2023-2024学年鲁科版选择性必修1第五章《光的干涉衍射和偏振》单元测试A卷（后附解析）

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2023-2024学年 鲁科版 选择性必修1 第五章《光的干涉 衍射和偏振》单元测试A卷
卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．下列现象是由光的干涉而产生的是（　　）
A．雨后天空中的彩虹 B．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹
C．阳光通过三棱镜形成彩色光带 D．白光通过一个很窄的缝呈现的彩色条纹
2．如图所示，某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条宽为的窄缝，利用光屏观察光的衍射现象，则他在光屏上看到的条纹是（B、C、D中黑色表示亮纹）（　　）
A． B． C． D．
3．下列几种电磁波中，最能发生明显衍射现象的是（ ）
A．射线 B．X射线 C．红外线 D．无线电波
4．下列说法正确的是（　　）
A．做简谐运动的物体受到的合力与位移大小成正比，方向与位移方向相反
B．用同一实验装置观察双缝干涉实验，照射光束的波长越长，干涉条纹间距越大
C．多普勒效应产生的原因是波源频率发生了变化
D．波不仅能传递能量，参与振动的质点也可随波迁移
5．如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（　　）

A．光的频率比光的频率大
B．在冰晶中，光的传播速度较小
C．用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更宽
D．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小
6．如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的点位于双缝和的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，屏上点是一条暗条纹的中心，点到点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和间的距离为（　　）
A． B．
C． D．
7．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（　　）
A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量
B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光
D．若用a、b分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距a光小于b光
评卷人得分
二、多选题
8．下列选项中关于高中物理教材上插图的说法正确的是（　　）
A．图1中弯曲的有机玻璃棒能导光说明有机玻璃的折射率小于周围空气
B．图2中电子表的液晶显示用到了偏振光
C．图3中全息照片的拍摄利用了光的干涉原理
D．图4中的彩色条纹是白光的单缝衍射条纹
9．下列现象属于光的衍射的是（　　）
A．太阳光通过三棱镜产生彩色条纹
B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C．通过小圆孔在接收屏上看到明暗相间的圆环
D．对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹
10．下列说法中正确的是（ ）
A．立体电影利用的是光的偏振现象
B．用光导纤维束传送图象信息，这是利用光的衍射现象
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱
11．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率为
B．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大
C．b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角小于
D．经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．某同学在实验室找到了一台陈旧的激光器，铭牌已模糊不清，为了测出该激光器发出光的波长，他在实验室中进行了以下操作：
a.将双缝放置在距墙面恰好是5块完整地面砖的位置；
b.用激光器照射双缝，在墙面上得到了如图所示的清晰的干涉条纹。
（1）图中第五条亮条纹中心位置的读数为 cm,相邻两干涉条纹间距Δx= cm；
（2）已知所用双缝的宽度d=0.10mm,实验室的地面由“80cm×80cm”地面砖铺成,则该激光器发出光的波长为 m（结果保留2位有效数字）。
13．在用双缝干涉测光的波长实验中，已知双缝与屏的距离L，双缝间距d。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图（甲）所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。
①分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（乙）所示，对准第1条时读数x1= mm、对准第4条时读数x2= mm。
②写出计算波长λ的表达式，λ= （用x1、x2、L、d表示，不用计算）。
③在屏上观察到了干涉条纹。如果将双缝的间距变大，则屏上的干涉条纹的间距将变 ；（选大或小）
④某同学自己动手利用如图所示的装置观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，整个装置位于一暗箱中，实验过程如下：该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于 产生的；移去A后，遮住缝S1或缝S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑。出现以上实验结果的主要原因是 。
评卷人得分
四、解答题
14．如下图所示，甲、乙两图是同一单色光分别透过孔径为和的两圆孔后在光屏上形成的图样。由图样比较和的大小。
15．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014Hz
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是 ；
(2)这种“增反膜”的厚度至少是多少 ？
(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是( )
A．薄膜干涉说明光具有波动性
B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行
C．干涉条纹一定是彩色的
D．利用薄膜干涉也可以“增透”
16．汽车在夜间行驶时，遇到迎面开来的汽车，对面车灯射来的亮光常常使驾驶员看不清路面，容易发生交通事故．请应用光的偏振知识解决这个问题。
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
) (
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)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
解析：A．雨后天空中的彩虹，是光的折射形成的，故A错误；
B．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹，是薄膜干涉现象，故B正确；
C．阳光通过三棱镜形成彩色光带，是光的折射形成的，故C错误；
D．白光通过一个很窄的缝呈现的彩色条纹是的光的衍射，故D错误。
答案：B。
2．B
解析：根据单缝衍射图样的特点可知，衍射条纹与单缝平行，且条纹中间宽、两边窄，亮度逐渐减弱。
答案：B。
3．D
解析：波发生明显的衍射现象的条件：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或比波长还小时．故波长越长衍射越明显、波长越短衍射越不明显，由于无线电波波长最长，所以无线电波最能发生明显衍射现象，故D正确，ABC错误。
答案：D。
4．B
解析：A．物体做简谐运动时，回复力F=-kx，即回复力与位移大小成正比，方向相反，但回复力不一定等于合外力，故A错误；
B．用同一实验装置观察双缝干涉实验，根据，可知照射光束的波长越长，干涉条纹间距越大，故B正确；
C．产生多普勒效应的原因不是波源频率发生了变化，而是观察者相对于波源位置变化引起了听觉频率的变化，故C错误；
D．机械波在传播振动形式的过程中，同时将能量由近及远传递，在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，并不随波一起迁移，故D错误；
答案：B。
5．B
思路：本题可以用红光与紫光类比光和光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。
由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律得出折射率关系，就知道波长关系；依据临界角公式比较临界角的大小；再根据单缝衍射进行分析。
解析：A.由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据棱镜色散规律可知光的波长比光的波长大，光的频率比光的频率小，故A错误；
B.已知冰晶对光的折射率比对光的折射率大，根据
可知在冰晶中，光的传播速度较小，故B正确；
C.波长越小，衍射现象越不明显，单缝衍射的中央亮条纹越窄，用同一装置做单缝衍射实验，光中央亮条纹更窄，故C错误；
D．同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，根据
可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故D错误。
答案：B。
6．A
解析：点到点的距离为x，根据图乙有
双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，则有
根据干涉规律有
解得
答案：A。
7．C
解析：A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，则频率也较大，根据光子的能量
可知b光光子的能量较大，A错误；
B．由
可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，B错误；
C．由
可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，C正确；
D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式
可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，D错误。
答案：C。
8．BC
解析：A．根据全反射条件，有机玻璃应为光密介质，折射率大于空气。故A错误；
B．电子表的液晶显示利用了光的偏振原理。故B正确；
C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理。故C正确；
D．彩色条纹间距几乎相等，是白光的双缝干涉条纹。故D错误。
答案：BC。
9．CD
解析：A．太阳光通过三棱镜产生彩色条纹属于光的折射引起的色散现象， A错误；
B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的干涉现象，B错误；
C．通过小圆孔在接收屏上看到明暗相间的圆环属于光的衍射现象，C正确；
D．对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹属于光的衍射现象，D正确；
答案：CD。
10．AD
解析：A．立体电影是应用了光的偏振现象．故A正确．
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．故B错误．
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射现象．故C错误．
D．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱．故D正确．
答案：AD．
点拨：人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用，解答本题应掌握光的折射、全反射、衍射及干涉等在生产生活中的应用．
11．CD
解析：A．根据光路图，玻璃砖对a光的折射率为
故A错误；
B．根据光路图，玻璃砖对b光的折射率为
可知，玻璃砖对b光的折射率大于玻璃砖对a光的折射率，根据
可知，折射率越大，在同种介质中传播速度越小，则b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度小，故B错误；
C．对b光有
即b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角小于，故C正确；
D．由于玻璃砖对b光的折射率大于玻璃砖对a光的折射率，则b光的频率大于对a光的频率，而b光的波长小于对a光的频波长，根据
可知，经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽，故D正确。
答案：CD。
12． 10.55 2.48
思路：本题考查单色光的双缝干涉实验。
解析：(1)[1]从9.95cm到11.15cm，中心位置读数为10.55cm
[2]从头开始读到第2条条纹左端，Δx=2.48cm
(2)[3]根据双缝干涉的公式，
其中
L=5×80=400cm
所以
13． 2.190-2.191 7.867—7.870 小 光的衍射 双缝S1、S2太宽
解析：①[1]图乙中对准第1条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×19.0=0.190mm，所以最终读数为2.190mm；
[2]对准第4条亮纹时固定刻度读数为7.5mm，可动读数为0.01×36.9=0.369mm，所以最终读数为7.869mm；
②[3]根据得
③[4]根据知双缝间距d增大时条纹间距变小；
④[5][6]该同学用一束太阳光照射A屏时，屏C上没有出现干涉条纹；移去B后，在屏上出现不等间距条纹；此条纹是由于光通过A后由于衍射产生的，即是由光的衍射产生的；移去A后，遮住缝S1或缝S2中的任一个，C上均出现一窄亮斑．说明光通过缝S1或缝S2后没有出现明显的衍射，出现以上实验结果的主要原因是 双缝S1，S2太宽。
14．
解析：根据图样可知，图甲发生了光的衍射现象，图乙图样的形成是光的直线传播，根据发生明显衍射的条件可知，图甲中孔径的尺寸与光的波长相差不多，而图乙中光发生直线传播，孔径的尺寸比光的波长大得多，因此有
15． 见解析 1.235×10－7m AD
解析：(1)[1]为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强，从而使透射的紫外线减弱；
(2)[2]光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即
因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的紫外线在真空中的波长是
在膜中的波长是
故膜的厚度至少是
(3)[3]干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉条纹为彩色条纹，单色光的干涉条纹则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”，故AD正确，BC错误。
答案：AD。
16．见机械
解析：可以在每辆汽车的车灯玻璃上和驾驶员座位前面的窗玻璃上各安装一个偏振片，且使它们的偏振方向平行且都与水平方向成角.这样从对面车灯射过来的偏振光光振动方向与驾驶员前面玻璃上的透振方向垂直，对面车灯的光不会进入驾驶员的眼睛，而从自己的车灯射出去的偏振光，由于光振动方向与自己玻璃上的透振方向平行，所以驾驶员可以看清车灯所照亮的路面和物体。
答案第1页，共2页
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