人教版高中物理选修一 第4章 第3-6节 综合拔高（Word版含答案）

人教版高中物理选修一 第4章 第3-6节 综合拔高
一、单项选择题（共4小题；共16分）
1. 以下现象不属于干涉的是
A. 白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 白光经过三棱镜得到彩色图样 D. 白光照射水面油膜呈现彩色图样
2. 双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源 到 、 的距离相等， 点为 、 连线中垂线与光屏的交点。光源 发出的波长为 的光，经 出射后垂直穿过玻璃片传播到 点，经 出射后直接传播到 点，由 到 点与由 到 点，光传播的时间差为 。玻璃片厚度为 ，玻璃对该波长光的折射率为 ，空气中光速为 ，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是
A. B. C. D.
3. 如图甲所示是利用圆锥形光学玻璃演示实验的现象，模型如图乙所示，一束白光从圆锥体玻璃（介质Ⅰ）底面垂直入射，圆锥体玻璃倒立在水平有机玻璃砖（介质Ⅱ）上表面，人眼在一侧进行观察，下列说法正确的是
A. 人眼观察到的色散现象是由光的衍射而产生的
B. 人眼观察到介质Ⅰ中的色散是光经过介质Ⅱ表面反射回介质Ⅰ而产生的
C. 介质Ⅰ上表面的光均能经过一次介质Ⅰ折射和介质Ⅱ反射到人眼
D. 若用力将圆锥体向下挤压，产生的彩色条纹间距将不变
4. 偏振光通过不加电压的液晶时，光的偏振方向会被液晶旋转，这种性质叫液晶的旋光性。用人工方法也可以产生旋光效应，其中最主要的是磁致旋光效应。当偏振光沿着（或逆着）磁场方向透过样品时，偏振方向会旋转个角度 。实验表明，磁致旋光效应有如下规律：①对于给定的介质，偏振方向转过的角度 与样品的长度 和磁感应强度 的乘积成正比，即 ， 为比例系数。②偏振光沿着磁场方向通过样品，逆着光的传播方向看，偏振方向顺时针转过一个角度；偏振光逆着磁场方向通过样品，逆着光的传播方向看，偏振方向逆时针转过一个角度。利用磁致旋光的这一特点可以制成光隔离器，即只允许光从一个方向通过而不能从反方向通过。现使一束激光（偏振光）通过一偏振片（偏振方向与透振方向平行），沿着磁场方向通过某一样品后垂直射到一玻璃砖上，会有部分光反射，如图所示，为了消除反射光对前面装置的影响，那么所加磁场的磁感应强度至少为【已知该种样品的比例系数 ，样品的长度 为 ，玻璃砖反射不改变光的偏振方向】
A. B. C. D.
二、双项选择题（共1小题；共4分）
5. 图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝 和 间距为 ，双缝到屏的距离为 ，波长为 的单色平行光垂直入射到双缝 和 上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线 上方第 条亮纹中心位置在 处，第 条亮纹中心位置在 处，现有 号、 号虫子分别从 和 出发以相同速度沿垂直屏方向飞行， 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 ， 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 ，假设两条虫子爬行速率均为 ，正确的是
A. 号虫子运动路程比 号短
B. 两只虫子运动的时间差为
C. 两只虫子运动的时间差为
D. 已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算
三、多项选择题（共1小题；共4分）
6. 在双缝干涉实验中，用绿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. 改用红色激光 B. 改用蓝色激光
C. 减小双缝间距 D. 将屏幕向远离双缝的位置移动
E. 将光源向远离双缝的位置移动
四、填空题（共1小题；共4分）
7. 小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为 的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为 ，与光屏的距离为 ，则条纹间距 。随后小明撤去平面镜，在单缝下方 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上 （填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。
五、解答题（共1小题；共13分）
8. 已知某红宝石激光器发出的激光由空气斜射到折射率 的薄膜表面，入射时与薄膜表面成 角，如图所示。真空中的光速 。
（1）求从 点射入薄膜中的光的折射角及速率。
（2）一般认为激光器发出的是频率为 的“单色光”实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率 是它的中心频率，它所包含的频率范围是 （也称频率宽度），如图，单色光照射到薄膜上表面 ，一部分光从上表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜下表面 反射回来，再从上表面折射出去（这部分光称为乙光），甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间 。理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是： 的最大值 与 的乘积近似等于 ，即只有满足 才会观察到明显稳定的干涉现象。若该激光频率 ，它的频率宽度 ，试估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度 。
六、实验题（共1小题；共6分）
9. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，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）若双缝的间距为 ，屏与双缝间的距离为 ，测得第 条暗条纹到第 条暗条纹之间的距离为 ，则单色光的波长 ；
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为 ，测得屏与双缝间的距离为 ，第 条暗条纹到第 条暗条纹之间的距离为 。则所测单色光的波长为 （结果保留 位有效数字）。
答案
第一部分
1. C
【解析】A．根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；
B．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；
D．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；
故选C。
2. A
【解析】光在玻璃中的传播速度为 ，
可知时间差 ，
故选A。
3. B
【解析】人眼观察到的色散主要是由光在玻璃中的折射而产生的，故A错误；根据光路图可知，人眼观察到介质Ⅰ中的色散是光经介质Ⅱ表面反射再由介质Ⅰ折射产生的，故B正确；介质Ⅰ上表面左侧的光未能经一次介质Ⅰ折射和介质Ⅱ反射到人眼，故C错误；若用力将圆锥体向下挤压，介质Ⅱ表面下凹，彩色条纹间距缩小，可以观察到微小形变，故D错误。
4. B
【解析】激光向右传播通过样品后，从左往右看，激光偏振方向逆时针转过 角度，通过玻璃砖反射回来，向左传播通过样品后，从左往右看，偏振方向继续逆时针转过 角度，所以总共转过 角度，为了使反射光不能透过偏振片，那么 至少是 ，所以 ，故B正确，A、C、D错误。
第二部分
5. A， B
【解析】由题，结合干涉条纹的宽度公式： 可知，该光的干涉条纹的宽度：
第 条亮纹中心位置在 处，所以：
第 条亮纹中心位置在 处，所以：
所以 号虫子的路程为：；
号虫子的路程为：，
则：，故A正确；
两只虫子运动的时间差 ，故B正确，CD错误。
第三部分
6. A， C， D
【解析】由相邻两亮条纹中心间距 可知，若要增大两相邻亮条纹的间距，应增大双缝与光屏间距离 、减少双缝间距 或增大照射光波长 ，而 ，故选项A、C、D符合题意。
第四部分
7. ；不能
【解析】题中，单缝在平面镜中的像与原来的单缝共同构成一组双缝（如图），
所以双缝间距为 ，故 。撤去平面镜后，只剩双缝和白炽灯，缺少单缝，无法形成干涉条纹。
第五部分
8. （1） ；
【解析】设从 点射入薄膜中的光的折射角为 ，根据折射定律得
解得
光在薄膜中的传播速度
解得 。
（2）
【解析】乙光在薄膜中传播的路程
乙光通过薄膜的时间
当 取最大值 时，对应的薄膜的厚度最大
因为 ，则
解得
解得 。
第六部分
9. （1） B
【解析】增加目镜中观察到的条纹个数必须要减小条纹间距，由公式 可知B符合题意。
（2）
【解析】由于第 条暗条纹到第 条暗条纹之间的距离为 ，则相邻两条暗条纹的中心间距 ，单色光的波长 。
（3）
【解析】。
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