第五章 光的干涉、衍射和偏振 期末复习综合复习卷（Word版含答案）

第5章 光的干涉、衍射和偏振 期末复习综合复习卷
一、单选题
1．如图所示，某同学做双缝干涉实验，P为接收屏。若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（　　）
A．所产生干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置上移
B．所产生干涉条纹间距不变，中央亮条纹的位置上移
C．所产生干涉条纹间距变小，其中央亮条纹的位置下移
D．所产生干涉条纹间距不变，其中央亮条纹的位置下移
2．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为(　　)
A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的强度不同，造成条纹间距不同
C．各色光的强度不同
D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
3．关于下列光学现象，说法正确的是（ ）
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
4．把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的同心圆环，对这些亮暗圆环的相关阐释合理的是（ ）
A．远离中心点处亮环的分布较疏
B．用白光照射时，不会出现干涉形成的圆环
C．是透镜曲面上反射光与透镜上方平面上的反射光干涉形成的
D．与同一亮环相对应的空气薄膜的厚度是相同的
5．下图是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹。设直线S1P1的长度为γ1，S2P1的长度为γ2，则γ2-γ1等于（ ）
A． B． C． D．
6．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2mm逐渐增大到0.8mm，看到的现象是（ ）
A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显
B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显
C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强
D．以上现象都不会发生
7．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．下面说法正确的是 （ ）
A．火焰的像在肥皂液薄膜上
B．若要观察到图（b）中的干涉图样，人应位于金属丝圈的左侧
C．若要观察到图（b）中的干涉图样，人应位于金属丝圈的右侧
D．由于重力作用，使肥皂液薄膜上薄下厚，相当于三棱镜，所以这一现象实际上是光的色散
8．如图所示为用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a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（ ）
A．①③ B．①④ C．②④ D．只有③
二、多选题
9．光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是（　　）
A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，透射光的强度发生变化
B．一束自然光入射到两种介质的分界面上，当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时，反射光是偏振光
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
10．食品安全检验中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。以下说法中正确的是（　　）
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
11．对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列判断准确无误的是（　　）
A．甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C．丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
E.戊图是振动图象，其振幅为8 cm，振动周期为4 s
12．如图所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃（上、下表面平行）的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光。关于这两束单色光，下列说法中正确的是（　　）
A．此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角
C．在此玻璃中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可看到a光的干涉条纹间距比b光的窄
三、填空题
13．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
14．如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________ (填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________ (填“波动说”“微粒说”或“光子说”)
15．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示。双缝间的距离d＝3mm。
（1）若测定红光的波长，应选用________色的滤光片。实验时需要测定的物理量有_________和________。
（2）若测得双缝与屏之间距离为0.70m，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察到第1条亮条纹的位置如图（a）所示，观察到第5条亮条纹的位置如图（b）所示。则可求出红光的波长λ=________m。（结果保留三位有效数字）
四、计算题
16．利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜，回答以下两个问题
(1)用图所示的装置检查平面时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样？
(2)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度
17．两个狭缝相距0.3 mm，位于离光屏50 cm处，现用波长为6 000 的光照射双缝，求：
(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少？
(2)若将整个装置放于水中，那么两条相邻暗条纹间的距离是多少(水的折射率为4/3，1 ＝10－10 m)
18．为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度。
19．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点与S1和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，问P点是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m；
(2)已知B光在某种介质中波长为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)；
(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象.
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【解析】在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过s1、s2到s的路程差任等于0
即
中央亮纹P的位置略向下移，如图所示
根据
装置没有发生变化，入射光也没有变化，则所产生干涉条纹间距不变。
故选D。
2．A
【解析】ABC．根据双缝干涉的条纹间距公式
可知，条纹间距与光的波长、缝宽及缝与屏的间距有关，与光的速度及强度无关，对同一个双缝干涉装置，l、d都相同，各种色光的波长λ不同，因此△x不同，故A正确，BC错误。
D．各色光通过双缝到达一确定点的距离是一定的，故D错误。
故选A。
3．D
【解析】试题分析：蓝光的折射率大于红光的折射率，根据知水中蓝光的传播速度比红光慢，故A错误；光从空气射入玻璃时是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，B错误；摄影机镜头镀膜增透是利用了光的干涉特性，选项C错误；条纹间距，红光的波长较大，则条纹间距较宽，D正确．故选D．
考点：全反射；光的干涉
【名师点睛】本题考查了折射、全反射、干涉等光学现象，掌握与其有关的公式是解决问题的关键，例如条纹间距的表达式以及光速的表达式．
4．D
【解析】A．远离中心点处亮环的分布较密，A错；
B．用白光照射时，仍能出现干涉形成的圆环，B错；
C．是空气膜也即透镜曲面上反射光与玻璃平面上的反射光干涉形成的，C错；
D．当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，故D正确
故选D。
5．B
【解析】根据干涉发生条件，当光到达光屏的光程差等于波长的整数倍时在光屏上产生亮条纹，
0号亮纹是两束光同时到达的位置，光程差为0，1级亮纹是两束光相差一倍波长，依此类推，所以有
γ2-γ1=10
故选B。
6．A
【解析】由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向发展，故选项A正确，B、C、D错误。
故选A。
7．B
【解析】A．肥皂薄膜不是平面镜，火焰不会在上面成像，故A错误；
B．观察到干涉图样是因为薄膜的前后面反射的光程差造成的，因此要顺着光的方向，应在酒精灯的同侧，即人应位于金属丝圈的左侧，观察的干涉图样的颜色是明暗相间的干涉图样，故B正确，C错误；
D．薄膜干涉时前后两面反射的光程差造成的而非色散，故D错误。
故选B。
8．B
【解析】①②由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式
△x=λ
可知，a光的波长长，则同一介质对a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光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故①正确；②错误；
③④由
sinC=
分析可知，a光的临界角较大．当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b光，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从棱镜射出，故③错误；④正确。
故选B。
9．ABC
【解析】A．一束自然光相继通过两个偏振片，以光束为轴旋转其中一个偏振片，导致两偏振片的方向变化，则透射光的强度会发生变化，故A正确；
B．一束自然光入射到两种介质的表面时，有反射光线，如果折射光线与反射光线垂直，则反射光为偏振光，故B正确；
C．在日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片，由于反射光太强，偏振光强，加偏振片可以将反射的偏振光过滤，使景像更清晰，故C正确；
D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹是光的衍射现象，D错误。
故选ABC。
10．ACD
【解析】AB．开始时A、B的透振方向相同，将被测样品P置于A、B之间后，S发出的光经A起偏再经过样品后，振动方向转过了α角，从而与B的透振方向不同，光不能顺利通过B，所以到达O处光的强度会明显减弱，故A正确，B错误；
C．为使O处光强度最强，可以将B转过一定的角度后，使B的透振方向与光经过A和P后的振动方向相同，则B转过的角度应等于α，故C正确；
D．为使O处光强度最强，也可以将A转过一定的角度后，使光经过A和P后的振动方向与开始时B的透振方向相同，则A转过的角度应等于α，故D正确。
故选ACD。
11．BCE
【解析】A．甲图是小孔衍射的图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；
B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；
C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C正确；
D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误；
E．由振动图象可知，其振幅为A=8 cm，振动周期为T=4 s，故E正确。
故选BCE。
12．BD
【解析】A．由图看出，光线通过平板玻璃后，a光的侧移大于b光的侧移，说明玻璃对a光的折射率大于b光的折射率，故A错误；
B．由知，折射率越大，临界角越小，所以在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，故B正确；
C．由分析得知，折射率越大，光在玻璃中传播速度越小，则在此玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；
D．玻璃对a光的折射率大于b光的折射率，则a光的波长小于b光的波长，用同一双缝干涉装置做干涉实验时，干涉条纹间距与波长成正比，则a光的干涉条纹间距比b光的窄。故D正确。
故选BD。
13．频率，C;
【解析】(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹．
(2)相邻的亮条纹的中心间距
Δx＝
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝
代入数据得L＝1.178×10－2 m
14．衍射 波动说
【解析】光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象叫做光的衍射，这是典型的圆孔衍射．光的衍射和光的干涉一样证明了光具有波动性．
15．红 双缝到屏的距离l 相邻的两条亮（或暗）条纹间的距离Δx 6.86×10－7
【解析】（1）[1]由于测红光的波长，所以应选用红色滤光片。
[2] [3]由
可知，要想测λ必须测定双缝到屏的距离l和相邻的两条亮（或暗）条纹间的距离Δx。
（2）[4]由测量头的数据可知a1=0，a5=0.640mm，所以
解得
16．（1）b、c面反射光叠加形成的；（2）1×10－7 m
【解析】(1)干涉图样是标准样板和被检查平面间空气膜即b、c面反射光叠加形成的；
(2)设绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：
n===
即
那么增透膜厚度
h=λ==m=1×10－7 m
17．(1)1 mm　(2)0.75 mm
【解析】本题要求用公式Δx＝λ进行计算．
(1)Δx＝λ＝ m
＝1×10－3 m＝1 mm
(2)λ′＝＝＝4500
Δx′＝λ′＝ m＝0.75 mm.
18．1×10-7m
【解析】由于人眼对绿光最敏感,所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消,但薄膜的厚度不宜过大,只须使其厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消,而光从真空进入某种介质后,其波长会发生变化.
若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得
n=
得
λ
那么增透膜厚度
d=λ=m=1×10－7m
19．(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3) 光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗.
【解析】(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由得
λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m
根据路程差Δr＝2.1×10－6 m
所以
由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δr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sin C＝得
由此可知，B光在空气中波长λ3为
λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m
所以
可见，用B光做光源，P点为亮条纹.
(3)光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗.