高中物理必考知识点+典型题高考物理核心考点《物理光学》考前复习学案17310.pdf
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1、 1 高中物理必考知识点典型题 高考物理核心考点物理光学考前复习学案 1、光的干涉 1定义:在两列光波叠加的区域,某些区域相互加强,出现亮条纹,某些区域相互减弱,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域相互间隔的现象。2条件:两束光的频率相同、相位差恒定。3双缝干涉图样特点:单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹(如图);白光照射时,中央为白色亮条纹,其余为彩色条纹。考向 1 光的干涉 1用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A干涉条纹消失 B彩色条纹中的红色条纹消失 C中央条纹变成暗条纹 D中央条纹变成红色【答案】D【解析】在光源与单缝之间加上红色滤光片后,只
2、透过红光,屏上出现红光(单色光)的干涉条纹,D 正确。2把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入(如图),这时可以看到亮暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是()A将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,条纹变疏 B将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,条纹变疏 C将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动 D将上玻璃板平行上移,条纹远离劈尖移动【答案】BC 2【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,发生干涉现象,出现条纹,所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的。AB当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,相邻亮条纹间距变小
3、,所以干涉条纹会变密;若将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,相邻亮条纹间距变大,所以干涉条纹会变疏;故 A错误,B正确;CD将上玻璃板平行上移,导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动,因此出现条纹向着劈尖移动,故C 正确,D错误。故选 BC。3光的干涉现象在技术中有重要应用例如,在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度如图所示,在被测平面上放一个透明的样板,在样板的一端垫一个薄片,使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层用单色光从上面照射,在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹如果被测表面是平整的,干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲),下列说法正确的是()A这是空
4、气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉 B空气层厚度相同的地方,两列波的路程差相同,两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同 C如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,就表明被测表面弯曲对应位置向下凹 D如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,就表明被测表面弯曲对应位置向上凸【答案】ABC【解析】(1)在标准样板平面和被测平面间形成了很薄的空气薄膜,用单色光从标准平面上面照射,从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光波频率相等,符合相干条件,在样板平面的下表面处发生干涉现象,出现明暗相间的条纹,A 正确;(2)在空气层厚度 d相等的地方,两列波的波程差均为 2d 保持不变,叠加时相互加强和削弱的情况是相同的,
5、属于同一条纹,故薄膜干涉也较等厚干涉,B正确;(3)薄膜干涉条纹,又叫等厚条纹,厚度相同的地方,应该出现在同一级条纹上图中条纹向左弯曲,说明后面较厚的空气膜厚度 d,在左面提前出现,故左方存在凹陷现象,C 正确,D错误故本题选 ABC 3 4利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度如图(a)所示,现使透明标准板 M 和待检工件 N 间形成一楔形空气薄层,并用单色光照射,可观察到如图(b)所示的干涉条纹,条纹的弯曲处 P和 Q 对应于 A 和 B 处,下列判断中正确的是()AN的上表面 A处向上凸起 BN的上表面 B处向上凸起 C条纹的 cd点对应处的薄膜厚度相同 D若减少薄片的厚度,则干涉条纹间距会
6、增大【答案】BCD【解析】薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同条纹的 cd点在直条纹处,所以 cd点对应处的薄膜厚度相同,从弯曲的条纹可知,A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,可知 A处凹陷,B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,可知 B处凸起,故 A错误,B正确;由图可知,条纹间距相等,则条纹的 cd点对应处的薄膜厚度也相同,故 C 正确;当减少薄片的厚度,即减小空气薄层的宽度,导致同级的光程差的间距变大,则干涉条纹间距会增大,故 D正确所以 BCD 正确,A错误 5如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图
7、样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)在下面的四幅图中从左往右排列,亮条纹的颜色依次是()A红黄蓝紫 B红紫蓝黄 C蓝紫红黄 D蓝黄红紫【答案】B【解析】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,故 4 AC 两个是双缝干涉现象,根据双缝干涉条纹间距Lxd 可以知道波长越大,x越大,故 A是红光,C 是蓝光单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,故 BD是单缝衍射图样,B为紫光的单缝衍射图样,D为黄光单缝衍射图样故从左向右依次是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和黄光(单缝衍射)所以选项
8、 B正确的,选项 ACD 错误 6如图所示,双缝干涉实验装置中,屏上一点P到双缝的距离之差为2.1m,若用单色光A照射双缝时,发现P点正好是从屏中间O算起的第四条暗条纹,换用单色光B照射双缝时,发现P点正好是从屏中间O算起的第三条亮条纹,则下列说法正确的是()A单色光B的频率大于单色光A的频率 B单色光B的波长小于单色光A的波长 C单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离 D用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验,在缝宽不变的情况下,单色光B更容易发生明显衍射【答案】D【解析】ABC由题意可知,单色光 A照射双缝时条纹间距较小,根据lxd 可知单色光 A的波长较小,频率
9、较大,选项 ABC 错误;D因单色光 B 的波长较大,则用单色光 A和 B在同一单缝衍射的装置上做实验,在缝宽不变的情况下,单色光 B更容易发生明显衍射,选项 D正确。故选 D。7现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片 E 等光学元件,要把它们放在图 1 所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长 5 (1)将白光光源 C 放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为CE_A(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第 1 条亮纹,此时手轮上的示数如图 2 所示然后同方向转动测量头,使分划板中心刻
10、线与第 6 条亮纹中心对齐,记下此时图 3 中手轮上的示数_mm,求得相邻亮纹的间距 x为_mm(3)为了增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,可以_ A增大单缝和双缝之间的距离 B增大双缝和光屏之间的距离 C将红色滤光片改为绿色滤光片 D增大双缝之间的距离【答案】DB;13.870;2.310;B 【解析】(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝D、双缝 B;(2)图 3 螺旋测微器固定刻度读数为 13.5mm,可动刻度读数为 37.00.01mm,两者相加为 13.870mm 同理:图 2 的读数为:2.320mm 所以13.8702.3202.3105xmmmm;(3)依据双缝干
11、涉条纹间距规律Lxd 可知:A项:x 与单缝和双缝间的距离无关,故增大单缝与双缝之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离,故 A错误;B项:增大双缝与光屏之间的距离 L,由上式知,可增大相邻两条亮纹之间的距离,故 B正确;C 项:绿光的波长比红光短,由上知,将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉条纹的间距减小,故 C 错误;D项:增大双缝之间的距离 d,干涉条纹的间距减小,故 D错误 9用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离 d=0.20 mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为 L=75.0 cm,如图甲所示,实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮,使 6 与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第 1
12、条明条纹,此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示,则游标卡尺的读数 x1=_mm,然后再转动手轮,使与游标卡尺相连的分划线向右边移动,直到对准第 5 条明条纹,如图丁所示,此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图己所示,则游标卡尺的读数x2=_mm,由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是_mm.【答案】0.3 9.6 6.210-4 【解析】图戊的示数主尺为:0mm;游标尺的第 3 刻度与上面对齐,读数为0.13mm=0.3mm,总读数为 0.3mm;图己的示数主尺为:9mm;游标尺的第 6 刻度与上面对齐,读数为 0.16mm=0.6mm,总读数为 9.6mm根据Lxd 得33421()(9.
13、60.3)100.2 106.2 1044 0.75xx dxdmLL 10如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1和S2距离之差为 2.1106 m,今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?(1)已知A光在折射率为n1.5 的介质中波长为 4107 m;(2)已知B光在某种介质中波长为 3.15107 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为 37(sin 370.6,cos 370.8);(3)若用A光照射时,把其中一条缝遮住,试分析光屏上能观察到的现象.【答案】(1)暗条纹(2)亮条纹(3)光屏上仍出现明暗相间的条纹
14、,但中央条纹最 7 宽最亮,两边条纹变窄变暗.【解析】(1)设 A光在空气中波长为 1,在介质中波长为 2,由12cnv得 1n21.54107 m6107 m 根据路程差 r2.1106 m 所以61712.1 10 m3.56 10 mrN 由此可知,从 S1和 S2到 P点的路程差 r 是波长 1的 3.5倍,所以 P 点为暗条纹.(2)根据临界角与折射率的关系 sin C1n得 15sin373n 由此可知,B光在空气中波长 3为 3n介533.15107 m5.25107 m 所以62732.1 10 m45.25 10 mrN 可见,用 B光做光源,P点为亮条纹.(3)光屏上仍出现
15、明暗相间的条纹,但中央条纹最宽最亮,两边条纹变窄变暗.8 2、光的衍射和偏振 1光的衍射(1)发生明显衍射的条件:只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多,甚至比光的波长还小的时候,衍射现象才会明显。(2)衍射条纹的特点 (3)双缝干涉与单缝衍射图样对比:单色光的双缝干涉条纹是等间距的,而单缝衍射条纹宽度不均匀,中央条纹最宽,两边依次变窄。2光的干涉、衍射比较 光的干涉 光的衍射 现象 在光叠加区域出现加强或减弱的现象 光绕过障碍物偏离直线传播的现象 产生条件 两束光频率相同、相位差恒定 障碍物或孔的尺寸与光波长差不多或更小 典型实验 杨氏双缝干涉 单缝衍射、圆孔衍射、圆盘衍射 图样特点 条纹宽度
16、 条纹宽度相等 条纹宽度不等,中央条纹最宽 条纹间距 各相邻条纹间距相等 各相邻条纹间距不等 亮度情况 清晰条纹,亮度基本相等 中央条纹最亮,两边变暗 3.光的偏振(1)自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。(2)偏振光:在垂直于光的传播方向的平面上,只沿着某个特定的方向振动的光。(3)偏振光的形成 让自然光通过偏振片形成偏振光。让自然光在两种介质的界面发生反射和折射,反射光和折射光都是偏振光。(4)光的偏振现象说明光是一种横波。9 考向 1 光的衍射 11抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图所示,激光束
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