第五章 光的干涉、衍射和偏振 单元提高测试卷（Word版含解析）

第5章 光的干涉、衍射和偏振
一、单选题
1．一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
2．在一次观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，那么障碍物是下列给出的（　　）
A．很小的不透明圆板
B．很大的不透明圆板
C．很大的中间有大圆孔的不透明挡板
D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板
3．让自然光通过偏振片P，并以光的传播方向为轴旋转偏振片，下列说法正确的是（ ）
A．透射光的强度时强时弱 B．透射光的强度不变
C．透射光是一种偏振光 D．透射光是一种相干光源
4．在光的双缝干涉实验中，在双缝后面放置两个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度减弱 B．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度增强
C．光屏上的干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上 D．光屏上的干涉条纹消失，且光屏上一黑暗
5．有关偏振和偏振光的下列说法中，正确的有（　　）
A．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振
B．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振
C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光
D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光
6．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
7．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）
A．在真空中，a光的传播速度比b光的大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
8．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
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．下列五幅图分别对应五种说法，其中正确的是(　　)
A．图A中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图象测得简谐运动的周期较大
B．由图B可知，系统的固有频率为
C．图C中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫作波的干涉
D．图D中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
E.图E中若简谐波的波速为200 m/s，从图示时刻开始，质点a经0.01 s通过的路程为0.4 m
三、填空题
13．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些________的条纹，中央条纹最________、最________，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越_________，亮度越________．
14．如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更_____（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_________（填增大、减小）．
15．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”)
16．某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时（如图甲中的A），游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时（如图丙中的B），游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距d=0.5mm，双缝到屏的距离l=1m，则：
（1）图乙中游标卡尺的示数为______cm；
（2）图丁中游标卡尺的示数为______cm；
（3）所测光波的波长为______m（保留两位有效数字）。
四、解答题
17．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.
18．飞机黑匣子是用来记录飞行数据数据和驾驶舱语音的电子设备．一旦飞机失事黑匣子入水，水敏开关启动水下超声波脉冲发生器工作，通过金属外壳把频率为37.5kHz的超声波信号发射到周围水域，已知超声波在水中传播速度为1500m/s ， 则该波在水中的波长约为多少？超声波能不能发生偏振现象？
19．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
20．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。
试卷第2页，共6页
参考答案
1．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。
2．D
【分析】
很大的中间有大圆孔的不透明挡板和很大的不透明圆板不会发生衍射现象，很小的不透明圆板出现泊松亮斑。
【解析】A．用光照射很小的不透明圆板时后面出现一亮点，即泊松亮斑，故A错误；
B．很大的不透明圆板时后面是一片阴影，不会出现衍射现象，故B错误；
C．很大的中间有大圆孔的不透明挡板时后面是一亮洞，不会出现衍射现象，故C错误；
D．用光照射很大的中间有小圆孔的不透明挡板时是明暗相间的衍射图样，即发生衍射现象，故D正确。
故选D。
【点睛】
该题考查单孔衍射的图样，要牢记单孔衍射和单缝衍射图样与障碍物或孔的尺寸是有关系的，不同的障碍物或孔出现的衍射图样是不一样的。
3．C
【解析】
【分析】
偏振片对光不可能是百分百透射的，因此就会阻碍一部分自然光，使强度减小，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过，透射光不是一种相干光源．
【解析】A．因自然光在各个方向上振动的光是相同的，因此透射光的强度是一样的；A错误；
B．偏振片对光不可能是百分百透射的，因此就会阻碍一部分自然光，使强度减小，B错误；
C．自然光通过偏振片P之后，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过，C正确；
D．自然光的光谱很多，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光不是一种相干光源，D错误；
故选C．
4．D
【解析】因为两个偏振片的透振方向相互垂直，所以光屏上将无光射到，干涉条纹消失，光屏上一黑暗，故D正确，ABC错误；
故选D.
5．BD
【解析】A．机械波中的横波能发生偏振，A错误；
B．能发生偏振现象的波一定是横波，B正确；
CD．由光源直接发出的自然光一般是非偏振光，但经过反射的光一般为偏振光，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，C错误，D正确。
故选BD。
【点睛】
本题的易错点是知道光源发出的光是非偏振光，但不知道我们看到的大部分光都是经过了反射的，而反射光线一般为偏振光。
6．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。
7．C
【解析】A．所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；
B．在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由 知，b光在棱镜里的速度小，选项B错误；
C．由折射定律
知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确；
D．a光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由
知，a光的相邻亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误；
故选C。
8．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。
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．BCE
【解析】A．演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横坐标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故A错误；
B．由图B可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，距固有频率f0相差越大，振幅越小，故B正确；
C．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉，故C正确；
D．泊松亮斑是光绕过圆形挡板后衍射形成的图样，故D错误；
E．由图E可知，该波的波长是4 m，则周期T＝＝0.02 s，从图示时刻开始，质点a经0.01 s，即半个周期，a恰好到达负的最大位移处，通过的路程为0.4 m，故E正确．
故选：BCE
13．明暗相间 亮 宽 小 低
【解析】光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最亮、最宽，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低．
14．长 增大
【解析】依据双缝干涉相邻条纹间距规律 ，可知要使干涉条纹的间距变大，在其它条件不变的情况下要么改用波长更长的单色光即增大λ，要么增大双缝与屏之间的距离L，要么减小双缝之间的距离d．
15．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．
16．1.250 1.775 6.6×10－7
【解析】（1） 游标卡尺的示数为
（2） 游标卡尺的示数
（3）根据
根据
解得
17．(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.
18．0.04，偏振
【解析】
超声波的波长：；超声波是纵波，不能发生偏振现象；
19．（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
20．1×10-7m
【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答案第6页，共6页
答案第7页，共1页