鲁科版高中物理选择性必修第一册第5章光的干涉衍射和偏振本章达标检测含解析

第5章 光的干涉、衍射和偏振

本章达标检测

(满分:100分;时间:75分钟)

一、选择题(共10小题,每小题6分,共60分)

1.(2020山东济南外国语学校高三月考)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.(2020河北高三专题练习)(多选)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.这里应用的是光的衍射现象

B.这里应用的是光的干涉现象

C.如果屏上条纹变宽,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

3.(2020湖北武汉高二下检测)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              (　　)

A.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

4.(2020浙江绿色教育评价联盟适应性考试)(多选)关于下面四幅图所对应的光学现象,下列说法正确的是              (　　)

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

5.(2019江苏扬州中学高二下检测)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中,正确的是              (　　)

A.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

6.(2019陕西西安二十六中高二下期末)(多选)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示。他做的调整可能是              (　　)

A.减小光源到单缝的距离

B.减小双缝之间的距离

C.增大双缝到光屏的距离

D.换用频率更高的单色光源

7.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上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因,最大的可能是　              (　　)

A.单缝S太窄　　　　　　B.单缝S太宽

C.S到S1、S2距离不等 　　　　　　D.阳光不能作为光源

8.(2020辽宁建昌高级中学高二下期中)(多选)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砖,O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O点,折射角为r。则下列说法正确的是              (　　)

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O点逆时针旋转玻璃砖,PQ上可能接收不到甲光

9.(2020江苏常熟中学高二月考)(多选)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

10.(2020辽宁六校协作体高三期中)(多选)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

二、非选择题(共3小题,共40分)

11.(15分)(2020河北承德第一中学模拟)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)。 

12.(15分)(2019河北衡水中学高二下期中)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,实验装置如图(a)所示,已知单缝与双缝的距离为L1,双缝与屏的距离为L2,单缝宽为d1,双缝间距为d2。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离,测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准屏上亮纹的中心,记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度。

(1)分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数为x1=2.190 mm,对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图(b)所示,则此时读数x2=　　　　mm。 

(2)相邻两条亮纹间的距离Δx=　　　　mm,入射光的波长为λ=　　　　(用题中的字母表示)。 

13.(10分)(2019山东济南模拟)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。

答案全解全析

本章达标检测

一、选择题

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.AD　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A、D正确,B、C错误。

3.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C。

4.ACD　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,选项A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,选项B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,选项C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,选项D正确。故选ACD。

5.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,D错误。

6.BC　根据Δy=λ知,要使条纹间距变大,可减小双缝之间的距离、增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离,故B、C正确,A、D错误。

7.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B。

8.BD　根据干涉条纹间距公式Δx=λ可知乙光的波长较长,根据c=λf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由玻璃砖内部射向O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O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上接收不到甲光,D正确。

9.ACE　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=,可得光线a折射率较大,故A正确;根据光速与折射率的关系v=,得到光线a在水滴中的传播速度较小,故B错误;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Δx=λ可知a光条纹间距较小,故C正确;因为n===,所以光在水滴中的波长λ0=<λ,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=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,则a光也一定能够发生全反射,故E正确。故选A、C、E。

10.BCE　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,即射出玻璃砖时的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=,可知有nA<nB,根据v=知vA>vB,故B正确;由nA<nB可知fA<fB,根据c=λf,知λA>λB,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Δx=λ,因为λA>λB,所以A光的干涉条纹间距比B光的大,故D错误;由B选项知nA<nB,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。

二、非选择题

11.答案　11.4(5分)　15.6(5分)　5.3×10-8(5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:11 mm+4×0.1 mm=11.4 mm;题图4中读数为:15 mm+6×0.1 mm=15.6 mm;故条纹间距为:Δy= mm=1.05 mm。根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ得出:

λ== m≈5.3×10-8 m

12.答案　(1)7.868(7.866~7.869)(5分)

(2)1.893(或1.892)(5分)　(5分)

解析　(1)由题图(b)可读出x2=7.868 mm

(2)Δx==1.893 mm

由Δx=λ得λ==

13.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)