2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時分層提升練五十四光的波動性含解析

PAGE8-光的波動性(建議用時45分鐘)1.(多選)對下列現(xiàn)象說明正確的是 ()A.圖甲和泊松亮斑的原理一樣B.圖乙和三棱鏡色散的原理一樣C.圖丙和利用光學(xué)技術(shù)檢查鏡面的平整程度的原理一樣D.圖丁和偏振太陽鏡的原理一樣【解析】選B、C、D。沙漠蜃景是由于光發(fā)生了全反射而形成的,泊松亮斑是由于光的衍射產(chǎn)生的,兩者原理不同,故A錯誤。彩虹和三棱鏡色散的原理一樣,都是光的折射現(xiàn)象,故B正確。肥皂泡的彩色是由于光的干涉形成的,利用光學(xué)技術(shù)檢查鏡面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象,兩者原理相同。故C正確。立體電影和偏振太陽鏡的原理一樣,都是利用光的偏振原理。故D正確。2.(多選)(2024·南充模擬)由a、b兩種單色光構(gòu)成復(fù)色光束從水中斜射入空氣中的光路圖如圖所示,關(guān)于a、b兩種單色光,下列說法正確的是 ()A.a光的頻率小于b光的頻率B.從同種介質(zhì)中斜射入空氣發(fā)生全反射時,a光的臨界角小于b光的臨界角C.在同種介質(zhì)中傳播,a光傳播速度大于b光的傳播速度D.相同條件的雙縫干涉試驗中,a光的相鄰明條紋間距比b光的相鄰明條紋間距小E.通過同一狹縫,a光的衍射現(xiàn)象比b光的衍射現(xiàn)象更明顯【解析】選A、C、E。由光路圖可知b的折射程度大于a,可知b的折射率大于a,b光的頻率大于a光的頻率,選項A正確;依據(jù)sinC=1n可知,從同種介質(zhì)中斜射入空氣發(fā)生全反射時,b光的臨界角小于a光的臨界角,選項B錯誤;依據(jù)n=cv可知在同種介質(zhì)中傳播,a光傳播速度大于b光的傳播速度,選項C正確;b光波長小于a光,依據(jù)Δx=ldλ可知,相同條件的雙縫干涉試驗中,b光的相鄰明條紋間距比a光的相鄰明條紋間距小,選項D錯誤;b光波長小于a光,則通過同一狹縫,a光的衍射現(xiàn)象比b光的衍射現(xiàn)象更明顯,選項E正確;故選A、C3.如圖,用激光照耀直徑小于激光束的不透亮圓盤,例如小分幣,我們可以在光屏上看到的圖樣為下列圖中的 ()【解析】選B。當(dāng)用激光照耀直徑小于激光束的不透亮圓盤時,在圓盤后屏上的陰影中心出現(xiàn)了一個亮斑,亮斑的四周是明暗相間的環(huán)狀衍射條紋。這就是泊松亮斑,是激光繞過不透光的圓盤發(fā)生衍射形成的。故B正確,A、C、D錯誤。4.(多選)(2024·桂林模擬)下列說法正確的是()A.肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光的薄膜干涉現(xiàn)象B.在雙縫干涉試驗中,同等條件下用紅光做試驗比用紫光做試驗得到的條紋間距更小C.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,在鏡頭前加一個偏振片可以減弱玻璃表面反射光的影響D.光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波E.X射線比無線電波更簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象【解析】選A、C、D。肥皂泡呈現(xiàn)彩色是光通過前面、后面反射回來的光發(fā)生干涉現(xiàn)象的結(jié)果,故A符合題意。在雙縫干涉試驗中,設(shè)條紋間距為Δx,雙縫到光屏距離為l,波長為λ,則Δx=ldλ,紅光比紫光波長長,所以同等條件下用紅光做試驗比用紫光做試驗得到的條紋間距大,故B不符合題意。拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時,反射光的振動方向和玻璃櫥窗內(nèi)的物品光的振動方向不同,所以在鏡頭前加一個偏振片可以減弱玻璃表面反射光的影響,C項符合題意。光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波,符合客觀事實,D符合題意。波長越長越簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象,而X射線比無線電波波長短,不簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象,故E5.(多選)在水面下同一深處有兩個點光源P、Q,能發(fā)出不同顏色的光。當(dāng)它們發(fā)光時,在水面上看到P光照亮的水面區(qū)域大于Q光,以下說法正確的是 ()A.P光的頻率小于Q光B.P光在水中的傳播速度小于Q光C.讓P光和Q光通過同一單縫裝置,P光的中心條紋寬度大于Q光的中心條紋寬度D.讓P光和Q光通過同一雙縫干涉裝置,P光的條紋間距小于Q光【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行:(1)在同一深度兩光源照亮的水面區(qū)域不同,則說明它們的臨界角不同,從而確定它們的折射率。(2)由c=nv可得兩種光在水中的速度與折射率成反比。(3)再由v=λf得波長與速度成正比。【解析】選A、C。由題意可知:P光照亮的水面區(qū)域大于Q光,則P光的臨界角大于Q,由臨界角公式sinC=1n知,P光的折射率小于Q光的折射率,那么P在水中的速度大于Q,P光的頻率也小于Q光,故A正確,B錯誤;P光的折射率小于Q光的折射率,則P光的波長大于Q光的波長,P光的衍射現(xiàn)象比較顯著,則P光的中心條紋寬度大于Q光的中心條紋寬度,故C正確;P光的折射率小于Q光的折射率,P光的波長大于Q光的波長,而干涉條紋的間距與波長成正比,則讓P光和Q光通過同一雙縫干涉裝置,P光的相鄰條紋間距大于Q光,故D6.(多選)(2024·洛陽模擬)下列說法正確的是 ()A.變更的磁場不肯定產(chǎn)生變更的電場B.通過手指間的縫隙視察日光燈,可以看到彩色條紋,這是光的偏振現(xiàn)象C.光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段,光纖內(nèi)芯的折射率比外殼的大D.視察者相對于頻率肯定的聲源運動時,接收到聲波的頻率可能發(fā)生變更E.在兩列相干波發(fā)生干涉的區(qū)域內(nèi),振動加強(qiáng)點的位移始終比減弱的位移大【解析】選A、C、D。依據(jù)電磁場理論可知,勻稱變更的磁場肯定產(chǎn)生穩(wěn)定的電場,故A正確;通過手指間的縫隙視察日光燈,可看到彩色條紋,這是光的衍射現(xiàn)象,故B錯誤;光纖通信是利用光能在內(nèi)芯與外殼的界面處發(fā)生全反射,所以光纖內(nèi)芯的折射率比外殼的大,故C正確;視察者相對于頻率肯定的聲源運動時,若兩者間的距離發(fā)生變更時,視察者接收到聲波的頻率將發(fā)生變更,故D正確;兩列波發(fā)生干涉時,振動加強(qiáng)的質(zhì)點仍在振動,位移時刻在變更,不行能始終最大,所以并不是振動加強(qiáng)點的位移始終比減弱的位移大,故E錯誤。7.1924年,德布羅意提出了物質(zhì)波理論,他假設(shè)實物粒子也具有波動性,大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子(如電子、質(zhì)子等),他認(rèn)為粒子的動量p與波的波長λ之間遵從關(guān)系:λ=hp(h為普朗克常量),這一假說后來在一系列試驗中得到了證明。如圖甲所示,在電子雙縫干涉試驗中,將電子垂直射向兩個緊靠的平行狹縫(電子放射端到兩狹縫距離相等),在縫后放上一個安裝有電子探測器的屏幕(屏幕上的O點位于兩狹縫中心對稱軸的正后方,圖中未畫出),電子打到探測器上會在屏幕上出現(xiàn)亮點。在試驗中,以速率v0放射電子,起先時,屏幕上出現(xiàn)沒有規(guī)律的亮點,但是當(dāng)大量的電子到達(dá)屏幕之后,發(fā)覺屏幕上不同位置出現(xiàn)亮點的概率并不相同,且沿垂直雙縫方向呈現(xiàn)出間隔分布, ()A.以速率2v0放射電子,重復(fù)試驗,O點可能處在暗條紋上B.以速率2v0放射電子,重復(fù)試驗,所形成的條紋間距會變小C.若將兩個狹縫沿垂直縫的方向移動一段很小的距離(不變更狹縫和屏幕間的距離),重復(fù)試驗,假如屏幕上仍有間隔的條紋分布,則O點肯定處在暗條紋上D.若將兩個狹縫沿垂直縫的方向移動一段很小的距離(不變更狹縫和屏幕間的距離),重復(fù)試驗,假如屏幕上仍有間隔的條紋分布,則O點肯定處在明條紋上【解析】選B。以速率2v0放射電子,動量變?yōu)?倍,依據(jù)公式λ=hp知,波長減小為12倍,依據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ,條紋間距減小為12倍,O點到兩個縫的路程差為零,故O點仍舊是亮紋,故A錯誤,B正確。若將兩個狹縫沿垂直縫的方向移動一段很小的距離(不變更狹縫和屏幕間的距離)重復(fù)試驗,則O到兩個縫的間距為半波長奇數(shù)倍的位置出現(xiàn)暗紋,為波長偶數(shù)倍的位置出現(xiàn)亮條紋,故8.如圖所示是利用插針法測定玻璃磚折射率的試驗,玻璃磚的入射面ab和出射面cd并不平行。某同學(xué)操作的主要步驟如下:a.畫入射面ab,放置玻璃磚,使玻璃磚上界面對準(zhǔn)ab;b.用針沿玻璃磚下界面確定出射面cd上的兩點;c.在ab面一側(cè)插針P1、P2;d.在cd面一側(cè)插針P3,使之?dāng)r住P1和P2;e.插針P4,使之?dāng)r住P3和P1、P2;f.移去針和玻璃磚。(1)請寫出上述步驟中有錯誤的步驟序號,并寫出對應(yīng)正確的操作。

(2)改正操作中的錯誤后,該同學(xué)正確完成試驗,作好光路圖,并測量相關(guān)物理量,計算出玻璃磚的折射率。他重新放上玻璃磚,發(fā)覺玻璃磚的出射面實際應(yīng)為c′d′,如圖中虛線所示,c′d′∥cd。則他計算出的折射率比真實值______________(選填“偏大”“偏小”或“不影響結(jié)果”)。

【解析】(1)其中有錯誤之處的是:c、d;在c中透過玻璃磚視察,在cd面一側(cè)插針P3,使之?dāng)r住P1的像和P2的像;在d中插針P4,使之?dāng)r住P1的像、P2的像和P3;(2)如圖所示,光線2是實際光線,光線1是該同學(xué)所作的光線,可見,該同學(xué)利用插針法確定入射光線、折射光線后,按光線1光路測得的入射角不受影響,但測得的折射角比真實的折射角偏小,依據(jù)折射定律n=sinisinr,答案:(1)c.透過玻璃磚視察,在cd面一側(cè)插針P3,使之?dāng)r住P1的像和P2的像;d.插針P4,使之?dāng)r住P1的像、P2的像和P3(2)偏大9.(多選)(2024·南陽模擬)光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有重要應(yīng)用。例如,在磨制各種鏡面或其他精密的光學(xué)平面時,可以用干涉法檢查平面的平整程度。如圖所示,在被測平面上放一個透亮的樣板,在樣板的一端墊一個薄片,使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被測平面之間形成一個楔形空氣薄層。用單色光從上面照耀,在樣板上方向下觀測時可以看到干涉條紋。假如被測表面是平整的,干涉條紋就是一組平行的直線(如圖甲),下列說法正確的是 ()A.這是空氣層的上下兩個表面反射的兩列光波發(fā)生干涉B.空氣層厚度相同的地方,兩列波的路程差相同,兩列波疊加時相互加強(qiáng)或相互減弱的狀況也相同C.假如干涉條紋如圖乙所示發(fā)生彎曲,就表明被測表面彎曲對應(yīng)位置向下凹D.假如干涉條紋如圖乙所示發(fā)生彎曲,就表明被測表面彎曲對應(yīng)位置向上凸【解析】選A、B、C?？諝獗痈缮嫘纬傻臈l紋是膜的上下表面的反射光干涉產(chǎn)生的,故A正確;空氣層厚度相同的地方,兩列光波的路程差相同,兩列光波疊加時加強(qiáng)或減弱,故B正確;空氣薄層干涉是等厚干涉,即明條紋處空氣膜的厚度相同。從彎曲的條紋可知,檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同,彎曲處是凹的,故C正確,D錯誤。10.(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)李明同學(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。李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=________。隨后李明撤去平面鏡,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