高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册第五章 光的干涉、衍射和偏振 单元检测卷（word版含答案）

第五章 光的干涉、衍射和偏振 单元检测
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．如图甲所示，检测加工过程中工件表面的几何形状与设计要求之间的微小差异时，用精密工艺制造的一个精度很高的平面玻璃板（样板），放在被检查平面上面，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被检查平面之间形成一个楔形空气膜。用单色光从上面照射，若被检查平面是平整的，会看到图乙所示的条纹。上述检测主要利用了（　　）
A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．光的粒子性
2．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（不考虑光在玻璃砖中的反射），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．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
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．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a光照亮的水面区域大
3．一束复色光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成两条光束，分别记录为a光和b光， 如图所示，下列说法正确的是（　 　）
A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失
B．a光的折射率大于b光的折射率
C．在真空中，a光的速度大于b光的
D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光的宽
4．在双缝干涉实验中，如果将其中一条缝遮住，那么，在屏上看到的情况是（　　）
A．只剩下一条亮纹
B．仍有原来的干涉条纹，但亮度变暗
C．有明暗相间的条纹，但中央亮纹亮且宽，其余亮纹亮度迅速减弱
D．有明暗相间的条纹，但宽度相同，条纹变窄
5．红光透过双缝在墙上呈现明暗相间的条纹，若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到（　　）
A． B．
C． D．
6．如图所示，一束复色光由某介质射入真空后分解为a、b两束单色光。以下说法正确的是（　　）
A．真空中，a光的波长比b光的大
B．真空中，a光的传播速度比b光慢
C．a光和b光相遇，会发生光的干涉现象
D．a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的中央亮条纹较窄
7．某小区的人造水池中，水下同一位置有a、b两单色光源。从水面上两光源的正上方观察，Ⅰ区域有a光和b光射出，Ⅱ区域只有a光射出（如图所示）。下列判断正确的是（　　）
A．a光比b光更容易发生全反射
B．若a光源匀速向下运动，则Ⅱ区域将不再有a光射出
C．若b光源匀速向下运动，则Ⅱ区域有可能有b光射出
D．两单色光通过相同单缝形成衍射图像中，a光的条纹比b光条纹窄
8．如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．图甲中，P、Q是偏振片，M是光屏，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏M上的光亮度将会变化，此现象表明光波是横波
B．图乙是双缝干涉示意图，若只减小屏到双缝间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
C．图乙中用白光进行实验，中央亮条纹是彩色的，两侧条纹也是彩色的
D．利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示，ΔOMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b 两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面 MN（两束可见单色光关于 OO′对称），在棱镜侧面 OM、ON 上反射和折射的完整光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束b更容易发生全反射
B．在玻璃棱镜中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．若保持b光入射点位置不变，将光束b顺时针旋转，则NO面可能有光线射出
D．用a、b光在同样的装置做“双缝干涉”实验，a光的条纹间距大
10．如图所示，某一复色光由半球形玻璃砖的右侧面斜射到球心处，经界面折射后得到、两束可见单色光，则下列说法正确的是（　　）
A．在半球形玻璃中，光的传播时间大于光的传播时间
B．光的频率大于光的频率
C．现将复色光束绕点逆时针转动，则光束先消失
D．用同样的装置做双缝干涉实验，光的条纹间距较小
11．下列现象中涉及光的干涉原理的是（　　）
A．内窥镜 B．全息影像
C．镜头的颜色 D．光经过你大头针尖
12．如图所示，偏振片正对工作的液晶显示器，透过偏振片看到显示器亮度正常. 将镜片转动90°，透过镜片看到的屏幕漆黑，则 （　　）
A．显示器发出的光是纵波 B．显示器发出的光是横波
C．显示器发出的光是自然光 D．显示器发出的光是偏振光
三、实验题
13．（7分）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（______）
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝
（2）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比，Δx1__________（填“>”“=”或“<”）△x2；
（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个刻度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数为x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为x2=_________mm。
（4）利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d，计算波长的公式=__________（用题目中给出的字母x1，x2，l，d表示）
（5）另一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应___________。
A．仅转动透镜 B．仅旋转滤光片 C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头
14．（7分）利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别如图所示，则相邻两条纹间距_____；
（2）波长的表达式_______（用、L、d表示），该单色光的波长_____；
（3）若改用频率较低的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”、“不变”或“变小”）。
四，解答题
15．（7分）若双缝的间距为，距缝的光屏上所形成的干涉条纹的间距为，求光源的波长并说明是什么颜色的光。
16．（9分）使低气压水银弧光灯所发出的光照射间距为的双缝，在离开双缝远的屏幕上得到一组干涉条纹，从中央往外数第1条和第5条暗条纹之间的距离为，求灯所发出的光的波长。
17．（14分）电脑、手机屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距，双缝到屏的距离，测得屏上干涉条纹中亮条纹间距。求：
（1）被测短波蓝光的波长；
（2）若选用薄膜材料的折射率为，要消除该短波蓝光，则制作“增反膜”眼镜时“增反膜”的最小厚度。
18．（16分）如图所示是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验示意图他测得单缝到双缝的距离为80mm，双缝间距为，双缝到墙壁的距离为60cm，墙壁上的干涉图样及尺寸如图所示，则该单色光的波长是多少？
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参考答案
1．A
【详解】
空气薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的。
故选A。
2．C
【详解】
A．由图可知，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率较大，A错误；
B．，由干涉条纹间距公式
可知b光的干涉条纹间距较大，B错误；
C．连接B、D；C、D，设，，设玻璃砖半径为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
，
故a光和b光在玻璃砖的传播时间为
，
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为，则有
，
联立以上各式解得
C正确；
D．a光和b光在水中传播时有
由
可知b光的全反射临界角较大，所以b光照亮的范围大，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
AB．由图可知，a光的偏折程度较小，根据折射率公式可得a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，AB错误；
C．光在真空中的传播速度相同，C错误；
D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式
可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；
故选D。
4．C
【详解】
在双缝干涉实验中，如果将其中一条缝遮住，属于单缝衍射，单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．A
【详解】
若将其中一个缝封住，在墙上可以观察到衍射条纹，即中央是亮纹，平行不等距。
故选A。
6．D
【详解】
A．由图看出，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，真空中a光的波长比b光的小，选项A错误；
B．真空中，a光和b光的传播速度相同，选项B错误；
C．a光的频率大于b光的频率，频率不同的两列光相遇不会发生光的干涉现象，选项C错误；
D．a光的波长小，波动性比b光弱，则知a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较小，选项D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A.由题分析知，b光在Ⅰ区域边缘发生了全反射，a光在Ⅱ区域边缘发生了全反射，则可知a光的临界角比b光的临界角大，所以b光比a光更容易发生全反射，故A错误；
B．若a光源匀速向下运动，则在同一区域同一点，a光入射角减小，则Ⅱ区域将一定有a光射出，故B错误；
C．若b光源匀速向下运动，则在同一区域同一点，b光入射角减小，当入射角小于临界角时，则Ⅱ区域将可能有b光射出，故C正确；
D．由于a光的临界角比b光的临界角大，根据
可知，水对a光的折射率比b光的折射率小，则a光的频率比b光的频率小，由
知，a光的波长比b光的波长长，则两单色光通过相同单缝形成衍射图像中，a光的条纹比b光条纹宽，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．图甲是光的偏振现象，此现象表明光波是横波，故A正确，不符合题意；
B．图乙是双缝干涉示意图，根据
若只减小屏到双缝间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小，故B正确，不符合题意；
C．图乙中用白光进行实验，中央条纹各种频率的光都是加强的，复合后的中央亮条纹是白色的，故C错误，符合题意；
D．利用红外线进行遥感主要是因为红外线的波长长，容易发生衍射，故D正确，不符合题意。
故选C。
9．ACD
【详解】
A．光路图看出，入射角相同，b光束在NO面上发生了全反射，而a光束在MO面上没有发生全反射，说明光束b更容易发生全反射，A正确；
B．光束b更容易发生全反射，b光的临界角小于a光的临界角，由
分析得知，玻璃对a光束的折射率小于b光束的折射率，由
得知，在玻璃砖中a光的传播速度比b光大， B错误；
C．若保持b光入射点位置不变，将光束b顺时针旋转，在NO面上的入射角减小，入射角可能小于临界角，根据
则NO面可能不发生全反射有光线射出，C正确；
D．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，根据
所以a光束的条纹间距大，D正确。
故选ACD。
10．ABD
【详解】
AB．由折射定律结合图像可知，D光的折射率大于C光的折射率，即光的频率大于光的频率，由公式可知，D光在玻璃中的传播速度小于C光在玻璃中的传播速度，则在半球形玻璃中，光的传播时间大于光的传播时间，故AB正确；
C．由公式可知，D光发生全反射角的临界角更小，则D光束先消失，故C错误；
D．由于光的频率大于光的频率，则D光的波长小于C光的波长，由公式可知，用同样的装置做双缝干涉实验，光的条纹间距较小，故D正确。
故选ABD。
11．BC
【详解】
A．内窥镜中的光导纤维利用的是全反射的原理，A错误；
B．全息照相利用的是光的干涉原理，B正确；
C．镜头玻璃的颜色利用的是薄膜干涉原理，C正确；
D．是光的衍射现象，D错误。
故选BC。
12．BD
【详解】
AB．光是横波，A错误B正确；
CD．方向一致时，光完全通过，二者垂直时，完全不能通过，由实验现象得出显示器发出的光是偏振光，C错误D正确。
故选BD。
13．B > 15.02 D
【详解】
（1）越小，目镜中观察得条纹数越多，由可知应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝。
故选B。
（2）红光的波长大于绿光的波长，由可知红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比有
（3）由图戊可知游标尺主尺的读数为1.5cm，游标尺的读数为
所以读数为
（4）由可得
（5）由图可知，亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需使单缝与双缝相互平行，只要转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行即可。
故选D。
14．0.75 600 变大
【详解】
（1）A位置游标卡尺的读数为
B位置游标卡尺的读数为
相邻亮条纹的间距为
（2）根据
知，波长的表达式
波长为
（3）若改用频率较低的单色光照射，则其波长变长，根据
知干涉条纹的间距变大。
15．562.5nm，绿光
【详解】
由公式
可得
故是绿光。
16．560nm
【详解】
第1条和第5条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明条纹（暗条纹）间的距离为
将数据代入
可得该灯所发出的光的波长
17．（1）450nm；（2）180nm
【详解】
（1）根据
代入数据解得
（2）当光程差等于光在薄膜中的波长的整数倍，即
则出现明条纹，因此膜的厚度至少是短波蓝光在膜中波长的一半，短波蓝光在膜中的波长为
故膜的厚度至少为
18．
【详解】
相邻条纹的间距为
根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
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