第五章 光的干涉 衍射 偏振 单元检测（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
单元检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．下列有关电磁场与电磁波的说法，正确的是（
）
A．变化的磁场一定产生变化的电场
B．电磁波的传播不需要介质
C．只有高温物体才能向外辐射红外线
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
2．下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是一种横波
B．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的折射原理
C．一切波都能发生衍射，紫外线比红外线更容易发生衍射现象
D．对于受迫振动，驱动力频率越大，受迫振动的振幅一定越大
3．如图为双缝干涉的实验示意图，下列说法正确的是（　　）
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象
B．双缝的间隙越大，条纹的间距越大
C．中心处的明条纹宽度比两侧的明条纹宽度大
D．同样条件下，紫光产生的条纹间距大于红光产生的条纹间距
4．下面关于双缝干涉现象的几种说法正确的是（　　）
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽
B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽
5．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．若单缝向左平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离减小
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
6．关于物理知识在科技和生活中的应用，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中照相机镜头呈现蓝紫色是光的衍射现象
B．乙图中戴3D眼镜观看立体电影是利用光的全反射
C．丙图中交警所用雷达测速仪测速是利用波的多普勒效应
D．丁图中海市蜃楼是光在空气中发生色散形成的光学幻景
7．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。如果光束b是蓝光，下列说法正确的（　　）
A．光束a可能是红光
B．a光的折射率较小
C．在该玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．用同一双缝干涉装置进行实验，a光干涉条纹的间距小于b光干涉条纹的间距
8．在双缝干涉实验中，用蓝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．增大双缝间距
B．改用红色激光
C．增大屏幕与双缝的间距
D．增大光源与双缝的间距
9．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是（　　）
A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
10．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B，C两点射出，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（　　）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．在玻璃砖中，b光的传播速度一定大于a光的传播速度
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
E.若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则b光照亮的水面区域大
11．蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统DVD光盘需要光盘发出红色激光来读取或写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统DVD光盘的存储容量大很多。如图由红、蓝两种单色光组成的复合光束射入一玻璃球体，当入射角等于60°时，其折射光束和出射光束如图所示。已知a光束第一次射出此玻璃球体后的出射光束相对复合光束的偏折角也为60°，则下列说法正确的是（　　）
A．该玻璃球体对a光的折射率为
B．a光在玻璃中的传播时间长
C．用a光可在光盘上记录更多的数据信息
D．通过同一单缝分别进行衍射实验时，a光中央亮条纹更宽
12．a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形（截面如图）的玻璃砖，其中b束激光在出射面上发生全反射，下列关于这两束激光的说法中正确的是（　　）
A．a光在此玻璃砖内传播速度更大
B．b光在此玻璃砖内传播速度更大
C．该玻璃砖对a光的折射率大于
D．a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．五一期间，有同学准备观看3D电影《泰坦尼克号》，观看3D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什么原理？
14．观察水面上的油膜，发现色彩会不断地运动变化，如图所示。请解释出现该现象的原因。
15．用白光做双缝干涉实验时，多数亮纹都是彩色的，为什么中间的一条亮条纹是白色的?
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
【解析】
A.
非均匀变化的磁场产生非均匀变化的电场，而均匀变化的磁场产生稳定的电场．所以变化的磁场周围一定产生电场，变化的电场周围一定产生磁场，但不一定变化．故A错误；
B.
变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场，由近及远向外传播，形成电磁波，所以电磁波的传播不需要介质，故B正确；
C.
任何温度的物体都能向外辐射红外线，温度越高，辐射红外线越强，故C错误；
D.
干涉、衍射现象是波特有的性质，也能产生干涉、衍射现象，故D错误．
故选B.
2．A
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波，选项A正确；
B．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，选项B错误；
C．一切波都能发生衍射，波长越长越容易发生衍射，红外线比紫外线波长长，所以红外线比紫外线更容易发生衍射现象，选项C错误；
D．对于受迫振动，驱动力频率越接近固有频率，受迫振动的振幅一定越大，此时驱动力频率不一定越大，选项D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．双缝干涉中也存在光的衍射现象，A正确；
B．由可知，双缝的间隙d越大，条纹的间距越小，B错误；
C．双缝干涉的条纹宽度是相同的，C错误；
D．由可知，紫光的波长较短，条纹间距较小，D错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．将屏移近双缝时，l减小，根据双缝干涉条纹间距可知，条纹间距变小，A错误；
B．将滤光片由蓝色换成红色，波长增大，故增大，B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，l、d与均不变，故不变，C错误；
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，d增大，故变小，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
A．若单缝向左平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，A错误；
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
选项B正确；
C．根据
将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，C错误；
D．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据
光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象，因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头，一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色，因为这反射光中已经没有了绿光，A错误；
B．立体电影是应用了光的偏振现象，所以戴3D眼镜观看立体电影是利用光的偏振，B错误；
C．雷达测速主要是利用多普勒效应原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射的频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射的频率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，C正确；
D．海市蜃楼是由光在经过密度不均匀的空气时发生折射形成的，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
ABC．由图可知，a光的折射角较小，根据折射定律，a光的折射率较大，所以光束a不可能是红光。根据可知，在该玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度。ABC错误；
D．a光的折射率较大，所以a光的波长较短，根据可知，用同一双缝干涉装置进行实验，a光干涉条纹的间距小于b光干涉条纹的间距。D正确。
故选D。
8．BC
【详解】
条纹间距公式为
若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可增大屏幕与双缝的间距l，可减小双缝间距d，可用更长波长的光（如红光）。
故选BC。
9．ACD
【详解】
AB．当障碍物的尺寸与波的波长相差不多或比波长更小时，会产生明显的衍射现象，该装置的原理是运用了光的衍射现象，由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，A正确，B错误；
CD．当抽制的丝直径接近激光的波长时，屏上条纹间距随抽制丝的直径变粗而变窄，随抽制丝的直径变细而条纹间距变宽，CD正确。
故选ACD。
10．BCE
【详解】
A．由题图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，选项A错误；
BC．连接B、D和C、D，设∠ODB=α，∠OD
C=β，玻璃砖的半径为R，则有
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
因，故，a光在玻璃砖中的传播时间为
b光在玻璃砖中的传播时间为
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为θ，则有
以上各式联立可解得
所以a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等，选项BC正确；
D．，由干涉条纹间距公式
可知
选项D错误；
E．a光和b光在水中传播时有，由
知，光的全反射临界角较大，故b光照亮的范围大，选项E正确；
故选BCD。
11．AD
【详解】
A．由光路图可知，光线a射到玻璃球上的入射角i=60°，折射角为r=30°，则折射率为
A正确；
B．因a光的偏折程度较小，折射率较小，根据
可知，a光在玻璃球内的传播速度较大，因a光在玻璃球内的传播速度较短，可知a光在玻璃中的传播时间短，B错误；
C．因频率越大的光记录的数据量越大，因b光频率较大，可知用b光可在光盘上记录更多的数据信息，C错误；
D．因为a光的频率较小，波长较长，则通过同一单缝分别进行衍射实验时，衍射现象更明显，即a光中央亮条纹更宽，D正确。
故选AD。
12．AD
【详解】
ABC．根据题意可知a、b光在界面上的入射角相等且都等于，而b光发生了全反射，a光未发生全反射，所以a光的临界角大于b光的临界角，根据可知，a光的折射率小于b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，则a光在此玻璃砖内传播速度更大，故A正确，BC错误；
D．由于两种光的频率不同，所以这两种光不能发生明显的干涉现象，故D正确。
故选AD。
13．光的偏振原理
【解析】
3D电源在放映时，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．
偏振光具有的性质是光子的振动具有方向性．当两个偏振片的偏振方向夹角增大时，透射光的强度减弱．
14．见解析
【详解】
当白光照射在油膜表面时，被油膜的前后表面反射的两列反射波叠加，形成干涉条纹；由于白光中的各色光的波长不同，干涉后的条纹间距不同，在薄膜上就会出现彩色条纹；由于薄膜的厚度不断变化，则彩色条纹会不断地运动变化。
15．见解析
【详解】
由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的，依据双缝干涉条纹间距公式
可知，波长越长的条纹间距越大，因此相同的色光发生干涉，在光屏上出现干涉条纹间距不同，因不同色光都在中央亮纹叠加，从而出现白光，而向两边则会出现彩色干涉条纹。
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。