2024-2025學年新教材高中物理章末綜合測評5光的干涉衍射和偏振含解析魯科版選擇性必修第一冊

PAGE9-章末綜合測評(五)光的干涉、衍射和偏振(時間：90分鐘分值：100分)1．(4分)某同學運用激光器作光源，在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05mm的窄縫，進行光的衍射試驗，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是()B[單縫衍射條紋中間寬，兩側越來越窄，又由于單縫是水平的，衍射條紋也是水平的，故B對．]2．(4分)如圖所示，讓太陽光通過M上的小孔S后照耀到M右方的一偏振片P上，P的右側再放一光屏Q，現使P圍著平行于光傳播方向的軸勻速轉動一周，則關于光屏Q上光的亮度變更狀況，下列說法中正確的是()A．只有當偏振片轉到某一適當位置時間屏被照亮，其他位置時間屏上無亮光B．光屏上亮、暗交替變更C．光屏上亮度不變D．光屏上只有一條亮線隨偏振片轉動而轉動C[旋轉P，自然光通過偏振片P后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動，太陽光是自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同．所以光屏上總是有沿著某個特定的方向振動的偏振光，光屏上亮度不變．]3．(4分)(多選)有關光的應用，下列說法正確的是()A．拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的強度B．光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現象C．用三棱鏡視察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現象D．在光導纖維束內傳送圖像是利用光的全反射原理BCD[拍攝玻璃櫥窗內的物品時，在鏡頭前加一個偏振片減弱反射光的強度，故A錯誤；增透膜是利用薄膜干涉，故B正確；用三棱鏡視察白光，由于三棱鏡對不同色光的折射率不同，進出三棱鏡的偏折角度不同，出現了不同色光的色散，故C正確；光導纖維束內傳送圖像是利用光的全反射原理，故D正確．]4．(4分)如圖所示是雙縫干涉的試驗裝置，其光屏上P處發(fā)覺明條紋，則雙縫到光屏上P點的距離之差為()A．光波的半波長的奇數倍B．光波的波長的奇數倍C．光波的半波長的偶數倍D．光波的波長的偶數倍C[在雙縫干涉試驗中，光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的偶數倍時，該點為加強點，出現亮條紋；光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的奇數倍時，該點為減弱點，出現暗條紋．]5．(4分)某次試驗中測得第一級明條紋和第三級明條紋相距4.0×10－2m，若雙縫間距為0.1mm，雙縫到屏的距離為l＝4.0mA．8.0×10－8m B．5.0×10－C．1.5×10－8m D．1.6×10－B[條紋間距Δx＝eq\f(a,n－1)＝eq\f(4.0×10－2,2)m＝2.0×10－2m，由Δx＝eq\f(l,d)λ，可得λ＝eq\f(dΔx,l)＝5.0×10－7m．]6．(4分)如圖所示，把酒精燈放在肥皂液薄膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能說明這一現象產生緣由的示意圖是(圖中實線、虛線為光照耀到薄膜上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)()ABCDC[看到的明暗條紋是從膜前后表面分別反射形成的兩列相干波發(fā)生干涉形成的，而肥皂膜中的液體在重力作用下導致從上至下的薄膜厚度不同，反射回來的兩列波的同步性不同，明條紋是相干加強形成的，暗條紋是相干減弱形成的，故C項正確．]7．(4分)1966年華裔科學家高錕博士提出一個理論：直徑僅幾微米的玻璃纖維就可以用來做為光的波導來傳輸大量信息，43年后高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎，他被譽為“光纖通訊之父”．以下哪個試驗或現象的原理和光導纖維是相同的()甲乙丙丁A．圖甲中，彎曲的水流可以導光B．圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像C．圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現彩色D．圖丁中，白光通過三棱鏡，出現色散現象A[圖甲中，彎曲的水流可以導光是因為光在水和空氣界面上發(fā)生了全反射現象，故與光導纖維原理相同，A正確；圖乙中，用偏振眼鏡看3D電影，感受到立體的影像是因為光的偏振現象，B錯誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現彩色是因為光的干涉現象，C錯誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現色散現象是因為光發(fā)生了折射現象，D錯誤．]8．(6分)如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”試驗中，光具座上放置的光學元件依次為：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃．(1)②、③、④三個光學元件依次為________(填正確答案的標號)；A．濾光片、單縫、雙縫B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片D．濾光片、雙縫、單縫(2)假如試驗時將紅光濾光片換為綠光濾光片，則相鄰亮紋(暗紋)間的距離________；(選填“變大”或“變小”)(3)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm，則所測單色光的波長λ為________nm(結果保留3位有效數字)．[解析](1)為獲得單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，故A正確．(2)依據Δx＝eq\f(L,d)λ知增大光屏到雙縫的距離L或者減小雙縫間距d，可以使條紋間距增大；當將紅光濾光片換為綠光濾光片，即波長減小，則相鄰亮紋(暗紋)間的距離變?。?3)依據：Δx＝eq\f(L,d)λ得：λ＝eq\f(Δx·d,L)＝eq\f(7.56×10－3×0.300×10－3,3×1.20)＝0.63×10－6m＝630nm.[答案](1)A(2)變小(3)6309．(8分)在雙縫干涉試驗中，屏上一點P到雙縫的距離之差為1.5×10－6m．若用頻率為5.0×1014[解析]該單色光的波長λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,5×1014)m＝6×10－7m，P點到雙縫的距離差與波長的大小關系為1.5×10－6m＝2.5λ，即距離差為半波長的奇數倍，P點處是暗條紋．令2.5λ＝(2k－1)eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)，得k＝3，這是第3條暗條紋．[答案]暗條紋第3條暗條紋10．(8分)一種紅寶石激光器放射的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道閃光為一個(列)光脈沖，若這種激光器光脈沖的持續(xù)時間為1.0×10－11s，波長為694.3nm，放射功率為1.0×1010W，求：(1)每列光脈沖的長度是多少？(2)用這種紅寶石激光器照耀皮膚上的色斑，每平方厘米色斑汲取能量達到60J以后，色斑便漸漸消逝，一塊色斑的面積為50mm2，則它要汲取多少個(列)紅寶石激光脈沖才能漸漸消逝？[解析](1)光脈沖持續(xù)時間即為放射一個光脈沖所需的時間，所以一個光脈沖長度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11m＝3.0×10－3(2)面積為1cm2的色斑汲取的能量E＝60J，色斑便漸漸消逝．而1個光脈沖的能量為ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1J消退50mm2的色斑須要光脈沖數為n＝eq\f(ES1,SΔE)＝eq\f(60×50,100×0.1)＝300(個)．[答案](1)3.0×10－3m11．(4分)在太陽光照耀下，肥皂泡的表面會出現彩色條紋；通過兩支并在一起的鉛筆狹縫去視察發(fā)光的日光燈，也會看到彩色條紋，這兩種現象()A．都是光的衍射現象B．都是光的干涉現象C．前者是光的干涉現象，后者是光的衍射現象D．前者是光的衍射現象，后者是光的干涉現象C[在太陽光照耀下，肥皂泡的表面會出現彩色條紋，這是薄膜干涉現象；通過兩支并在一起的鉛筆狹縫去視察發(fā)光的日光燈，也會看到彩色條紋，這是單縫衍射現象．選項C正確．]12．(4分)利用圖1所示的裝置(示意圖)，視察光的干涉、衍射現象，在光屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣．下列關于P處放置的光學元件說法正確的是()A．甲對應單縫，乙對應雙縫B．甲對應雙縫，乙對應單縫C．都是單縫，甲對應的縫寬較大D．都是雙縫，甲對應的雙縫間距較大A[依據單縫衍射圖樣和雙縫干涉圖樣特點推斷．單縫衍射圖樣為中心亮條紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相間的條紋，條紋間距相等，條紋寬度相等，結合圖甲、乙可知，甲對應單縫，乙對應雙縫，故A正確，B、C、D錯誤．]13．(4分)(多選)關于楊氏試驗，下列說法中正確的是()A．兩波源只要具有相同的頻率和振動方向，兩列波相遇時就能產生干涉現象B．單色光通過單縫后射向兩個靠得很近的狹縫可作為振動狀況總是相同的波源C．兩波源發(fā)出的光波在波谷與波谷疊加的地方，光相互抵消或者減弱，屏上出現暗條紋D．兩個波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方，光相互加強，屏上出現亮條紋BD[在楊氏試驗中，兩個狹縫的光源來自同一光源，具有相同的頻率、相位和振動方向，具備干涉條件，所以通過兩個狹縫的光在屏上疊加，波峰和波峰疊加的地方，波谷和波谷疊加的地方，光相互加強，屏上出現亮條紋，波峰和波谷疊加的地方，光相互抵消或減弱，形成暗條紋，所以，選項B、D正確，A、C錯誤．]14．(4分)(多選)小明同學在假期旅游期間學習攝影，他發(fā)覺照相機鏡頭呈現淡紫色．如圖所示是他拍攝的兩張照片：甲圖的湖泊遠景照中，能看到遠處山峰的清晰倒影，看不到水面下景物：乙圖的湖水近景照中，能清晰看到魚、石頭等水下景物，則()甲乙A．鏡頭呈現淡紫色是鏡頭表面所鍍膜使光發(fā)生干涉的結果B．甲圖山峰倒影特別清晰是因為來自山峰的光在水面發(fā)生了全反射C．乙圖水下景物的光射到水面時因入射角較小致反射光強而折射光弱D．拍攝乙圖時若安裝透振方向與水面反射光偏振方向垂直的偏振片將更清淅AD[照相機鏡頭鍍了多層的增透膜，增加了可見光的透過性，由于高頻的藍光和紫光等并不能完全地干涉抵消，因此鏡頭呈現淡紫色，故A正確；甲圖中的倒影是因為來自山峰的光通過水面反射進入鏡頭而引起的，而全反射在光線由光密介質射入光疏介質才會發(fā)生，故B錯誤；當光從光密介質入射到光疏介質時，只有當入射角增大才會使反射光增加而折射光減弱，故C錯誤；拍攝乙圖時，來自于水下魚的光通過水面的折射再進入鏡頭，為了使照片更清晰，可以利用偏振片來削減在水面發(fā)生反射而進入鏡頭的光，故D正確．]15．(4分)(多選)如圖所示的雙縫干涉試驗，用綠光照耀單縫S時，在光屏P上視察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()A．減小S1與S2的間距B．減小雙縫屏到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將整個裝置放在水中AC[依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，減小雙縫間的距離，即d變小，則干涉條紋間距減大，故A正確；依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，減小雙縫到屏的距離，即l減小，干涉條紋間距減小，故B錯誤；依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，將綠光換為紅光，波長變長，則干涉條紋間距變大，故C正確；因為v＝eq\f(c,n)，λ＝eq\f(c,f)，則光進入水中的波長λ′＝eq\f(v,f)＝eq\f(c,nf)＝eq\f(λ,n).光進入水中波長變短，依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ知，波長變短，則干涉條紋間距變小，故D錯誤．]16．(8分)(1)某同學用圖甲所示的裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”的試驗，他采納了藍色燈作為光源，在測量頭目鏡中視察到如圖乙所示的藍色條紋．在不變更其他試驗條件的狀況下，視察到目鏡中的條紋如圖丙所示，則可能的緣由是________．A．單縫寬度變小了B．雙縫間距變小了C．光源與單縫間的距離變大了D．光源的發(fā)光強度變大了(2)干涉條紋除了可以通過雙縫干涉視察到外，把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上(圖甲)，讓單色光從上方射入(示意圖如圖乙，其中R為凸透鏡的半徑)，從上往下看凸透鏡，也可以視察到由干涉造成圖丙所示的環(huán)狀條紋，這些條紋叫作牛頓環(huán)．假如改用波長更長的單色光照耀，視察到的圓環(huán)半徑將________(選填“變大”“變小”或“不變”)；假如換一個半徑更大的凸透鏡，視察到的圓環(huán)半徑將________(選填“變大”“變小”或“不變”)．甲乙丙(3)采納波長為690nm的紅色激光作為單色入射光，牛頓環(huán)的兩條相鄰亮條紋位置所對應的空氣膜的厚度差約為________．A．345nm B．690nmC．幾微米 D．幾毫米[解析](1)依據條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，當雙縫間距d減小時，條紋間距增大，故選項B正確，A、C、D錯誤；(2)當光程差為波長的整數倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數倍時是暗條紋；用波長變長的光照耀，則出現亮條紋的這一厚度遠離中心，則圓環(huán)的半徑變大；換一個表面曲率半徑更大的凸透鏡，出現亮條紋的這一厚度偏移中心，知圓環(huán)的半徑變大；(3)由題意知相鄰亮條紋對應的空氣層的厚度差為半個波長，故為345nm，故選項A正確，B、C、D錯誤．[答案](1)B(2)變大變大(3)A17．(10分)劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜．當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點：(1)隨意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)隨意相鄰亮條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定．現若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從上往下視察到的干涉條紋會發(fā)生怎樣變更？甲乙[解析]光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋．設空氣膜頂角為θ，d1、d2處為兩相鄰亮條紋，如圖所示，則此兩處的光程分別為δ1＝2d1，δ2＝2d2.因為光程差δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝eq\f(1,2)λ.設此兩相鄰亮紋中心的距離為Δl，則由幾何關系得eq\f(d2－