《高考備考指南 物理 》課件-第4講　光的干涉、衍射和偏振　電磁波

第4講光的干涉、衍射和偏振電磁波(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P99~100)知識鞏固練習(xí)1.(2022年上海卷)在單縫衍射實驗中，僅減小單縫的寬度，則光屏上()A.條紋變寬，光強增強B.條紋變窄，光強增強C.條紋變寬，光強減弱D.條紋變窄，光強減弱【答案】C【解析】根據(jù)單縫衍射實驗可知，狹縫的寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋的間距越大，但通過狹縫的光越少，光強越弱.因此在單縫衍射實驗中，僅減小單縫的寬度，則光屏上衍射條紋變寬，光強減弱，C正確.2.(多選)關(guān)于電磁波，下列說法正確的是()A.電磁波和機械波都需要通過介質(zhì)傳播，它們由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率都不變B.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生.若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失C.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場互相垂直，電磁波是橫波D.電磁波和機械波都能傳遞能量和信息【答案】CD【解析】電磁波不需要通過介質(zhì)傳播，而機械波需要通過介質(zhì)傳播.它們由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率都不變，A錯誤.波源的電磁振蕩停止后，已發(fā)出的電磁波不會消失，且還將繼續(xù)傳播，B錯誤.根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波中的電場和磁場互相垂直，因此電磁波是橫波，C正確.電磁波和機械波都能傳遞能量和信息，D正確.3.(2024年茂名一中聯(lián)考)如圖是一張風(fēng)景照片，湖水清澈見底，近處湖面水下的景物都看得很清楚，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.下列說法正確的是()A.水下的石頭看起來的深度比實際深一些B.彩虹的成因是光的衍射C.遠(yuǎn)處對岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由光的干涉所引起的D.遠(yuǎn)處水面下景物看不到，是由于光線發(fā)生了全反射【答案】D【解析】水下石頭反射的光線由水中進入空氣時，在水面上發(fā)生折射，折射角大于入射角，折射光線進入人眼，人眼逆著折射光線的方向看去，就會覺得石頭位置變淺了，所以水下的石頭看起來的深度比實際淺一些，A錯誤.彩虹的成因是光的折射，B錯誤.遠(yuǎn)處對岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光在水面上發(fā)生了反射，C錯誤.遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面上，入射角很大，當(dāng)入射角大于等于臨界角時光線不能射出水面，因而看不見，D正確.4.如圖所示，有四種明暗相間的條紋，分別是紅光、藍(lán)光各自通過同一個雙縫干涉儀形成的干涉圖樣以及黃光、紫光各自通過同一個單縫形成的衍射圖樣(灰黑色部分表示亮紋).則下面四個圖從左往右排列，亮條紋的顏色依次是()A.紅、藍(lán)、紫、黃 B.紅、紫、藍(lán)、黃C.紫、黃、藍(lán)、紅 D.黃、紫、紅、藍(lán)【答案】B5.下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說法，正確的是()A.在水中藍(lán)光的傳播速度比紅光快B.有時照相機前放置偏振片，是為了使更多的光線透過鏡頭C.在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要淺D.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋【答案】D【解析】藍(lán)光的折射率大于紅光的折射率，根據(jù)v=cn知水中藍(lán)光的傳播速度比紅光慢，A錯誤.在照相機的鏡頭前涂一層增透膜是為了增加光的透射強度.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片將偏振的反射光過濾以增加拍攝的清晰度，B錯誤.在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要深，C錯誤.通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的單縫衍射現(xiàn)象，D正確綜合提升練習(xí)6.將鐵環(huán)粘上肥皂液，用白熾燈光照射，從反射光的方向看去，呈現(xiàn)如圖所示的現(xiàn)象，最上部是較寬的黑色條紋，其下是若干彩色條紋圖.已知可見光的頻率為3.9×1014~7.5×1014Hz.請估算肥皂膜最上面黑色條紋區(qū)域的厚度最大值為()A.20nm B.80nmC.200nm D.2000nm【答案】C【解析】由于重力作用，肥皂膜形成上薄下厚的形狀，越往上肥皂膜越薄.當(dāng)厚度恰好等于可見光最長波長的14時，從膜的前表面反射回來的光和從后表面反射回來的光的光程差為波長的12，疊加的結(jié)果是光減弱，而且兩個反射光與透射光相比能量很小，所以看起來是黑色.膜的厚度最大值為d=14λmax=14·cfmin=17.在水面下同一深處有兩個點光源P、Q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光的頻率大于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光的條紋間距【答案】C【解析】由題意可知，P光照亮的水面區(qū)域大于Q光照亮的水面區(qū)域，則P光的臨界角大于Q光的臨界角.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光在水中的速度大于Q光的速度，P光的頻率也小于Q光的頻率，A、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，P光的中心條紋寬度大于Q光的中心條紋寬度，C正確，D錯誤8.(2022年深圳高級中學(xué)模擬)如圖所示，把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直于玻璃射入.從上往下看凸透鏡，明暗相間的條紋分布是()ABCD【答案】B【解析】凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個厚度變化的圓尖劈形空氣薄膜.當(dāng)單色光垂直射向平凸透鏡時，從尖劈形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉.同一半徑的圓環(huán)處空氣膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此干涉圖樣呈圓環(huán)狀.并且可以觀察到這些同心圓環(huán)分布是中間疏、邊緣密，圓心在接觸點，B正確.9.下圖為楊氏雙縫干涉實驗示意圖，其中S為單縫，S1、S2為雙縫，D為光屏.用某單色光進行實驗，觀察到屏上O點為中央亮紋的中心，P1為第一級亮紋的中心.下列說法正確的是()A.若雙縫間的距離變小，其他條件不變，屏上干涉條紋的間距將變小B.若單縫到雙縫間的距離變小，其他條件不變，屏上干涉條紋的間距將變大C.若雙縫到光屏間的距離變小，其他條件不變，屏上P1位置可能為暗條紋的中心D.若雙縫間的距離變小，其他條件不變，屏上P1位置可能為亮條紋的中心【答案】C【解析】根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=Ldλ可知，若將雙縫間距d變小，條紋間距Δx變大，A錯誤；雙縫干涉條紋間距與單縫到雙縫間的距離無關(guān)，B錯誤；若將雙縫到光屏間的距離L變小，其他條件不變，則干涉條紋的間距Δx減小，屏上P1位置可能為暗條紋的中心，C正確；若將雙縫間距d縮小，其他條件不變，則干涉條紋間距Δx增大，第一級亮紋的中心將在P1位置上方，屏上P1位置不可能為亮條紋的中心，D錯誤10.(2022年江蘇七市二模)劈尖干涉是一種薄膜干涉.如圖所示，將一塊平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夾入兩張紙片.當(dāng)單色光從上方入射后，從上往下可以看到干涉條紋.以下說法正確的是()A.干涉條紋是由a、b上表面反射的光疊加產(chǎn)生的B.相鄰的暗條紋對應(yīng)位置下方的空氣膜厚度差不同C.若抽去一張紙片，條紋變密D.若某亮條紋發(fā)生彎曲，該亮條紋對應(yīng)位置的空氣膜厚度仍相等【答案】D【解析】干涉條紋是由a下表面和b上表面反射光疊加產(chǎn)生的，A錯誤.劈尖干涉條紋任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相鄰的明條紋或者暗條紋對應(yīng)的薄膜厚度差恒定，B錯誤，D正確.干涉中，當(dāng)光程差為整波長Δx=nλ時，波加強為亮條紋；當(dāng)光程差為半波長Δx=(n+12)λ時，波抵消為暗條紋.可見相鄰亮條紋光程差相差一個波長λ.斜劈中干涉條紋光程差Δx=2d，即相鄰亮條紋空氣層厚度相差λ2，根據(jù)相似三角形性質(zhì)得相鄰亮條紋間距L=λ2tanα.若抽去一張紙，傾角11.長度測量是光學(xué)干涉測量最常見的應(yīng)用之一.如要測量某樣品的長度，較為精確的方法之一是通過對干涉產(chǎn)生的條紋進行計數(shù).若遇到非整數(shù)干涉條紋的情形，則可以通過減小相干光的波長來獲得更窄的干涉條紋，直到得到滿意的測量精度為止.為了測量細(xì)金屬絲的直徑，把金屬絲夾在兩塊平板玻璃之間，使空氣層形成尖劈，金屬絲與劈尖平行，如圖所示.如用單色光垂直照射就得到等厚干涉條紋，測出干涉條紋間的距離就可以算出金屬絲的直徑.某次測量結(jié)果為：單色光的波長λ=589.3nm，金屬絲與劈尖頂點間的距離L=

28.880mm，其中30條亮條紋間的距離為4.295mm.則金屬絲的直徑為()A.