生多普勒效應(yīng),其他類型的波也可以D.只要有機械振動的振源,就肯定有機械波E.產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是兩列波的頻率相同2.(多選)S1為振源,由平衡位置起先上下振動,產(chǎn)生一列簡諧橫波沿S1、S2直線傳播,S1、S2兩點之間的距離為9m。S2點的左側(cè)為一種介質(zhì),右側(cè)為另一種介質(zhì),波在這兩種介質(zhì)中傳播的速度之比為3∶4。某時刻波正好傳到S2右側(cè)7m處,且S1、A.S2起先振動時方向可能向下也可能向上B.波在S2左側(cè)的周期比在右側(cè)時大C.右側(cè)的波長為λ2=m(n=0,1,2,3,4…)D.左側(cè)的波長為λ1=m(n=0,1,2,3,4…)3.(多選)如圖所示是兩個志向單擺的振動圖象,縱軸表示擺球偏離平衡位置的位移,以向右為正方向。下列說法中正確的是 ()A.同一擺球在運動過程中前后兩次經(jīng)過軌跡上的同一點,加速度是相同的B.甲、乙兩個擺的擺長之比為1∶2C.從t=0時起,乙第一次到達(dá)左方最大位移處時,甲位于平衡位置,速度方向向左D.t=2s時,甲擺的重力勢能最小,乙擺的動能為零4.如圖所示,S1、S2為兩個振動狀況完全一樣的波源,兩列波的波長都為λ,它們在介質(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,S1、S2在空間共形成了5個振動加強的區(qū)域,如圖所示。P是振動加強區(qū)域中的一點,從圖中可看出 ()A.P點到兩波源的距離差等于1.5λB.S1的傳播速度大于S2的傳播速度C.P點此時刻振動最強,過半個周期后,振動變?yōu)樽钊鮀.兩波源之間的距離肯定在2個波長到3個波長之間5.(多選)下列對生活中光學(xué)現(xiàn)象的描述正確的有 ()A.雨后的彩虹是由于光透過空氣中的小水珠發(fā)生了衍射現(xiàn)象B.日食和月食的形成都是由光沿直線傳播引起的C.影子的邊緣都是模糊不清的,這是由光的衍射形成的D.小轎車前邊的擋風(fēng)玻璃制成傾斜的,主要是為了讓司機的像成像在正前方E.觀看“3D電影”的眼鏡鏡片為偏振片,兩鏡片透振方向相互垂直6.如圖是在高山湖泊邊拍攝的一張風(fēng)景照片,湖水澄澈見底,近處湖面水下的景物(石塊、砂礫等)都看得很清晰,而遠(yuǎn)處則只看到對岸山峰和天空彩虹的倒影,水面下的景物則根本看不到。下列說法中正確的是 ()A.遠(yuǎn)處山峰的倒影特別清晰,是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了全反射B.光線由水射入空氣,光的波速變大,波長變小C.遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處,入射角很大,可能發(fā)生了全反射,所以看不見D.近處水面下景物的光線到水面處,入射角較小,反射光強而折射光弱,因此有較多的能量射出水面而進(jìn)入人眼睛中7.每年夏季,我國多地會出現(xiàn)日暈現(xiàn)象。日暈是當(dāng)日光通過卷層云時,受到冰晶的折射或反射形成的。如圖所示為一束太陽光射到六角形冰晶時的光路圖,a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說法正確的是 ()A.在冰晶中,b光的傳播速度小B.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉,b光的相鄰條紋間距大C.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時,a光的臨界角小D.照耀同一光電管時,a光使其逸出的光電子最大初動能大8.如圖所示,一束平行單色光從空氣垂直入射到等腰三棱鏡的AB面上,AB和AC邊長相等,頂角為θ=30°,底邊BC長為L,這種單色光在三棱鏡中的折射率為n=,在三棱鏡右側(cè)有一足夠大的豎直光屏垂直于BC放置,光屏到C點的水平距離為3L。求光屏上光斑的最高點和最低點之間的距離。(tan15°=2-,結(jié)果可以帶根號)9.(多選)一個單擺在地面上做受迫振動,其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示,則下列說法正確的是 ()A.此單擺的固有周期約為2sB.此單擺的擺長約為1C.若擺長增大,單擺的固有頻率增大D.若擺長增大,共振曲線的峰將向右移動E.此單擺共振時的振幅是810.(多選)如圖甲所示,O、P為介質(zhì)中的兩點,O為波源,O、P間距為6m。t=0時刻O點由平衡位置起先向上振動,向右產(chǎn)生沿直線傳播的簡諧橫波,圖乙表示t=0時刻起先PA.該波的波長為12B.該波的波速為2C.該波的周期為4sD.從O點起先振動到t=10s,質(zhì)點P經(jīng)過的路程為1.611.(多選)如圖所示,兩塊相同的玻璃等腰三棱鏡ABC置于空氣中,兩者的AC面相互平行放置,由紅光和藍(lán)光組成的細(xì)光束平行于BC面從P點射入,通過兩棱鏡后,變?yōu)閺腶、b兩點射出的單色光,對于這兩束單色光 ()A.紅光在玻璃中傳播速度比藍(lán)光小B.從a點射出的為紅光,從b點射出的為藍(lán)光C.從a、b兩點射出的單色光不平行D.從a、b兩點射出的單色光仍平行,且平行于BC12.“B超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況。如圖是超聲波從肝臟表面入射,經(jīng)折射與反射,最終從肝臟表面射出的示意圖。超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似,可表述為=(式中θ1是入射角,θ2是折射角,v1、v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度),超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同。已知v2=0.9v1,入射點與出射點之間的距離是d,入射角是i,腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行,則腫瘤離肝臟表面的深度h為()A.B.C. D.13.如圖所示,ACB為光滑弧形槽,弧形槽半徑為R,C為弧形槽最低點,R?。甲球從弧形槽的圓心處自由下落,乙球從A點由靜止釋放,問:(空氣阻力不計)(1)兩球第1次到達(dá)C點的時間之比;(2)若在弧形槽的最低點C的正上方h處由靜止釋放小球甲,讓其自由下落,同時將乙球從弧形槽左側(cè)由靜止釋放,欲使甲、乙兩球在弧形槽最低點C處相遇,則甲球下落的高度h是多少?14.內(nèi)徑為r,外徑為r的透亮介質(zhì)半球殼折射率n=2,如圖為其截面示意圖,真空中光速為c。(1)將點光源放在球心O處,求光射出球殼的時間;(2)將光源移至O點正上方內(nèi)殼上的P點,使其發(fā)出的光射向球殼外,求透亮球殼外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長。專題十四振動和波光的折射和反射考向4///研透真題·破題有方///【解析】(1)選B。Δx=,因Δx越小,目鏡中視察到的條紋數(shù)越多,將單縫向雙縫靠近,對條紋個數(shù)無影響,A錯誤;如l減小,則條紋個數(shù)增多,B正確,C錯誤;若d減小,則條紋個數(shù)削減,D錯誤。(2)相鄰兩條暗條紋之間的距離是Δx0=,由公式得Δx0=λ,所以λ=。(3)把各數(shù)據(jù)代入波長公式,有:λ=m=6.30×10-7m=630nm。答案:(1)B(2)(3)630///多維猜押·制霸考場///1.A、C、E由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜,所以形成干涉現(xiàn)象的光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面,故A正確、B錯誤;由于凸透鏡的下表面是圓弧面,所以形成的薄膜厚度不是勻稱變更的,形成不等間距的干涉條紋,故C正確、D錯誤;若運用半徑小一些的凸薄透鏡,則空氣薄膜上的厚度變更更快,則形成的干涉條紋的間距要變大,故E正確。2.【解析】(1)螺旋測微器的讀數(shù)為:d=0.5mm+49.9×0.01mm=0.999mm;當(dāng)細(xì)絲的直徑越大時,衍射現(xiàn)象越不明顯,由讀數(shù)可知,細(xì)絲Ⅱ的直徑大,由題目中圖1可知,a圖的衍射條紋間距較窄,因此圖a是細(xì)絲Ⅱ的衍射圖樣;(2)由試驗圖可知,平面鏡對單縫成像,相當(dāng)于雙縫,間距為2h,因此條紋間距Δx=λ=λ,隨后小明撤去平面鏡,在單縫下方A處放置同樣的另一單縫,形成雙縫結(jié)構(gòu),不能視察到干涉條紋,緣由是不滿意干涉條件:頻率相同。答案:(1)0.999(或1.000)a(2)λ不能///高考猜押競技場///1.B、C、E受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率,與是否發(fā)生共振無關(guān),A錯誤;機械波的頻率由波源確定,與介質(zhì)無關(guān),B正確;多普勒效應(yīng)是波特有的現(xiàn)象,聲波能發(fā)生多普勒效應(yīng),其他類型的波也可以,C正確;有機械振動的振源,若沒有介質(zhì),也不能有機械波,D錯誤;產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是兩列波的頻率相同,E正確。故選B、C、E。2.A、DS2的起振方向與振源的起振方向相同,但題目未說明振源起振方向,所以S2的起振方向無法推斷,即可能向下也可能向上,A正確;機械波傳播過程中,波的周期與振源振動周期相同,與介質(zhì)無關(guān),所以左右兩側(cè)周期相同,B錯誤;若起振方向向下,則:nλ2+λ2=7m,得λ2=m(n=0,1,2,3…),若起振方向向上,則:nλ2+λ2=7m得λ2=m(n=0,1,2,3…),即有兩種狀況,C錯誤;由v=可知:==,起振方向向下時,λ1=m(n=0,1,2,3…),起振方向向上時,λ1=m(n=0,1,2,3…),因S1、S2均在波峰,所以S1、S2之間有整數(shù)個波長,即=(4n+3)(n=0,1,2,3…)或=(4n+1)(n=0,1,2,3…)都是整數(shù),由數(shù)學(xué)學(xué)問可知,兩式包含全部奇數(shù),即可表示為2n+1,解得λ1=m(n=0,1,2,3,4…),D正確;故選A、D。3.A、C、D對于同一個擺球,由F=-kx知,在運動過程中前后兩次經(jīng)過軌跡上的同一點,加速度是相同的,故A正確;依據(jù)振動圖象知,甲、乙兩個單擺的周期分別為T甲=4s,T乙=8s;由單擺的周期公式T=2π得單擺的擺長之比L甲∶L乙=∶=1∶4,故B錯誤;從t=0時起,乙第一次到達(dá)左方最大位移處時,位移為負(fù),結(jié)合題圖可知,此時t=6s,甲位于平衡位置,速度方向向左,故C正確;t=2s時,甲擺處于最低點,故重力勢能最小,乙擺處于最大位移處,故動能為零,D正確。4.DS1、S2在空間共形成了5個振動加強的區(qū)域,圖中直線上各點到兩個波源的距離相等,則P點到兩波源的距離差等于λ,故A錯誤;兩列波在同一介質(zhì)中傳播,則傳播速度相等,故B錯誤;P點的振動始終加強,所以P點此時刻振動最強,則過半個周期后,振動仍為最強,故C錯誤;因為S1、S2在空間共形成了5個振動加強的區(qū)域,所以波程差最大達(dá)到2個波長,但又小于3個波長,所以兩波源之間的距離肯定在2個波長到3個波長之間,故D正確。5.B、C、E雨后的彩虹是由于光的折射形成的,故A錯誤;日食和月食是由光的直線傳播引起的,故B正確;影子的邊緣都是模糊不清的,這是由光的衍射形成的,故C正確;小轎車前面的擋風(fēng)玻璃相當(dāng)于平面鏡,平面鏡成像的特點是像與物關(guān)于鏡面對稱,假如豎直安裝,像會成在正前方,干擾司機視察路況,傾斜安裝可以使像成在斜上方,不干擾司機視察路況,故D錯誤;觀看“3D電影”所帶眼鏡鏡片為偏振片,兩鏡片透振方向相互垂直,故E正確。故選B、C、E。6.C遠(yuǎn)處山峰的倒影特別清晰,是因為山峰的光線在水面上發(fā)生了反射,但不是全反射,因為全反射只有光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時才可能發(fā)生,故A錯誤。光線由水射入空氣,光的波速變大,頻率不變,由波速公式v=λf知波長變大,故B錯誤。遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處,入射角很大,當(dāng)入射角大于等于全反射臨界角時能發(fā)生全反射,光線不能射出水面,因而看不見,故C正確。近處水面下景物的光線到水面處,入射角越小,反射光越弱而折射光越強,射出水面而進(jìn)入人眼睛中的能量越少,故D錯誤,故選C。7.A由題圖看出,太陽光射入六角形冰晶時,a光的偏折角大于b光的偏折角,由折射定律得知,六角形冰晶對a光的折射率小于對b光的折射率,由v=知b光的傳播速度小,故A正確;a光的折射率小于b光的折射率,a光的頻率小于b光的頻率,所以a光的波長大于b光的波長,依據(jù)Δx=λ,a光相鄰條紋間距大,故B錯誤;由臨界角公式sinC=,a光的折射率小,a光的臨界角大,故C錯誤;光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,a光的頻率小,所以a光逸出的光電子的最大初動能小,故D錯誤。8.【解析】依據(jù)全反射條件得全反射臨界角C=45°光線射入三棱鏡后,在AC邊的入射角為30°,不會發(fā)生全反射。設(shè)射出AC邊時的出射角為i,依據(jù)折射定律有=n,解得i=45°依據(jù)題意,如圖所示,射到光屏上最低點的位置在圖中S1點。由幾何關(guān)系可知,∠OCS1=30°故OS1=3Ltan30°=L光線在BC邊的入射角為75°,大于全反射臨界角45°,會發(fā)生全反射由題意可知,BC邊全反射的光線中從B點反射到光屏上最高點的位置在圖中S2點,如圖所示。由幾何關(guān)系可知,∠OBS2=15°故OS2=4Ltan15°=(8-4)L所以,光屏上光斑的最高點和最低點之間的距離為s=OS1+OS2=(8-3)L答案:(8-3)L9.A、B、E由共振曲線知此單擺固有頻率為0.5Hz,則周期為2s,再由T=2π得此單擺的擺長約為1m;若擺長增大,則單擺的固有周期增大,固有頻率減小,共振曲線的峰將向左移動,A、B正確,C、D錯誤;由題圖可知此單擺共振時的振幅最大為8cm,E正確。故選A、B、E。10.A、C、D由題圖乙知,振動從O傳播到P須要2s,則波的傳