第五章 光的干涉 衍射 偏振 单元测试（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-4
第五章
光的干涉衍射偏振
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图甲所示，用蓝色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到A处如图乙所示条纹中O的情况，下列说法正确的是（　　）
A．条纹是光在标准板M的上表面反射和N的上表面反射叠加而成的
B．N的上表面A处向上凸起
C．将之间的薄片向右拉出一些，条纹会变密集
D．若改用绿光照射，条纹会变密集
2．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是（　　）
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．去掉实验装置中的滤光片，在光屏上将无法观察到双缝干涉条纹
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
3．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在图示的情况下（　　）
A．从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间水平条纹
B．从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间竖直条纹
C．从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间水平条纹
D．从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看到黄黑相间竖直条纹
4．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹，设水滴是球形的，图中的圆代表经过水滴球心的截面，入射光线在此截面的平面内。、代表两条不同颜色的出射光线，关于光和光（　　）
A．水滴对光的折射率小于对光的折射率
B．光在水滴中的传播速度大于光在水滴中的传播速度
C．用同一个双缝干涉实验装置做实验中，光相邻的亮条纹间距小于光相邻的亮条纹间距
D．光在真空中传播的波长比在水滴中传播的波长短
5．我国已进入5G新时代，所谓5G是指第五代通倌技术，采用3300-5000HZ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1880-2635MHZ。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．4G和5G信号都不能发生偏振现象
B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
6．杨氏双缝干涉实验对认识光的本质具有重要的意义。双缝干涉实验示意图如图所示，用蓝光照射单缝S时，光屏P上能观察到干涉条纹。下列措施中能使光屏上条纹间距变宽的是（　　）
A．改用紫光照射单缝S
B．将单缝S向左侧平移
C．减小双缝S1与S2的间距
D．用蓝光和紫光分别照射S1和S2
7．关于如图所示的各种光现象，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的干涉现象
B．图乙中光照射不透明的圆盘，在圆盘的阴影中心出现了一个亮斑是光的干射现象
C．图丙中肥皂膜上出现彩色条纹是光的衍射现象
D．图丁中观看立体电影时佩戴特殊眼镜是利用了光的偏振现象
8．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（　　）
A．a、b两束光相比较，a光的波动性较强
B．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
C．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失
D．在水中a光的速度比b光的速度大
9．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．图甲，水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体表面张力的缘故
B．图乙，当两分子间距由等于开始增大，它们间的分子力先减小后增大
C．图丙，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
D．图丁，肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的
10．下列关于光的说法中，正确的是（　　）
A．在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距
B．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小
C．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
D．光的偏振现象说明光是纵波
E.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的波长不同
11．关于光的干涉、衍射，下列说法正确的是（　　）
A．当光的波长明显比圆孔的直径小时，就不能产生衍射现象
B．做单色光单缝衍射实验时，光的波长一定，单缝宽度变小，衍射条纹间距反而变大
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则相邻亮条纹间距变窄
D．用白光做双缝干涉实验，中央亮纹为白条纹是光直线传播的结果
E.自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象
12．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法错误的是（　　）
A．激光全息照相是利用激光的相干性
B．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
C．电视机遥控器是利用遥控器发出的红外线脉冲信号来换频道的
D．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到红灯距水面最近
E.电磁波与声波由空气进入水中时，波长都变短
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．同一实验装置，用不同的色光来做双缝干涉实验，所产生的干涉条纹是不同的。如图是由三种色光产生的干涉条纹，请比较它们有什么异同，并说明原因。谈谈你的认识，并与同学讨论交流。
14．如图所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？说明理由
（1）在单色自
然光源S后加一偏振片P
．
（2）在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透振方向垂直．
15．在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验。在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？
16．激光是相干光源。根据激光的这个特点，可以将激光应用在哪些方面？
参考答案
1．B
【详解】
A．条纹是光在标准板M的下表面反射和N的上表面反射叠加而成的。故A错误；
B．空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条纹上各处空气薄膜厚度相同，所以N的上表面A处空气厚度与左边相同，即向上凸起。故B正确；
C．将之间的薄片向右拉出一些，空气薄膜厚度依次减小，观察到的条纹宽度会变大，所以条纹会变稀疏。故C错误；
D．若改用绿光照射，入射光的波长变长，相邻明（暗）条纹会变大，所以条纹变稀疏。故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；
B．去掉滤光片后，透过缝的将是多种颜色的光，波长不同干涉后形成的条纹间距不同，在屏上形成彩色条纹，故B错误；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，由可知与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；
D．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致△x变小，则波长测量值偏小，故D错误。、
故选A。
3．A
【详解】
肥皂薄膜前后表面的反射光在前表面发生叠加，所以在薄膜的右侧出现条纹，则应该从肥皂薄膜的右面观察；由于各种色光的波长不一样，所以在薄膜的右侧出现黄黑相间的条纹。因为路程差即（膜的厚度的两倍）是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，路程差是半波长的奇数倍，振动减弱，为暗条纹。所以出现亮条纹时，膜的厚度相同，则条纹水平排列。
故选A。
4．C
【详解】
A．白光L进入水滴时，a、b两光的入射角相等，而折射角不等，且a光的折射角较小，根据折射率定义式
可知水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误；
B．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据光速与折射率关系
分析知道a光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度，故B错误；
C．折射率越大的光波长越短，即知a光波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式
可知a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故C正确；
D．设光在真空中的波长为，在水滴中波长为λ，频率为f，根据
因为
所以
即光在真空中传播的波长比在水滴中传播的波长，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．由于4G和5G信号都属于电磁波，均为横波，因此都能发生偏振现象，选项A错误；
B．4G信号和5G信号的频率不同，则它们相遇不能产生稳定的干涉现象，选项B错误；
C．4G信号的频率更底，波长更长，故相比5G信号更容易发生衍射现象，选项C正确；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，即传播速度相同，选项D错误。
故选C。
6．C
【详解】
对于双缝干涉，光屏上条纹的间距有
可知与光屏到双缝间的L、单色光的波长成正比，与双缝之间的距离d成反比。
A．若改用紫光照射单缝S，即减小，其他条件不变，则将减小，故A错误；
B．若将单缝S向左侧平移，根据公式
可判断不会改变，故B错误；
C．若减小双缝S1与S2的间距，即减小d，其他条件不变，则将增大，故C正确；
D．用蓝光和紫光分别照射S1和S2，不会在光屏P上观察到稳定的干涉条纹，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．白光通过三棱镜后形成彩色光带，因各色光的折射率不同，出现偏折程度不同，是光的折射现象，A错误；
B．白光照射不透明的小圆盘，在圆盘阴影中心出现一个亮斑是光的衍射现象造成的，B错误；
C．阳光下肥皂膜呈现出彩色条纹是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，C错误；
D．3D电影在放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜是利用了光的偏振原理，D正确。
故选D。
8．ACD
【详解】
A．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，则b光的频率大，波长小，则a光的波动性较强，故A正确；
B．由公式可知，由于b光的波长小，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故B错误；
C．b光的折射率大，根据可知，b光的临界角小，若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先发生全反射，最先消失，故C正确；
D．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，根据在水中a光的速度比b光的速度大，故D正确。
故选ACD。
9．AD
【详解】
A．水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体表面张力的作用，A正确；
B．当两分子间距由等于开始增大，它们间的分子力先增大后减小，B错误；
C．若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，但对应的时间不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，C错误；
D．肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的，D正确。
故选AD。
10．ACE
【详解】
AB．根据干涉条纹间距公式可知，红光比黄光、蓝光波长长，所以干涉条纹间距大，A正确，B错误；
C．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的薄膜干涉，C正确；
D．光的偏振现象说明光是横波，D错误；
E．根据干涉条纹间距公式可知，不同波长的光条纹间距不同，所以白光通过双缝后产生的条纹是彩色的，E正确。
故选ACE。
11．BCE
【详解】
A．当光的波长明显比圆孔的直径小时，能产生射现象，但不能产生明显的行射现象，故A错误；
B．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大，故B正确；
C．由公式可知，干涉条纹的间距与射光的波长成正比，即入射光由红光改为绿光时，绿光波长比红光波长短，则干涉图样中的相邻条纹间距一定变窄，故C正确；
D．用白光做双缝干涉实验，中央亮纹是白条纹，是七种单色光叠加的结果，不是光直线传播的结果，故D错误；
E．干涉和衍射现象是一切波特有的现象，自然光和偏振光都能发生干涉、衍射现象，故E项正确。
故选BCE。
12．BDE
【详解】
A．激光全息照相是利用了激光的频率相同，相位差稳定的特点，进行叠加干涉而形成的，故A正确，不符合题意；
B．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，属于薄膜干涉，故B错误，符合题意；
C．红外线可用来遥控电器，如电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的，故C正确，不符合题意；
D．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，由于绿光的折射率最大，绿光从水中射到水面时折射角最大，人逆着折射光线的方向看时，感觉绿灯距水面最近，红灯最远，故D错误，符合题意；
E．电磁波与声波由空气进入水中时，频率均不变，但电磁波波速变小，声波波速变大，故根据
可知电磁波波长变短，声波波长变长，故E错误，符合题意。
故选BDE。
13．见解析
【详解】
不同点：根据图可知，对于单色光，不同的波长的光，在双缝干涉时得到的条纹间距不同，由于
可知红光的条纹间距大于蓝光，白光是复色光，其中不同的波长的单色光条纹之间的距离不同，所以白光呈现彩色条纹。
相同点：都会出现明暗相同的条纹。
14．（1）能看到干涉条纹
（2）不能看到干涉条纹
【详解】
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P后,到达、的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹．且由于线偏振片很薄，对光程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片吸收而减弱．
（2）在（1）的情况下，再加、，而且与透光方向垂直，即使都有光透过也不是相干光，不满足干涉条件，所以无干涉现象．
【点睛】
只有两列频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉．
15．先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗
【详解】
在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生明显的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗。
16．全息照相，光纤通信等
【详解】
可以在各种干涉仪中作为相干光源，用于长度、频率、转角等物理量的精密测量，如全息照相，用来传递信息等，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物。