第5章 光的干涉、衍射和偏振 本章复习提升 Word版含解析

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易混易错练
易错点一　双缝干涉条纹与衍射条纹的比较
1.(福建龙岩调研,)如图所示,a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。分析各图样的特点可以得出的正确结论是
(　　)
A.a、b是光的干涉图样
B.c、d是光的干涉图样
C.形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短
D.形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
易错点二　对公式Δy=λ理解不透而出错
2.(浙江第二次选考模拟,)某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射,光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时,在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布,这位同学在缝屏上安装的是　　　　(选填“单缝”或“双缝”)。当做干涉现象研究时,若要使干涉条纹的间距变大,可选用宽度较　　　　的双缝(选填“宽”或“窄”),或使缝屏与光屏间的距离　　　　(选填“增大”或“减小”)。
易错点三　计算条纹间距时出错
3.()在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,某同学观察到如图所示的干涉条纹,于是他使分划板中心刻线与亮条纹中央对齐,移动测量头进行测量,在这种情况下光的波长的测量值
(　　)
A.偏小　　　B.偏大　　　C.不变　　　D.无法判断
易错点四　对光的衍射理解不透而出错
4.(陕西高三一模,)(多选)如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹,保持缝到屏距离不变),则下列说法正确的是
(　　)
A.在真空中,单色光a的波长大于单色光b的波长
B.在真空中,a光的传播速度小于b光的传播速度
C.a光、b光通过同一双缝干涉仪器时a光产生的条纹间距比b光的大
D.a光和b光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大
E.a光、b光由同一介质射入空气,发生全反射时,a光的临界角比b光大
易错点五　对偏振现象理解不透而出错
5.()如图所示,杨氏双缝干涉实验中,下述情况能否看到干涉条纹 简单说明理由。
(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。
思想方法练
思想方法一　几何光学和光的特性的结合
1.()(多选)如下图甲、乙所示为a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让一束由a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时,下列选项中光的传播方向可能正确的是
(　　)
2.(山东济南模拟,)
(多选)如图甲所示,在平静的水面下深h处有一个点光源S,它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域,该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光,圆形区域周围为环状区域,且为a光的颜色(见图乙),设b光的折射率为n。则下列说法正确的是
(　　)
A.在水中,a光的波长比b光小
B.水对a光的折射率比b光小
C.在水中,a光的传播速度比b光大
D.复色光圆形区域的面积为S=
E.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹比b光的窄
3.(陕西洛南中学高二月考,)(多选)如图所示,两束单色光a、b从水中射向水面的A点,光线经折射后合成一束光c,则下列说法正确的是
(　　)
A.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
B.a比b更容易发生衍射现象
C.在水中a光的速度比b光的速度小
D.在水中a光的临界角大于b光的临界角
E.若a光与b光以相同入射角从水中射向空气,在不断增大入射角时,水面上首先消失的是a光
思想方法二　光的干涉法的应用
4.如图1所示用单色光检查工件上表面是否平整,观察到的现象如图2所示。图2中的P和Q分别为待测工件在A和B处的情况,这说明
(　　)
A.M为待测工件
B.N的上表面B处向下凹陷
C.M的上表面A处向下凹陷
D.若减小两工件间空气膜夹角,则条纹变密
思想方法三　亮暗条纹的判断方法
5.(河北石家庄第一中学期末,)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点到S1、S2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,在下述条件下,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,cos
37°=0.8)。
答案全解全析
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易混易错练
1.A　干涉条纹是等间距的条纹,因此,a、b是干涉图样,c、d是衍射图样,故A项正确,B项错误;由公式Δy=λ可知,条纹越宽对应的入射光的波长越长,所以a图样对应的光的波长比b图样对应的光的波长长,故C项错误;c图样对应的光的波长比d图样对应的光的波长长,故D项错误。
2.答案　单缝　窄　增大
解析　由题图乙可知,条纹中间亮、两边较暗,是衍射条纹,所以在缝屏上安装的是单缝;根据Δy=λ知,要使干涉条纹间距变大,双缝的宽度需减小,即选择宽度较窄的双缝,或使双缝与光屏间的距离增大。
3.B　测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐,由于中心刻线与该亮纹的中心没有对齐,条纹间距测量值偏大,根据Δy=λ可知待测光的波长的测量值偏大。故选B。
4.ACE　单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,且波长越大,中央亮条纹越粗,由于a光形成的衍射图样的中央亮条纹较粗,则a光的波长较大,故A正确;在真空中,所有光的传播速度都为c,B错误;根据Δx=λ得双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大,故C正确;发生折射时,光的频率不改变,故D错误;由于a光的波长大于b光波长,由λ=可知,a光的频率小于b光的频率,在同一介质中a光的折射率小于b光的折射率,由临界角公式sin
C=可知,a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角,故E正确。
5.答案　见解析
解析　(1)能。到达S1、S2的光是从同一偏振光分解出来的,它们满足相干条件,能看到干涉条纹,且由于偏振片很薄,对路程差的影响可忽略,干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致。
(2)不能。由于从P1、P2射出的光振动方向相互垂直,不满足干涉条件,故光屏E被均匀照亮,但无干涉现象。
思想方法练
1.AD　根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δy=λ可知,a光的波长大,则同一介质对a光的折射率小,对b光的折射率大,根据平行玻璃砖的光学特性可知,出射光线与入射光线平行,由于a光的偏折程度小,所以出射时a光应在右侧,故A正确,B错误;由sin
C=分析可知,a光的临界角较大,当光从棱镜射入空气中时,若b不发生全反射,能射出棱镜,则a光一定也不发生全反射,故C错误;当光从棱镜射入空气中时,若a不发生全反射,能射出棱镜,b光可能发生全反射,不从棱镜射出,故D正确。
2.BCD　a光在水面上形成的圆形亮斑面积较大,知a光的临界角较大,根据sin
C=,知a光的折射率较小,频率也小,再由v==λf,可知,在水中a光的传播速度比b光大,a光的波长比b光大,故B、C正确,A错误;根据sin
C=,结合几何关系,可知=,而复色光圆形区域的面积为S=πr2=,故D正确;
a光的折射率小,波长长,根据双缝干涉条纹间距与波长成正比,可知相同条件下,a光干涉条纹比b光宽,故E错误。
3.ABD　由题图结合光路的可逆性原理可知,光由空气斜射入水中时,单色光a的偏折程度小于b的偏折程度,根据折射定律n=知,a光的折射率小于b光的折射率,则知a光的波长长,根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ,可得a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距,故A正确;a光的波长长,波动性强,更容易发生衍射现象,故B正确;由n=知,在水中a光的速度大,故C错误;由全反射临界角公式sin
C=知折射率n越大,临界角C越小,则知在水中a光的临界角大于b光的临界角,故D正确;若a光与b光以相同入射角从水中射向空气,由于在水中a光的临界角大于b光的临界角,所以b光的入射角先达到临界角,则b光先发生全反射,水面上首先消失的是b光,故E错误。
4.B　由图1可知,N为待测工件,M是标准样板,故A错误;薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,由题图可知,两工件之间的空气薄膜厚度从左到右逐渐增大,A处形成的干涉条纹向右弯,若N上表面平整,则A处条纹弯曲处的空气膜厚度应比同一亮条纹上没有弯曲处的空气膜厚度大,但实际上它们的空气膜厚度相同,知N的上表面A处凸起;同理B处形成的干涉条纹向左弯曲,条纹弯曲处空气膜厚度本应比同一亮条纹上没有弯曲处的空气膜厚度小,但实际上它们的空气膜厚度相同,故N的上表面B处向下凹陷,故B正确,C错误;当减小两工件间空气膜夹角,即从左到右相同距离上空气薄层的宽度改变量变小,则干涉条纹间距会增大,即变疏,故D错误。
5.答案　(1)暗条纹
(2)亮条纹
解析　(1)设A光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2,
由n==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===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知
sin
C=
得n'==
由此可知,B光在空气中波长
λ3=n'λ介=×3.15×10-7
m=5.25×10-7
m
所以N2===4
可见,用B光进行实验时,P点为亮条纹。