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第1_3节综合拔高练含解析

第1~3节综合拔高练五年高考练1.(2020北京,1,3分,)以下现象不属于干涉的是 (　　)A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样C.白光经过三棱镜得到彩色图样D.白光照射水面油膜呈现彩色图样2.(2020海南,5,3分,)下列说法正确的是 (　　)A.单色光在介质中传播时,介质的折射率越大,光的传播速度越小B.观察者靠近声波波源的过程中,接收到的声波频率小于波源频率C.同一个双缝干涉实验中,蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大D.两束频率不同的光,可以产生干涉现象3.[2019课标Ⅱ,34(2),10分,]某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(ⅰ)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可　　　　; A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(ⅱ)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=　　　　; (ⅲ)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为　　　　nm(结果保留3位有效数字)。 4.(2019北京理综,14,6分,)利用图1所示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是              (　　)A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大5.[2019江苏单科,13B(2),]将两支铅笔并排放在一起,中间留一条狭缝,通过这条狭缝去看与其平行的日光灯,能观察到彩色条纹,这是由于光的　　　　(选填“折射”“干涉”或“衍射”)。当缝的宽度　　　　(选填“远大于”或“接近”)光波的波长时,这种现象十分明显。 6.[2017课标Ⅱ,34(1),5分,](多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是              (　　)A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动7.(2017上海单科,4,3分,)用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜,所观察到的干涉条纹为              (　　)8.[2016江苏单科,12B(3),]在杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距离 l=2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。      三年模拟练应用实践1.(2020黑龙江大庆高三期末,)(多选)a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形(截面如图)的玻璃砖,其中b束激光在出射面上发生全反射,下列关于这两束激光的说法中正确的是              (　　)A.a光的频率较大B.a光在此玻璃砖内传播速度较大C.该玻璃砖对a光的折射率大于D.a光遇到微小障碍物衍射现象更明显E.a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝,不能产生干涉现象2.(2020北京第十一中学三模,)用a、b两种不同的单色光在相同条件下分别经同一单缝衍射装置得到的衍射图样如图甲、乙所示。现使a光从水中斜射向水面上的O点,其入射角为i,折射角为r,如图丙所示。对于这两种单色光,下列说法正确的是              (　　)A.在真空中a光的波长较短B.水对a光的折射率n=C.在水中a光的传播速度较大D.a光从水中射向空气发生全反射的临界角较小3.(2019上海奉贤高三下调研,)如图所示为观察光的衍射现象的装置,让激光束通过一个狭缝,观察到光屏上出现衍射图样。现保持狭缝到光屏的距离不变,微微减小狭缝的缝宽,则再观察到的条纹是　              (　　)A.间距相等的更窄条纹　　　B.间距相等的更宽条纹C.间距不等的更窄条纹　　　D.间距不等的更宽条纹4.(2020辽宁沈阳铁路实验中学高二月考,)(多选)在研究A物体材料的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实验法,A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个两面平行的玻璃板B,B与A的上表面平行,在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B,同时给A缓慢加热,在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升到t2时,亮度再一次增到最亮,则              (　　)A.出现最亮时,B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强B.出现最暗时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加迁移创新5.(2019湖南长沙一中高三月考,)某红宝石激光器发出的激光由空气斜射到折射率为n=的薄膜表面,入射时与薄膜表面成45°角,如图所示。已知真空中的光速c=3.0×108 m/s。(1)求从O点射入薄膜中的光的折射角及速率;(2)一般认为激光器发出的是频率为f的“单色光”,实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率f是它的中心频率,它所包含的频率范围是Δf(也称频率宽度),如图,单色光照射到薄膜表面a,一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光),其余的光进入薄膜内部,其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来,再从前表面折射出(这部分光称为乙光),甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉,称为薄膜干涉,乙光与甲光相比,要在薄膜中多传播一小段时间Δt。理论和实践都证明,能观察到明显稳定的干涉现象的条件是:Δt的最大值Δtm与Δf的乘积近似等于1,即只有满足Δtm·Δf≈1才会观察到明显稳定的干涉现象,若该激光频率f=4.32×1014 Hz,它的频率宽度Δf=8.0×109 Hz,试估算在如图所示的情况下,能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm。深度解析
答案全解全析第1~3节综合拔高练五年高考练1.C　A选项现象为双缝干涉;B、D选项现象均为薄膜干涉;C选项现象为白光的色散。2.A　根据v=可知单色光在介质中传播时,介质的折射率越大,光的传播速度越小,故A正确;根据多普勒效应可知,当观察者向声波波源靠近时,观察者接收到的声波频率大于波源频率,故B错误;根据Δx=λ可知,在同一个双缝干涉实验中,由于蓝光的波长小于红光的波长,故蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小,故C错误;根据光的干涉条件可知,两束频率不同的光不能产生干涉现象,故D错误。3.答案　(ⅰ)B　(ⅱ)　(ⅲ)630解析　(ⅰ)增加目镜中观察到的条纹个数必须要减小条纹间距,由公式Δy=λ可知B正确。(ⅱ)由于第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则相邻两条暗条纹的中心间距Δx'=,单色光的波长λ==。(ⅲ)λ== m=6.30×10-7 m=630 nm。4.A　单缝衍射图样中心亮纹较宽,两侧亮纹宽度逐渐变窄,故甲图样为单缝衍射图样;双缝干涉图样相邻两条亮纹的宽度相同,对应乙图样。故A正确,B、C、D均错。5.答案　衍射　接近解析　两支铅笔并排放在一起,中间留有一条狭缝,光发生单缝衍射。由发生明显衍射的条件可知,当障碍物的尺寸与光的波长相接近时衍射现象十分明显。6.ACD　双缝干涉实验中,相邻两亮条纹间距Δx=λ,若要增大两相邻亮条纹的间距,应增大双缝与光屏间距离l、减小双缝间距d或增大照射光波长λ,而λ红>λ绿>λ蓝,故选项A、C、D正确。7.B　由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差,则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜,厚度相等的位置在同一条水平线上,故同一条干涉条纹必然是水平的,由此可知只有选项B正确。8.答案　1.178×10-2 m解析　相邻两亮条纹的中心间距Δx=λ第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L=10Δx代入数据得L=1.178×10-2 m。三年模拟练1.BDE　因为b光能在界面发生全反射,可知b光临界角较小,折射率较大,则b光的频率较大,故A错误;因为b光折射率大,根据v=可知,a光在此玻璃砖内传播速度较大,故B正确;由题意可知,a光的临界角大于45°,根据n=<=,即该玻璃砖对a光的折射率小于,故C错误;因a光的频率小,波长大,则a光遇到微小障碍物衍射现象更明显,故D正确;因为a、b两种光的频率不同,则a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝,不能产生干涉现象,故E正确。2.C　由题图甲、乙可知,a光衍射明显,说明a光的波长比b光的波长长,即λa>λb,A错误;水对a光的折射率n=,B错误;由于a光的波长比b的波长长,根据c=λf可知a光的频率小,在水中的折射率小,根据v=可知在水中a光的传播速度较大,C正确;根据sin C=可知a光从水中射向空气发生全反射的临界角较大,D错误。3.D　在观察光的衍射现象的实验中,保持狭缝到光屏的距离不变,屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而增大。则再观察到的条纹是间距不等的更宽条纹,故选D。4.BD　B板的亮度最亮时,是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉,叠加后加强,B板的亮度最暗时,是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉,叠加后减弱,故A错误,B正确;温度从t1升到t2的过程中,B板的亮度由最亮逐渐减弱至最暗,又增至最亮,当光程差(即A、B间空气薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍时出现亮条纹,可知光程差减小λ,则A的高度增加,故C错误,D正确。故选B、D。5.答案　(1)30°　2.12×108 m/s(2)1.15×10-2 m解析　(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r,根据折射定律有n=解得r=30°光在薄膜中的传播速度:v=解得v=×108 m/s≈2.12×108 m/s(2)乙光在薄膜中的路程为x=乙光通过薄膜的时间为Δt==当Δt取最大值Δtm时,对应的薄膜的厚度最大,又因为Δtm·Δf≈1,则≈解得dm≈≈1.15×10-2 m方法技巧乙光在薄膜中传播时间最大时,对应的厚度最大。先由折射定律求出折射角,根据光在薄膜中传播距离与光速的关系,由几何知识和干涉条件Δtm·Δf≈1结合求解。