2023一轮复习课后速练66 15.2 光的波动性

2023一轮复习课后速练(六十六)

选择题

1．(2022·江苏模拟)对于光的认识，下列说法正确的是(　　)

A．光不容易观察到衍射现象是因为光的速度太大

B．偏振光可以是横波，也可以是纵波

C．照相机镜头的偏振滤光片可使水下影像清晰

D．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象

【答案】　C

【思维分析】 光不容易观察到衍射现象是因为光的波长太小，A项错误；偏振光只能是横波，不可以是纵波，B项错误；由于水的反射光是偏振光，所以照相机镜头的偏振滤光片可减弱水面的反射光，使水下影像清晰，故C项正确；雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，D项错误．故选C项．

2．(2021·天津模拟)下列说法中正确的是(　　)

A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下呈现各种不同颜色，这是光的干涉形成的现象

B．光学镜头上镀有一层增透膜可以增强透射光的强度，这是利用光的衍射原理

C．雨后空中出现的彩虹，这主要是由于光的干涉形成的现象

D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，这是利用光的衍射现象

【答案】　A

【思维分析】 浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下，油膜上下表面形成两列频率相同的光发生干涉，因为不同颜色的光波长不同，导致条纹间距不同，则呈现各种不同颜色，A项正确；光学镜头上的增透膜的厚度等于绿光在该介质中波长的，绿光被膜的两个表面反射后发生干涉，相互抵消，增加了绿光的透射强度，这是光的干涉现象，B项错误；夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象，C项错误；用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，是空气薄膜的两个表面反射的两列光发生干涉出现彩色条纹，这是薄膜干涉现象，D项错误．故选A项．

3．(2022·北京模拟)抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细．如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化．这一过程利用了光的(　　)

A．干涉现象　　　　　　　　 B．衍射现象

C．折射现象   D．色散现象

【答案】　B

【思维分析】 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，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明显，可知金属丝变细．故选B项．

4．(2021·天津模拟)如图甲所示，当光通过狭缝时会产生衍射现象，图乙为a、b两束单色光分别通过同一单缝形成的衍射图样，通过对衍射图样的分析可知(　　)

A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的小

B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小

C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大

D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小

【答案】　D

【思维分析】 根据波长越长，衍射条纹间距越宽，知a光的波长大于b光的波长，故a光的频率小于b光的频率，则a光的折射率小于b光的折射率，根据n＝可知在同种介质中传播时a光的传播速度较大，A项错误；根据sin C＝可知从同种介质中射入真空，a光发生全反射的临界角大，B项错误；发生光电效应时饱和光电流与入射光的强度有关，故无法比较饱和光电流的大小，C项错误；a光的频率较小，若两光均由氢原子能级跃迁产生，则产生a光的能级差小，D项正确．故选D项．

5．(2022·抚州模拟)有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是(　　)

A．9.25×10－8 m　　　　　 B．1.85×10－7 m

C．1.23×10－7 m   D．6.18×10－8 m

【答案】　C

【思维分析】 为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1，2，…)．因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的.紫外线在真空中的波长是λ＝≈3.7×10－7 m，在膜中的波长是λ′＝≈2.47×10－7 m，故膜的厚度至少是1.23×10－7 m，故C项正确，A、B、D三项错误．

6.(2021·河北模拟)(多选)如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入的红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是(　　)

A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的

B．干涉条纹是红黑相同的水平条纹

C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大

D．如果薄膜的下端再厚一些，干涉条纹变疏

【答案】　AB

【思维分析】 干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的，故A项正确；一个亮条纹是同一厚度的薄膜左右面的反射光叠加形成的，同一水平线上的薄膜厚度相同，则条纹水平，故B项正确；把楔形膜两边延长至相交，夹角设为θ，如图所示，设第n、n＋1条亮纹处的薄膜厚度分别为dn和dn＋1，到交点的距离分别设为xn和xn＋1，因为夹角很小，应用边角关系有dn＝xnsin θ，dn＋1＝xn＋1sin θ，相邻亮纹间距Δx＝xn＋1－xn＝，又根据干涉条件有2dn＝nλ，2dn＋1＝(n＋1)λ联立解得Δx＝，显然相邻亮纹间距随入射光波长增大而增大、随θ增大而减小，入射光换成紫光，即波长变小，所以相邻亮条纹间距变小，故C项错误；而薄膜的下端再厚一些使得θ增大，则Δx减小，干涉条纹变密，故D项错误．故选A、B两项．

7．(2021·江苏模拟)利用旋光仪这种仪器可以用来测量糖溶液的浓度，从而测定含糖量．其原理是：偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，这一角度称为“旋光角”，θ的值与糖溶液的浓度有关．将θ的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是(　　)

①到达O处光的强度会明显减弱

②到达O处光的强度不会明显减弱

③将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于θ

④将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于θ

A．①③   B．①④

C．①③④   D．②③④

【答案】　C

【思维分析】 ①偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，所以到达O处光的强度会明显减弱，故①正确，②错误；③偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，所以到达O处光的强度会明显减弱，将偏振片B转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片B转过的角度等于θ，故③正确；④偏振光通过糖的水溶液后，若迎着射来的光线看，偏振方向会以传播方向为轴线，旋转一个角度θ，所以到达O处光的强度会明显减弱，将偏振片A转动一个角度，使得O处光的强度最大，偏振片A转过的角度等于θ，故④正确．故选C项．

8.(2021·江苏模拟)如图为物理学家拍摄的DNA分子的X射线衍射图样，生物学家据此提出DNA的双螺旋结构模型．下列说法中正确的是(　　)

A．X射线是高速电子流

B．X射线的频率比可见光的低

C．衍射图样说明了X射线具有粒子性

D．拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近

【答案】　D

【思维分析】 X射线是电磁波，故A项错误；根据电磁波谱，可知X射线的频率比可见光的高，故B项错误；衍射图样说明了X射线具有波动性，故C项错误；发生明显衍射的条件是波长与障碍物的尺寸相差不多，故拍摄所用X射线的波长与DNA分子大小接近，故D项正确．故选D项．

9．(2022·上海模拟)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

【思维分析】 当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故D项正确，A、B、C三项错误．

10.(2021·山东模拟)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，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示．现从所示装置中抽去一张纸片，从上往下看到的干涉条纹是(　　)

【答案】　B

【思维分析】 设劈尖的角度为θ，第n条亮条纹对应的劈尖膜厚度为dn，第n＋1级亮条纹对应的劈尖膜厚度为dn＋1，相邻两亮条纹的间距为l.根据干涉与光程差的关系有2dn＋1－2dn＝λ，根据几何关系有lsin θ＝dn＋1－dn，即lsin θ＝，抽去一张纸片后，θ减小，所以l增大，即干涉条纹变稀疏，故B项正确．

11.(2022·山东模拟)(多选)煤矿中瓦斯爆炸危害极大．某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示．在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．下列说法正确的是(　　)

A．若屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯

B．若屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯

C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定

D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大

【答案】　BC

【思维分析】 如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮条纹，若含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，也为亮条纹，故中央为亮条纹，B中可能含瓦斯，也可能不含，A项错误；如果中央为暗条纹，则A、B中折射率一定不同，故B项正确；条纹不停地移动，则B中气体的折射率在变化，即瓦斯含量不稳定，C项正确；用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，条纹间距变小，D项错误．故选B、C两项．

12．(2022·贵州模拟)(多选)在“双缝干涉”实验中，用黄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．改用紫色激光

C．减小双缝间距

D．将屏幕向远离双缝的位置移动

E．将屏幕向靠近双缝的位置移动

【答案】　ACD

【思维分析】 红光的波长比黄光大，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知改用红色激光可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，故A项符合题意；紫光的波长比黄光小，故改用紫色激光不能增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，故B项不符合题意；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知减小双缝间距d，可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，故C项符合题意；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知增大屏幕与双缝的距离L，可以增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，故D项符合题意，E项不符合题意．故选A、C、D三项．

13．(2022·天津模拟)(多选)做双缝干涉实验，用绿光照射双缝S1、S2时，在光屏P上观察到等间距的干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　　)

A．减小S1与S2的间距

B．减小双缝屏到光屏的距离

C．将绿光换为红光

D．将绿光换为紫光

【答案】　AC

【思维分析】 在双缝干涉中，干涉条纹的间距为Δx＝λ，由公式可得条纹间距与双缝间的距离d成反比，故A项正确；由公式可得条纹间距与双缝到屏的距离L成正比，故B项错误；红光的波长大于绿光的波长，将绿光换为红光，相邻条纹间距变大，故C项正确；紫光的波长小于绿光的波长，将绿光换为紫光，相邻条纹间距变小，故D项错误．故选A、C两项．

14．(2021·浙江模拟)(多选)如图所示是1834年爱尔兰物理学家劳埃德观察到光的干涉现象的原理图．线光源S发出波长为600 nm的光有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉，劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，则(　　)

A．若改为紫光照射，条纹间距会增大

B．相邻的两条亮条纹间距约为5.7×10－4 m

C．屏D上出现干涉亮条纹的条数约为13条

D．屏D上出现干涉条纹的区域长度约为6.3×10－3 m

【答案】　BD

【思维分析】 根据Δx＝λ，若改为紫光照射，波长变小，条纹间距会减小，A项错误；屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，作出反射光的范围如图所示

根据相似三角形的几何关系得，设区域中的最高点到镜面所在平面的距离为s1，有＝，解得s1＝9.0×10－3 m，设区域中的最低点到镜面所在平面的距离为s2，有＝，解得s2＝×10－3 m，区域的宽度为Δs＝s1－s2≈6.33×10－3 m，条纹宽度为Δx＝λ＝×600×10－9 m＝5.7×10－4 m，亮条纹的数目为n＝≈11条，B项正确，C项错误；屏D上出现干涉条纹的区域长度为d＝nΔx＝11×5.7×10－4 m≈6.3×10－3 m，D项正确．故选B、D两项．

15.(2021·江苏模拟)某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)，如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，双缝S1与S2之间距离为d，双缝到屏的距离为l，则下列说法正确的是(　　)

A．来自双缝S1和S2的光传播到P点处的时间差为

B．x2>x1

C．该矿泉水的折射率为

D．仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P点处能观察到暗条纹

【答案】　C

【思维分析】 由第三条亮条纹对应路程差s＝3λ，但光在介质中的传播速度小于c，故A项错误；由公式Δx＝λ可知，光在水中的波长小于空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距x2，小于填充前的干涉条纹间距x1，故B项错误；由公式Δx＝λ，n＝＝可知x1＝λ，x2＝λ0＝·得n＝，故C项正确；由公式Δx＝λ可知，移动S0对观察结果没有影响，故D项错误．故选C项．