新高考物理一轮复习精练题专题11.2 光的干涉、衍射、光的偏振、激光用双缝干涉测量光的波长（含解析）

这是一份新高考物理一轮复习精练题专题11.2 光的干涉、衍射、光的偏振、激光用双缝干涉测量光的波长（含解析），共14页。试卷主要包含了下列说法中正确的是，下列说法正确的是，以下现象不属于干涉的是，下列有关光学现象的说法正确的是，关于电磁波谱，下列说法正确的是，700　大于等内容，欢迎下载使用。

目录
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc3542" 一．练经典题型 PAGEREF _Tc3542 \h 1
\l "_Tc22119" 二、练创新情景 PAGEREF _Tc22119 \h 5
\l "_Tc24665" 三．练规范解答 PAGEREF _Tc24665 \h 10
一．练经典题型
1．如图所示的4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(黑色部分表示亮条纹).在下面的4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】 双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹.相邻亮条纹间距Δx＝eq \f(l,d)λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光.而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应于紫光和黄光.综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确.
2.(多选)(2021·山东聊城市第二次等级考试模拟)下列说法中正确的是( )
A.电子表的液晶显示用到了偏振光
B.光纤利用的是光的全反射
C.红光由空气进入水中，波长变短，颜色不变
D.分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更窄
【答案】 ABC
【解析】 电子表的液晶显示用到了偏振光，A正确；光纤利用的是光的全反射，B正确；红光由空气进入水中，频率不变，所以颜色不变，根据v＝eq \f(c,n)＝λf，可知折射率n变大，波长变短，C正确；分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，因为λ蓝＜λ黄，根据干涉条纹宽度公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知用黄光时得到的条纹间距更宽，D错误。
3.(多选)下列说法正确的是( )
A.只有横波才能产生干涉、衍射现象
B.均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
C.泊松亮斑支持了光的波动说，牛顿环是光的干涉产生的
D.由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
【答案】 CD
【解析】 任意波，只要频率相同，均能产生干涉现象，A错误；均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电场不能再产生磁场，故不能激发电磁波，B错误；泊松亮斑是衍射现象支持了光的波动说，牛顿环是光的干涉产生的，C正确；绿光的折射率大于红光的折射率，由临界角公式sin C＝eq \f(1,n)知，绿光的临界角小于红光的临界角，当光从水中射向空气，在不断增大入射角时，绿光先发生全反射，从水面上消失，D正确。
4.(2020·北京卷·1)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
【答案】 C
【解析】 选项A是双缝干涉，选项B是薄膜干涉，选项C是光的色散，选项D是薄膜干涉.故选C.
5.(多选)(2021·广东深圳市第二次调研)下列有关光学现象的说法正确的是( )
A.光从光疏介质射入光密介质，若入射角大于临界角，则一定发生全反射
B.做双缝干涉实验时，仅用红光替代紫光，相邻亮条纹间距变大
C.在白光下观察肥皂泡，其表面的相邻各条纹是等间距的
D.光的偏振现象表明光是横波
【答案】 BD
6.(多选)(2021·重庆市康德高三上学期期中联考)下列说法正确的是( )
A.变化的电场一定产生变化的磁场
B.电磁波是横波
C.紫外线的频率比红外线的频率大
D.障碍物的尺寸比光的波长大时，不能发生光的衍射现象
E.在“双缝干涉实验”中，其他条件不变，若双缝间距越大，屏上相邻条纹间距越小
【答案】 BCE
【解析】 变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，故A错误；光的偏振现象说明电磁波是横波，故B正确；紫外线的频率比红外线的频率大，故C正确；任何光都可以发生衍射，只是障碍物的尺寸跟光的波长差不多时，衍射现象比较明显，故D错误；在双缝干涉实验中，据Δx＝eq \f(L,d)λ知，其他条件不变，双缝间距越大，屏上相邻条纹间距越小，故E正确.
7.(多选)关于电磁波谱，下列说法正确的是( )
A.X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变
B.γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高
C.紫外线比紫光更容易发生干涉和衍射
D.在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是γ射线
【答案】 AB
【解析】 紫外线比紫光的波长短，更不容易发生干涉和衍射，故C错误；在电磁波谱中，最容易发生衍射现象的是无线电波，故D错误.
8.(多选)下列说法中正确的是( )
A.人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射
B.光的色散现象是由光的干涉引起的
C.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场周围一定可以产生电磁波
D.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
【答案】 AD
【解析】 超声波的频率较大，波长较小，所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，选项A正确；光的色散现象是由光的折射引起的，选项B错误；根据麦克斯韦的电磁场理论，周期性变化的电场周围才可以产生电磁波，选项C错误；光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项D正确.
9. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示.
(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：
A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D.干涉条纹的间距与光的波长有关
以上几点中，你认为正确的是________.
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图4甲所示，该读数为______ mm.
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值.
【答案】 (1)AD (2)0.700 (3)大于
【解析】 (1)为了获得清晰的干涉条纹，A正确；由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关，干涉条纹的间距与光的波长有关，C错误，D正确.
(2)手轮的读数为0.5 mm＋20.0×0.01 mm＝0.700 mm.
(3)条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实＝Δxcs θ，θ为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故Δx实＜Δx.
10.(2021·山东省实验中学月考)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：
(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填“甲”或“乙”).
(2)将下表中的光学元件放在图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.

将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)
(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________ mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________ m(保留2位有效数字).
【答案】 (1)甲 (2)EDBA (3)111.15 6.1×10－7
【解析】 (1)题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样.
(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA.
(3)A位置的示数为111.15 mm，B位置的示数为115.45 mm，题图(a)中A、B之间的距离为(115.45－111.15) mm＝4.30 mm，则相邻条纹的间距为Δx＝eq \f(4.30,7) mm，再根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ，代入数据得波长为λ≈6.1×10－7 m.
二、练创新情景
1.(多选)雾霾天气严重影响人们的身体健康，雾霾天气时能见度只有几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下( )
A.只有波长较短的一部分光才能到达地面
B.只有波长较长的一部分光才能到达地面
C.只有频率较大的一部分光才能到达地面
D.只有频率较小的一部分光才能到达地面
【答案】 BD
【解析】 根据光发生明显衍射的条件，雾霾天气时，只有波长较长、频率较小的一部分光发生衍射绕过空气中的颗粒物到达地面，选项A、C错误，B、D正确.
2.(多选)食品安全检验中碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α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.以下说法中正确的是( )
A.到达O处光的强度会明显减弱
B.到达O处光的强度不会明显减弱
C.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
【答案】 ACD
【解析】解析 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α，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α，故C正确；同理，将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α，故D正确.
3.目前，我国正在开展5G网络试点工作，即将全面进入5G时代.届时，将开启万物互联时代：车联网、物联网、智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一一变为现实.5G(即第五代移动通信技术)采用3 300～5 000 MHz频段，相比于现有的4G(即第四代移动通信技术，1 880～2 635 MHz频段)技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延.5G信号与4G信号相比，下列说法正确的是( )
A.5G信号在真空中的传播速度更快
B.5G信号是横波，4G信号是纵波
C.5G信号粒子性更显著
D.5G信号更容易发生明显衍射
【答案】 C
【解析】 任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，传播速度相同，A错误；电磁波均为横波，B错误；5G信号的频率更高，则其粒子性更显著，C正确；因5G信号的频率更高，则波长更小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，D错误.
4.(2021·浙江7月选考·4)在抗击新冠病毒的过程中，广泛使用了红外体温计测量体温，如图所示.下列说法正确的是( )
A.当体温超过37.3 ℃时人体才辐射红外线
B.当体温超过周围空气温度时人体才辐射红外线
C.红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的
D.红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的
【答案】 D
【解析】 所有物体都会辐射出红外线，故A、B错误；红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的，且人体温度越高，辐射的红外线强度越大，故C错误，D正确.
5.(多选)(2021·江西九江市第二次模拟)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其平面的物体，C为入射光，图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹，下列说法正确的是( )
A.图示条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
B.当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹
C.若所观察的条纹是图乙，被检查表面上有洞状凹陷
D.若所观察的条纹是图丙，被检查表面上有沟状凹陷
【答案】AD
【解析】 薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生，故A正确；当A、B之间某处上下反射光的光程差为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗亮条纹，故B错误；薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相等，亮条纹右偏说明被检查表面上有凸起，故C错误；图丙中亮条纹左偏说明被检查表面上有沟状凹陷，故D正确。
6.(2020·天津卷，3)新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较( )
A.红外线的光子能量比紫外线的大
B.真空中红外线的波长比紫外线的长
C.真空中红外线的传播速度比紫外线的大
D.红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
【答案】B
【解析】 根据电磁波谱可知，红外线的频率小于紫外线的频率，真空中红外线的波长大于紫外线的波长，由光子能量公式可知，红外线光子能量小于紫外线光子能量，选项A错误，B正确；真空中任何光的传播速度都相等，所以真空中红外线的传播速度等于紫外线的传播速度，选项C错误；由于光是横波，都能够发生偏振现象，所以红外线和紫外线都能够发生偏振现象，选项D错误。
7.(2021·山东淄博市4月模拟)汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。汽车使用的传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f ′，则( )
A.当f′＝f时，表明前车一定做匀速直线运动
B.当f′＝f时，表明前车一定处于静止状态
C.当 f′ ＞f 时，表明前车正在减速行驶
D.当 f′＜f 时，表明前车正在减速行驶
【答案】 C
【解析】 当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定做匀速直线运动，也不一定静止，故A、B错误；当f′＞f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C正确；当f′＜f时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加速行驶，故D错误。
8.(2021·山东威海市模拟考试)2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3 300～5 000 MHz(1 M＝106)频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1 880～2 635 MHz。未来5G网络的传输速率(指单位时间传送的数据量大小)可达10 Gbps(bps为bits per secnd的英文缩写，即比特率、比特/秒)，是4G网络的50～100倍。下列说法正确的是( )
A.4G信号和5G信号都是纵波
B.4G信号更容易发生衍射现象
C.4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象
D.5G信号比4G信号在真空中的传播速度快
【答案】 B
【解析】 电磁波均为横波，选项A错误；因5G信号的频率更高，则波长小，故4G信号更容易发生明显的衍射现象，选项B正确；两种不同频率的波不能发生干涉，选项C错误；任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，选项D错误。
9.(2021·浙江嘉兴市5月教学测试)我们的生活已经离不开电磁波，如GPS定位系统使用频率为10.23 MHz(1 MHz＝106 Hz)的电磁波，手机工作时使用频率为800～1 900 MHz的电磁波，家用5GWi－Fi使用频率约为5 725 MHz的电磁波，地铁行李安检时使用频率为1018 Hz的电磁波。关于这四种电磁波的说法正确的是( )
A.家用5GWi－Fi电磁波的衍射现象最明显
B.GPS定位系统使用的电磁波的能量最强
C.地铁行李安检时使用的电磁波利用了其穿透本领
D.手机工作时使用的电磁波是纵波且不能产生偏振现象
【答案】 C
【解析】 电磁波波长越长，频率越低，则衍射现象越明显，GPS定位系统的电磁波衍射现象最明显，故A错误；根据E＝hν可知，频率越高，能量越强，则地铁行李安检时使用的能量最强，故B错误；地铁行李安检时使用的电磁波利用了其穿透本领，故C正确；电磁波是横波，能产生偏振现象，故D错误。
10. (2020·江苏卷，13B)(1)电磁波广泛应用在现代医疗中。下列属于电磁波应用的医用器械有________。
A.杀菌用的紫外灯
B.拍胸片的X光机
C.治疗咽喉炎的超声波雾化器
D.检查血流情况的“彩超”机
(2)我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯(内层玻璃)的折射率比外套(外层玻璃)的________(选填“大”或“小”)。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为________。(sin 43°＝0.68，cs 43°＝0.73，结果保留2位有效数字)
(3)国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一。在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为f的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为Δt。已知电磁波在月壤层中传播的波长为λ，求该月壤层的厚度d。
【答案】 (1)AB (2)大 1.5 (3)eq \f(fλΔt,2)
【解析】 (1)紫外线和X光从本质上说是电磁波，A、B项正确；治疗咽喉炎的超声波雾化器和检查血流情况的“彩超”机用的都是超声波，超声波属于机械波，C、D项错误。
(2)当电磁波传播到光纤内芯与外套界面时发生全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大；由临界角与折射率的关系可知，内芯的折射率n＝eq \f(1,sin 43°)≈1.5。
(3)电磁波的传播速度v＝fλ
根据题意2d＝vΔt
解得d＝eq \f(fλΔt,2)。
三．练规范解答
1．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同。如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。
(2)在上述杨氏干涉实验中，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。
【答案】：(1)频率 C (2)1.178×10－2 m
【解析】：(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗条纹。
(2)相邻亮条纹的中心间距Δx＝ eq \f(l,d)λ
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距 L＝ eq \f(nlλ,d)
代入数据得L＝1.178×10－2 m。
2．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的距离之差为2.1×10－6 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n＝1.5的介质中的波长为4×10－7 m；
(2)已知B光在某种介质中的波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)。
【答案】：(1)暗条纹 (2)亮条纹
【解析】：(1)设A光在空气中的波长为λ1，在介质中的波长为λ2，由n＝ eq \f(c,v)＝ eq \f(λ1,λ2) 得
λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m
根据路程差Δx＝2.1×10－6 m
所以N1＝ eq \f(Δx,λ2)＝ eq \f(2.1×10－6 m,6×10－7 m)＝3.5
由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δx是波长λ1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 C＝ eq \f(1,n′) 得
n′＝ eq \f(1,sin 37°)＝ eq \f(5,3)
由此可知，B光在空气中的波长λ3为
λ3＝n′λ4＝ eq \f(5,3)×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m
所以N2＝ eq \f(Δx,λ3)＝ eq \f(2.1×10－6 m,5.25×10－7 m)＝4
可见，用B光做光源，P点为亮条纹。
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片