第五章 光的干涉 衍射 偏振 单元过关检测（word版含解析）

2021-2022学年鲁科版选修3-4
第五章
光的干涉衍射偏振
单元过关检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则（　　）
A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线b首先消失
D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
2．下列有关光现象及光的应用正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑属于光的干涉现象
C．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率
D．用点光源照射小圆孔，后面光屏上会出现明暗相间的圆环，这是圆孔衍射现象
3．激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛。下列关于激光的叙述正确的是（　　）
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．激光也是自然界的产物
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
4．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，是液体浮力的缘故
B．图乙，当两分子间距由等于r0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
5．下列说法正确的是（　　）
A．图中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着做受迫振动，则三个摆的振动周期相等
B．图示为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
C．图示为双缝干涉示意图，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越大
D．图中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮
6．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲是由于海面下层空气的折射率比上层空气的折射率小形成的，其中Ａ是蜃楼
B．图乙中平行光a、b经过三棱镜后交于M点，则在棱镜中a光的速度比b光的速度大
C．图丙中仅将红光换成绿光，则第一亮纹的位置P点将下移
D．图丁中P是偏振片，Q是光屏，白炽灯照射P时，缓慢转动P，光屏Q上亮度发生变化，说明光波是横波
7．图1用单色光照射透明标准板，来检查b的上表面的平直情况，观察到的现象如图2所示，则以下说法正确的是（　　）
A．图2的图样是由于光从a的上表面和b的下表面反射后干涉的结果
B．图2的图样是由于光从a的上表面和b的上表面反射后干涉的结果
C．图2的图样说明b的上表面某处向上凸起
D．图2的图样说明b的上表面某处向下凹陷
8．下列说法中正确的有（　　）
A．车站行李安检机采用X射线，X射线穿透能力比紫外线强
B．观察者向频率一定的静止声源靠近时，接收到声波的频率大于声源频率
C．观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向不同
D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹属于光的衍射现象
9．下列关于光现象的解释正确的是（　　）
A．两个完全相同的小灯泡发出的光相遇时会发生干涉
B．水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象
C．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光会聚而形成的
D．在杨氏双缝实验中，如果仅把红光改成绿光，则干涉条纹间距将减小
E.眼睛紧贴两支夹紧的铅笔形成的狭缝，让狭缝与日光灯管平行，观察到彩色条纹，这是光的衍射现象
10．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是（　　）
A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象
B．产生干涉现象的条件之一，就是两列波的频率相等
C．薄膜干涉条纹是光在膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
D．泊松亮斑是光的干涉现象
11．如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对
a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光和
b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小
C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比
b光小
D．a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则
a光先发生全反射
12．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（　　）
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用波长更长的单色光源
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是，用的是绿色滤光片，从目镜中可以看到绿色干涉条纹。
(1)如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？
(2)把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长较长？
(3)如果改用间距为的双缝，相邻两个亮条纹中心的距离会有什么变化？
14．在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是什么？
15．、为两个相干光源，发出的光的频率为，光屏上A点与、的光程差为。
（1）若、的振动步调完全一致，则A点出现什么条纹？
（2）若、的振动步调完全相反，则A点出现什么条纹？
16．如图所示为杨氏双缝干涉实验装置，光源S为单色光源，发出的光波长为，单缝A的中心位于双缝B和C的垂直平分线上，B与C相距d，单缝与双缝相距r，接收屏P与双缝相距R，。
(1)求接收屏上的干涉条纹的间距；
(2)设单缝A的宽度b可调，问b增大为多少时干涉条纹恰好第一次消失？
(3)接(2)问，条纹恰好消失时，固定A的宽度b，为了使干涉条纹再次出现，试问d、r、R三个参量中应调节哪些量？
参考答案
1．D
【详解】
A．由题图可知，a光偏折程度较大，折射率较大，由
可知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，A错误；
B．a光的折射率较大，频率较高，由
可知，在真空中，a光的波长小于b光的波长，B错误；
C．由
可知，a光的临界角C较小，若θ角逐渐变大，a光先发生全反射而消失，C错误；
D．由
可知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由于a光波长较小，故a光的干涉条纹间距较小，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波，故A错误；
B．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑，这是光的衍射现象，故B错误；
C．光导纤维中内层的折射率大于外层，光线在内外层的界面上发生了全反射，故C错误；
D．用点光源照射小圆孔，后面光屏上会出现明暗相间的圆环，这是圆孔衍射，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．激光属于电磁波，电磁波为横波，选项A错误；
B．频率相同的激光在不同介质中频率不变，但波速不同，由v=λf可知波长也不同，选项B错误；
C．激光是原子受激辐射产生的光，自然界中的发光体不能发出激光，选项C错误；
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，选项D正确；
故选D。
4．D
【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，故A错误；
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，故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，故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，故D正确。
故选D。
5．A
【详解】
A．摆球A先摆动，摆球B、C接着做受迫振动，受迫振动的周期与驱动力的周期一样，A正确；
B．依据光的全反射条件，可知，内芯的折射率比外套的折射率大，B错误；
C．根据
双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越小，C错误；
D．自然光通过偏振片后形成偏振光，因两个偏振片的透振方向相互垂直，所以没有光射到光屏上，光屏发黑，D错误。
故选A。
6．C
【详解】
Ａ．海市蜃楼是因为海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小发生全反射而形成的，所以Ａ错误；
Ｂ．由图可知a光的折射率较大，所以a光的频率高，由
可得a光的波长比b光的波长短，可得在棱镜中a光的波速比b光的波速小，所以Ｂ错误;
C．根据条纹的间距公式
知，绿光的波长比红光短，所以绿光的条纹间距比红光小，所以绿光的第一条亮条纹到O点的距离小于OP，所以P点会下移，故C正确；
D．只有横波才会发生偏振，用自然光穿过一个滤光片后光屏上亮度减小是因为光照强度的减少，所以不能证明光是横波，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．根据薄膜干涉产生的原理可知，图2的图样是由于光从a的下表面和b的上表面反射后干涉的结果，故AB错误；
CD．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，该点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在向左弯曲，说明提前出现条纹，则说明b的上表面某处向下凹陷故D正确，C错误。
故选D。
8．ABC
【详解】
A．机场、车站用来检查旅客行李包的透视仪是利用X射线的穿透本领，X射线穿透能力比紫外线强，故A正确；
B．由多普勒效应可知，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率变高．故B正确；
C．看3D电影所带眼镜镜片为偏振片，两镜片透振方向互相垂直，所以观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向不同，故C正确；
D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹属于光的干涉现象，故D错误；
故选ABC。
9．BDE
【详解】
A．小灯泡发出的光有多种不同的频率，由干涉的条件可知，两个完全相同的小灯泡发出的光相遇时，不一定可以发生干涉，A错误；
B．在太阳光的照射下，油膜上下表面反射光在上表面发生叠加，呈现彩色条纹，是光的干涉现象，B正确；
C．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光全反射形成的，C错误；
D．在杨氏双缝实验中，根据公式
如果仅把红光改成绿光，则波长变短，导致屏上的条纹间距将减小，D正确；
E．眼睛紧贴两支夹紧的铅笔形成的狭缝，让狭缝与日光灯管平行，观察到彩色条纹，这属于光的衍射现象，E正确。
故选BDE。
10．BC
【详解】
A．所有类型的波都可以发生干涉和衍射现象，故A错误；
B．两列波发生干涉现象的条件之一，就是两列波的频率相等，故B正确；
C．薄膜干涉条纹是光在膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故C正确；
D．泊松亮斑是光的衍射现象，故D错误。
故选BC。
11．CD
【详解】
A．由图可知，经过玻璃棱镜后a光的偏折程度比b光大，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，即，选项A错误；
B．光的频率由光源决定，与介质无关，所以a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都不变，选项B错误；
C．因a光的折射率较大，频率较大，波长较小，而双缝干涉的条纹间距与波长成正比，所以在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小，选项C正确；
D．根据，可知a光临界角较小，则a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则a光先发生全反射，选项D正确。
故选CD。
12．BD
【详解】
A.由公式
知，光源到单缝的距离不影响条纹宽度，选项A错误；
B.d减小时，Δx增大，选项B正确；
C.l减小时，Δx减小，选项C错误；
D.波长更长，Δx更大，选项D正确.
故选BD。
13．（1）变大；（2）红光；（3）变小
【详解】
(1)由
可知，把毛玻璃片向远离双缝的方向移动，L会变大，所以会增大，相邻两亮条纹中心的距离变大；
(2)由
相邻两个亮条纹中心的距离增大了，因为L和d不变，所以变大使变大，所以红光波长较长；
(3)由
可知，d变大，将变小，所以相邻两个亮条纹中心的距离会变小。
14．其目的是减弱反射光，使景物的像清晰
【解析】
【分析】
在照相机镜头前装上一个偏振滤光片，利用光的偏振原理，当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过．拍摄日落时水下景物时为了使照片清楚，则要过滤掉水面的反射光，所以让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直．
【详解】
当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过．拍摄日落时水下景物时为了使照片清楚，则要过滤掉水面的反射光，所以让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，从而减弱反射光，使景物的像清晰．
15．（1）暗条纹；（2）亮条纹
【详解】
（1）由波长与速度的关系可得
光程差
所以有
若、振动步调完全一致，则在A点出现暗条纹
（2）若、两光源振动步调完全相反，光程差是半波长的奇数倍，则在A点两列波相互加强，出现亮条纹
16．(1)；(2)；(3)增大r或减小d
【详解】
(1)干涉条纹间距；
(2)从单缝A出来的光可以看成由一系列连接的、彼此独立的、非相干的线光源组成.这样，各线光源产生的干涉条纹将彼此错开，在接收屏P上看到的将是这些干涉条纹叠加的结果.为了研究问题的方便，我们只画出了半个单缝的各线光源产生的干涉条纹，如图所示.单缝中央的线光源产生的干涉条纹为①，单缝边缘的线光源产生的干涉条纹为④，其中①和④刚好错开了半个条纹的距离，各线光源产生的干涉条纹叠加后的结果为⑤，干涉条纹恰好第一次消失.
可见，当单缝中央的线光源在接收屏上某个位置产生亮（暗）条纹时，单缝边缘的线光源在接收屏上该位置产生暗（亮）条纹.则单缝边缘的线光源到达双缝B和C时产生的光程差等于，如图所示
在上取点D，使，则有
得
(3)要使干涉条纹再次出现应使，即增大r或减小d。