2023鲁科版新教材高中物理选择性必修第一册同步练习--第5章光的干涉、衍射和偏振测评卷.pdf

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1、第5章 光的干涉、衍射和偏振注意事项1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。2.无特殊说明，本试卷中g 取 10 m/s一、单项选择题（本题共8小题,每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.关于光的干涉、衍射和偏振，下列说法中错误的是（）A.高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象B.全息照相的拍摄主要利用了光的偏振原理C.通过手指间的缝观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象D.与紫外线相比,红外线更容易发生衍射现象2.关于下面四幅图所对应的光学现象，下列说法不正确的是（）A.图1是某单色光的双缝干涉条纹B.图2检查工件的平整度是利用光的反

2、射C.图3肥皂液膜呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象D.图4拍摄玻璃窗内的物品时,要在镜头前加装一个偏振片以过滤橱窗玻璃的反射光3.关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（）m in乙TA.甲图是光的干涉图样B.乙图是光的衍射图样C.丙图是光的折射现象D.丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率4.抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示,激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化,下列叙述中正确的是（）A.这里应用的是光的干涉现象B.这里应用的是光的偏振C.如果屏上条纹变宽,

3、表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细5.如图所示,让太阳光通过M 上的小孔S 后照射到M 右方的一偏振片P 上,P 的右侧再放一光屏Q,现使P 绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏Q 上的亮度变化情况,下列说法中正确的是（）太阳光 匚巨&匚二二M QA.只有当偏振片转到某一适当位置时光屏才被照亮,在其他位置时光屏上无亮光B.光屏上亮、暗交替变化C.光屏上亮度不变D.光屏上只有一条亮线,随偏振片转动而转动6.某同学利用如图所示器材观察光的干涉现象,其中A 为单缝屏,B 为双缝屏,C 为光屏。当他让一束阳光照射 A 时，屏 C 上并没有出现干涉条纹,他移走B 后,C

4、上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因,最大的可能是（）A IB CA.单缝S 太窄 B.单缝S 太宽C.S 到 S S2距离不等 D.阳光不能作为光源7.劈尖干涉是一种薄膜干涉,将一平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜,如图甲所示，当光从上方入射后,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。现从图示装置中抽去一张纸片,从上往下看到的干涉条纹是（）甲乙川川川II I I I l l i II IIIIIIHIII ill I I IA R C D8.一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束,如图所示

5、，下列说法正确的是（）玻璃ZZ/ZZZZZM%*%勿%ZZZ勿涂层A.在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度B.在真空中遇到障碍物时,b光更容易产生明显的衍射现象C.增大空气一侧的入射角,a光先消失D.在真空中用同一装置进行双缝干涉实验,a光的条纹间距大于b光的条纹间距二、多项选择题（本题共4小题,每小题4分，共16分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分,部分选对的得1分,有选错的得0分）9.两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图甲、乙所示。图丙中有一半圆玻璃石专,0是圆心,MN是法线,PQ是足够长的光屏.甲单色光以入射角i由玻璃砖内部射向。点，折射角为

6、r。则下列说法正确的是（）IIIIIIIIIIIMIIII丙A.乙光以入射角i入射时一定发生全反射B.甲光的频率比乙光的频率大C.光的干涉现象说明光是一列横波D.若绕0点逆时针旋转玻璃砖,PQ上可能接收不到甲光10.形成彩虹时，阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的内表面反射,最后离开水滴时再折射一次。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴,a、b是白光射到水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法中正确的是（A.水滴对a光的折射率大于对b光的折射率B.a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度C.用同一台双缝干涉仪器做光的双缝干

7、涉实验,a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距D.a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长E.若a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射11.如图所示,一束由两种单色光组成的细光束沿PO方向由空气射向玻璃砖,通过玻璃砖后分成两单色细光束A、B。下列说法正确的是（）A.若增大入射角i,则B光先消失B.在玻璃中A光的速度比B光的大C.通过狭缝时A光比B光更容易发生衍射现象D.利用同一双缝干涉实验装置分别用A、B光做实验,A光的干涉条纹间距比B光的小E.若A光为绿光,则B光可能为紫光12.利用薄膜干涉可检查工件表面的平

8、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,C、D两点表示亮条纹的正中间，下列判断中正确的是（）A.N 的上表面A处向下凹陷B.N的上表面B处向下凹陷C.C、D 两点对应M、N 板所形成的空气薄膜厚度差&-4=4 入D.C、D 两点对应M、N 板所形成的空气薄膜厚度差d?-d i=2 A三、非选择题（本题共6 题，共 6 0分）1 3.（9分）某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心时（图 1）,游标卡尺的示数如图2 所示,第二次分划板中心刻线对齐

9、B条纹中心时（图 3）,游标卡尺的示数如图4所示,已知双缝间距离为0.05 mm,双缝到屏的距离为1 m。图 2中游标卡尺的读数为 mm,图 4中游标卡尺的读数为 mm,所测光波的波长为_ _ _ _ _ _ _m（保留两位有效数字）。图1图2w -图3图41 4.（1 0 分）小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室利用双缝干涉测量光的波长,实验老师给他们提供（如图甲所示的）实验仪器。接通电源使光源正常发光。回答下列问题:凸透镜单缝双缝 遮光筒 光屏手轮甲（1）一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后，在目镜中什么也看不到，两人看了说明书之后，相互配合做了如下调节：一是调节光源

10、、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上；二是调节单缝与双缝,使缝的中点位于遮光筒轴线上。但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不清的条纹，为了得到清晰的条纹，因仪器装置较长，一人无法完成操作，两人开始分工，小明在目镜中观察，小强必须前后微调（填写图中所给的仪器名称）才能看到清晰的干涉条纹。（2）经过认真、正确地调节，小明和小强看到了彩色干涉条纹，说 明 在 实 验 装 置 当 中 缺 少 了。小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距，从而测出光源发出的光的波长，因此调节出如图乙、丙、丁所示的三个彩色条纹图样，请 问 观 察 到 图 乙 情 景 时 目 镜 中 心 相 对 于 遮 光 筒 轴 线 是（填“偏

11、左”或“偏右”）的。乙 丙 丁（3）观察到图乙情景时,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数为2 0.00 mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数为 3.0 0 m m,求得相邻亮纹的中心间距A x=m m。（4）已知双缝间距d=0.2 0 0 m m,测得双缝到光屏的距离70 0 m m,由计算表达式入=,求得所测光源发出光的波长为 n m（结果保留三位有效数字）。15.（12 分）如图给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝8 和 S 2 间距为0.80 m m,双缝到屏的距离为0.80 mo 波

12、长为5 0 0 n m 的单色平行光垂直入射到双缝S i 和 S2,在屏上形成干涉条纹。中心轴线0 0 上方第1 条亮纹中心位置在P i 处，第 3条亮纹中心位置在P 2 处。现 在 1 号、2号虫子分别从S i 和%出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到Pb 2号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到巳。假定两只虫子爬行速率均为10 3 m/s。求两只虫子运动的时间差。16.(10 分)如图所示是通过游标卡尺两脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片。(1)试通过图样分析四张照片对应的两脚间的宽度大小关系。(2)试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。甲 乙 丙 丁17.(1

13、0 分)电脑、手机的屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光长时间照射对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距d=0.10 m m,双缝到屏的距离L=l.0 m,测得屏上干涉条纹中亮条纹间距A x=4.5 m m。求：(1)被测短波蓝光的波长X；(2)若选用薄膜材料的折射率为n=L 2 5,要消除该短波蓝光，则制作“增反膜”眼镜时“增反膜”的最小厚度是多少。18.(9 分)如图所示,双缝干涉测波长的实验中，双缝SH S z 的间距d=0.2 5 m m,双缝到光屏的距离1=

14、6 0 c m,光屏上的P点到S,&的距离之差8=1.5 X 10 6 m,现用某单色光在空气中做双缝干涉实验,测得两条相邻亮条纹的中心间距y=1.4 4 m m,光在空气中的传播速度c=3 X 1 0 m/s。(1)求单色光的波长和频率；(2)判断P处是亮条纹还是暗条纹(写出判断依据)。答案全解全析第5章 光的干涉、衍射和偏振1.B高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色,这是由于镜头表面镀膜的上表面与玻璃表面反射的光发生了干涉现象,故A 不符合题意;全息照相的拍摄主要是利用了光的干涉原理,故B 符合题意;通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故 C不符合题意;波长越长的光

15、越容易发生衍射，红外线的波长比紫外线长,因此红外线更容易发生衍射现象,故D不符合题意。2.B 图 1 中的条纹为等间距明暗相间条纹，是某单色光的双缝干涉条纹,A说法正确；图2 利用透明的标准样板和单色光检查工件的平整度，利用了光的干涉现象,B 说法错误；图 3 肥皂液膜呈现彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生干涉形成的,C说法正确；图4拍摄玻璃窗内的物品时，在镜头前加装一个偏振片，利用反射光是偏振光,则可阻碍反射光通过,从而减小反射光的干扰,D说法正确。故选Bo3.C甲图是光的衍射图样，乙图是光的干涉图样，故 A、B 错误;丙图是光的折射现象,C正确;丁图中光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率

16、,D错误。4.D当障碍物的尺寸与波的波长相当或小于波的波长，会发生明显的衍射,该装置的原理是应用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则表明抽制的丝变细，故 D正确,A、B、C错误。5.C因为太阳光为自然光，自然光在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光的强度都相同，故光屏Q上的亮度不变，故选C6.B光的双缝干涉实验中，单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的,这里观察不到光的干涉现象最大的可能是单缝S 太宽,得不到线光源,选Bo7.B设劈尖的角度为0,第 n 级明条纹对应的劈尖膜厚度为d”第 n+1级明条纹对应的劈尖膜厚度为山相邻两明条纹的间距为1。根据干涉条纹与光程

17、差的关系有2d“2d,=入，根据几何关系有1 sin 9=dH-d,即 1 sin 0 弓,抽去一张纸片后，9 减小，所 以 1 增大，即干涉条纹变稀疏，故 B正确。故选B。&B光路图如图所示,在玻璃砖上表面折射时,a 光的偏折程度较大,则玻璃对a 光的折射率较大，由知，在玻璃中a 光的传播速度小于b 光的传播速度,故A错误；由于b 光的偏折程度较小,故玻璃对其折射率较小，所以其波长较长,遇到障碍物时更容易产生明显的衍射现象，故 B正确;两列光在玻璃上表面折射后经下表面反射再从玻璃上表面折射进入空气，由几何关系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根据光路的可逆性可得两列光均不能发生全

18、反射，故两列光都不会消失，故 C 错误;玻璃对a 光的折射率大,则a 光的频率大、波长小，根 据 A x=lx 可知,a 光的条纹间距小于b 光的条纹间距，故 D错误。故选B。9.B D根据干涉条纹间距公式A x=ix可知乙光的波长较长，根 据c=A f可知乙光的频率小于甲光的频率，所以乙光的折射率小于甲光的折射率,根据sin C可知乙光的临界角较大，所以甲单色光以入射角i由玻璃n砖内部射向0点时发生折射，乙光以i入射时不会发生全反射,A错误,B正确;光的干涉现象说明光具有波动性,光的偏振说明光是一列横波,C错误;若绕0点逆时针旋转玻璃砖,入射角i增大,当i大于等于甲光的临界角时,PQ上接收不

19、到甲光,D正确。10.A C E进入水滴时,a、b光的入射角相等,而折射角不等,且光线a的折射角较小,根据折射定律n见,可smr得光线a折射率较大,故A正确;根据光速与折射率的关系v二得到光线a在水滴中的传播速度较小,故B错n误；折射率越大的光波长越短，即a光波长较短,根据干涉条纹间距公式A x=lx可知a光条纹间距较小,故Cd正确；因为n-条3所以光在水滴中的波长入。上 人，即a光、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，故D错误;根据临界角公式sin C q知,折射率较大的光,临界角较小,容易发生全反射,则知b光的临界角比a光的大,因a、b光入射角相同,若b光能够发生全反射,

20、则a光也一定能够发生全反射,故E正确。故选A、C、E,11.B C E根据折射定律可知，光线由空气射入玻璃砖时的折射角只能接近临界角，不能达到临界角，即射出玻璃砖时,入射角不能达到临界角，不会发生全反射,所以增大入射角i,A、B光线仍都能射出玻璃砖,故A错误;光由空气射向玻璃砖时,两种单色光的入射角相同，但B光偏折程度大,根据折射定律n嘿,可 知 有mnB,根 据 知VAVB,故B正确；由nAnB可 知ffn,根据c=8 f,知XA X所以两单色光通过相同的狭缝时A光更容易发生衍射,故C正确;根据双缝干涉条纹间距公式A X 1入，因为人，人,所以A光的干涉条纹间距比B光的大，故D错误；由B选项

21、的分析知nAnB,若A光为绿光，由于玻璃对紫光的折射率大于对绿光的折射率,B光可能为紫光，故E正确。12.A D题述薄膜干涉是等厚干涉，同一明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知,A处的空气膜厚度与其左侧的空气膜厚度相同,B处的空气膜厚度与其右侧的空气膜厚度相同，故A处凹陷,B处凸起,B错误,A正确；由图可知,C、D两点对应M、N板所形成的空气薄膜厚度差为d2-di=4X?=2A,C错误,D正确。1 3 .答案 1 1.4（3 分）1 5.6（3 分）5.3 X 1（）T（3 分）解析 游标卡尺读数等于主尺读数加上游标尺读数。题图2中读数为：1 1 mn i+4 X 0.1 mm;题图4中

22、读数为：1 5 mm+6 X 0.1 mm=1 5.6 mm;故条纹间距为：A y 二生智qmm=l.0 5 m m。根据双缝干涉条纹的间距公式得出：d、Ay d 1.05x10-3x0.05x1（）3 xz 1 八 8A 二一一二-m=5.3 X 1 0 m111 4 .答 案（1）相互平行（1分）凸透镜（1 分）（2）滤光片（2分）偏右（2分）（3）2.1 2 5 （2分）（4）竿（1分）6 0 7（1 分）解 析（1）单缝与双缝相互平行是干涉条纹清晰的前提条件，所以必须调节单缝与双缝相互平行;在调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上，单缝与双缝相互平行后，还必须认真前后微调凸透镜,才能

23、在光屏上得到清晰的干涉条纹图样。（2）不加滤光片，观察到的是复色光的彩色条纹;根据实际操作易知，观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是偏右的。（3）相邻亮纹的中心间距为A 2 a噂，0 1 m=2.1 2 5 m m。9-1 8 由 Ax 孕 知 入 华 代 入 数 据 得 入=6 2紫 125 m m=6.0 7 X 1 04 m m=6 0 7 n m。d L 7001 5 .答案 0.2 s解析 由题中条件,根据双缝干涉相邻亮条纹间距公式A x=得 A x=0.5 m m（2分）d则 P Q =0.5 m m,P Q =1.5 m m （2 分）那 么 1 号虫子从S,到 P 1 的

24、路程X i=L+P Q （2分）2号虫子从S2 到 P z 的路程X 2=L+P 0 4（2 分）两只虫子路程差A x=|X 2-X 1 1=P 2 O -P Q -d=0.2 m m （2 分）两只虫子速率相等,所以时间差为At*0.2 s（2分）1 6 .答 案 见 解 析解 析（1）从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁,衍射现象越来越明显，说明两脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两脚间的宽度越来越小。（5分）（2）图丁中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹,七色光叠加后，中央条纹为白色。（5分）1 7 .答案（1）4 5 0 n m （2）1 8

25、 0 n m解 析（1）根 据 Ax=、A（2分）代入数据解得入=4 5 0 n m（2分）（2）当光程差等于光在薄膜中的波长X 的整数倍,即2 d=n X （n=l,2,3）（2 分）则出现明条纹，因此膜的厚度至少是短波蓝光在膜中波长的一半，短波蓝光在膜中的波长为入=且3 6 0 n m（2n分）故膜的厚度至少为9=1 8 0 n m（2分）1 8 .答 案（1）6 X 1 0 m 5 X 1 01 4 H z （2）见解析解 析（1）据双缝干涉实验相邻亮条纹间距公式可知y争（1 分）根据波长、频率与波速间的关系可知v5（l 分）A代入数据得 A=6 X 1 0 m,v =5 X 1 0 H z （2 分）（2）P到&、&的距离之差8 =1.5 X 1 0 6 m（l 分）单色光的波长X=6 X 1 0 7 m（l 分）由 此 可 知 入，所以P点为暗条纹。（3分）