高考物理一轮复习：光的干涉
一、选择题
1．（2024高二下·清远期末）下列叙述正确的是（ ）
A．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是
B．铀核裂变反应发生质量亏损吸收了能量，裂变产物原子核的比结合能小于铀核的比结合能
C．晶体熔化过程中要吸收热量，分子的平均动能变大
D．光电效应、康普顿效应说明光具有波动性，光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性
2．（2024高二下·济南月考） 关于生活中的光现象，下列判断正确的是（ ）
A．自行车尾灯应用了光的折射原理
B．雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C．照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
3．（2024高二下·济南月考） 关于生活中的光现象，下列判断正确的是（ ）
A．自行车尾灯应用了光的折射原理
B．雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C．照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
4．（2024高三下·重庆市模拟） 下列说法正确的是（ ）
A．声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率比声源发出的频率大
B．肥皂膜上出现彩色条纹是光的偏振现象
C．将原本精准的摆钟从广州运到黑龙江后应调整其摆长
D．双缝干涉实验中形成的干涉图样，条纹间距与光的频率无关
5．（人教版物理高二选修3-4 13.4实验：用双缝干涉测量光的波长同步练习）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )
A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源
6．（2024·浙江）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（ ）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射人双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原于队n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率率ν'34＞
7．（2024高二下·麒麟期末）如图所示，两束单色光、平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出成为一束复色光，则下列说法正确的是（ ）
A．若光是黄色光，则光可能是紫色光
B．在玻璃砖中光的速率大于光的速率
C．若光能使某种金属发生光电效应，则光一定能使该金属发生光电效应
D．在相同条件下做双缝干涉实验，光条纹间距大于光条纹间距
8．（2024高三下·杭州月考）近代物理发展最为迅猛的一段历史应该是19世纪到20世纪，对于下列配图所对应的说法正确的是（ ）
A．图1是白光的薄膜干涉现象，从图中可以看到，圆形肥皂膜从上向下一定是均匀变厚
B．图2描述的是卢瑟福的α粒子的散射实验，他据此提出了原子的核式结构模型，成功的解释了氢原子光谱的分立特点
C．图3是戴维森和汤姆孙所做的高速电子束经过铝箔的干涉图样，从而证明了电子的波动性
D．图4是德国科学家劳厄观察到的X射线照射晶体的衍射图样，从而证实了X射线具有波动性
9．（2024高二下·重庆市期末）如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（ ）
A． B． C． D．
10．（2024·江西模拟）用图（a）装置测量玻璃的折射率时，俯视图如图（b）所示．在水平木板上插大头针P、Q，透过玻璃砖观察，使Q把P挡住，再插大头针M和N，使N挡住M同时挡住玻璃砖中的P和Q，这样就可以确定玻璃砖的入射光线及其出射光线，从而可以测量玻璃的折射率．下列关于该实验时眼睛所看到大头针的情形，可能正确的是（ ）
图（a） 图（b）
A． B．
C． D．
11．（2024高二下·阜阳期末）如图甲所示是一“足球”玻璃球，某次实验过程中将一束蓝光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如图乙所示，AB是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知玻璃球的半径为R，C点到AB竖直距离，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．继续增加h（），则光一定不会在右侧发生全反射
B．B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30°
C．将蓝光换成红光后，光在玻璃球中传播时间将变长
D．用该蓝光做双缝干涉实验，减小双缝间距，其他条件不变，则屏上干涉条纹间距变小
12．（2024高二下·云南月考）用如图甲所示的双缝于涉装置测量紫光的波长，按照实验装置，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的读数如图乙所示；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第11条亮纹，手轮的读数如图丙所示，测得双缝的间距为，双缝和光屏之间的距离为，则紫光的波长约为（ ）
甲 乙
A． B．
C． D．
二、多项选择题
13．（2024高二下·华安月考）下列说法正确的是（ ）
A．由可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定
B．机械波在经过不同介质的界面时会发生反射和折射
C．“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度
D．在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比
14．（2024高二下·济南月考） 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．a、b光在真空中的波长满足
B．a、b光在玻璃中的折射率满足
C．若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
15．（2024高二下·闽侯期末）某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是（ ）
A．甲是单缝衍射图样
B．乙是双缝干涉图样
C．丙是小圆孔衍射图样
D．丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
16．（2024高二下·济南月考） 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．a、b光在真空中的波长满足
B．a、b光在玻璃中的折射率满足
C．若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
17．（2024高三下·重庆市月考） 物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的
B．如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的衍射原理来传递信息的
C．如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉
D．如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象
三、非选择题
18．（2024高三下·江海月考）同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。
（1）在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。
（2）计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。
19．（2024高二下·西城期末）（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使______（选填选项前的字母）。
A．只挡住的像 B．只挡住的像
C．同时挡住、的像 D．同时挡住、的像和
（2）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，在水面上形成的单分子油膜面积为，则油酸分子的直径= 。图2为某同学在实验中画出的油膜轮廓。在计算油膜面积时，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径 （选填“偏大”或“偏小”）
（3）用图3所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替小球的速度，这样做的依据是：
20．（2024高二下·宁南期末）用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是带有双缝的遮光筒，⑤是光屏。双缝之间的距离是0.2mm，用的是蓝色滤光片，从右侧目镜中可以看到蓝色干涉条纹。
(1)下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是 。
A．增大双缝之间的距离B．把单缝向双缝的方向移动
C．将蓝色滤光片改成红色滤光片D．把光屏向靠近双缝的方向移动
(2)转动测量头的手轮，先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，x1= mm然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是 mm。
(3)如果已经量得双缝和光屏之间的距离是1200mm，则待测光的波长是 m。（取三位有效数字）
21．（2024高二下·贵阳月考）用如图甲所示的电路图研究同一光电管下a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。回答下列问题：
甲 乙
（1）这两种单色光照射该光电管测得从光电管中逸出的光电子的最大初动能分别为和，则 （填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）用这两种单色光从同种玻璃射入空气发生全反射现象，测得临界角分别为，和，则
（填“大于”“小于”或“等于”）。
（3）用这两种单色光分别通过同一个装置发生双缝干涉现象，测得两种单色光产生的相邻干涉条纹间距分别为，和，则 （填“大于”“小于”或“等于”）。
22．（2020高二下·江北期末）氢原子处于基态时，原子的能量为E1=－13.6eV，当处于n=3的激发态时，能量为E3=－1.51eV，则（普朗克常量h=6.63× J·s）：
（1）当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？
（2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？
（3）若有大量的氢原子处于n=3的激发态，则在跃迁过程中最多能释放出几种频率的光子？其中波长最长是多少？
23．（2024高三上·南京月考）如图所示，一束由波长为λ 和λ 的单色光组成的复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光. 透射光垂直照射到双缝上，并在光屏上形成干涉条纹. O是两单色光中央亮条纹的中心位置， 分别是波长为λ 、λ 的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置. 反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面射出，形成M和N两束光.
（1）设 到O点的距离分别为y 、y ，求y 与y 的比值；
（2） 已知 单色光对应玻璃的折射率分别为n 、n ，求 N 光在三棱镜中的波长λN.
24．（2023高二下·南阳）1801年，托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照射在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像S'发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，平面镜左端到SS'的距离为b，平面镜的长度为c，光的波长为λ。
（1）用作图法标出光发生干涉的区域；
（2）求光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度；
（3）写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。
25．（2023高二上·徐州期中） 如图所示是爱尔兰物理学家劳埃德于1834年观察光的干涉现象的原理图（为讨论问题方便，图中线段长度与数据不成比例）。线光源S发出波长为600nm的光，有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏上（这些光对镜面的入射角接近90°）。这两部分光重叠产生干涉，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉。劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同。
（1）画出光线SA、SB经镜面M反射的光路图（图中是S在平面镜中的像）；
（2）相邻两条明条纹间距是多大；
（3）屏D上出现干涉亮条纹的条数。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；光的波粒二象性；晶体和非晶体；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．是人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程，即发现质子的方程，故A正确；
B．铀核裂变反应发生质量亏损释放能量，裂变产物原子核的比结合能大于铀核的比结合能，故B错误；
C．晶体熔化过程中要吸收热量，由于温度不变，则分子的平均动能不变，故C错误；
D．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，故D错误。
故选：A。
【分析】是人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程；铀核裂变反应发生质量亏损释放能量，其产物原子核的比结合能大于铀核的比结合能；晶体熔化过程中要吸收热量；光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性。
2．【答案】D
【知识点】光的干涉；光的折射及折射定律；光的全反射；光的衍射
【解析】【解答】A．自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，故A错误；
B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故B错误；
C．照相机的增透膜，利用了光的干涉，薄膜两个表面的反射光干涉减弱，从而增加透射光的强度，故C错误；
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是光发生全反射的结果，故D正确。
故答案为：D。
【分析】 全反射又称全内反射，是指光由光密介质（即光在此介质中的折射率大的）射到光疏介质（即光在此介质中折射率小的）的界面时，全部被反射回原介质内的现象。
3．【答案】D
【知识点】光的干涉；光的折射及折射定律；生活中的光现象；光的衍射
【解析】【解答】A、自行车尾灯为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，故A错误；
B、 雨后天边出现彩虹 为光的折射形成的色散现象，故B错误；
C、 照相机的增透膜是应用了光的干涉现象，故C错误；
D、荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮为光的全反射现象，故D正确。
故答案为：D。
【分析】熟悉全反射现象、光的折射和光的干涉在生活中的应用，
4．【答案】C
【知识点】单摆及其回复力与周期；多普勒效应；光的双缝干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】A、声源远离观察者时，根据多普勒效应可知，观察者接收到的声音频率比声源发出的频率小，故A错误；
B、肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；
C、根据
将原本精准的摆钟从广州运到黑龙江后，由于重力加速度发生变化，所以应调整其摆长，故C正确；
D、双缝干涉实验中形成的干涉图样，根据
可知条纹间距与光的波长有关，则与光的频率有关，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟练掌握多普勒效应在生活中的应用及其现象。肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象。条纹间距与光的波长有关，即与光的频率有关。根据单摆周期公式确定周期的变化情况，继而确定摆长是否需要调整。
5．【答案】B
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】在双缝干涉中，相 邻明条纹间的距离 ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d．根据 知要增大λ，应减小ν．选项B正确，A、C、D错误。
【分析】由波的干涉中条纹的间距公式 ，即可求解。
6．【答案】B
【知识点】氢原子光谱；干涉条纹和光的波长之间的关系；光子及其动量
【解析】【解答】A. 频率为 ν31的光，其动量为，A不符合题意；
B. 频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，则，，故最大初动能之差为，B符合题意；
C. 干涉条纹间距为，频率为ν31和ν21的两种光产生的干涉条纹间距之差为，C不符合题意；
D. 若原子从n=3跃迁到n=4能级，则，可得，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据动量与波长公式可得出氢原子跃迁产生的光的动量大小；利用氢原子跃迁能级之差可得出光的频率，结合双缝干涉条纹间距公式可得出结论。
7．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系；光电效应
【解析】【解答】AB．光折射率大于光，若光为黄色光，光不可能为紫色光；光在玻璃砖中的速率比光小，故AB错误；
C．若光能使某种金属发生光电效应，则光一定能使该金属发生光电效应，故C正确；
D．在相同条件下做双缝干涉实验，光条纹间距小于光，故D错误。
故选C。
【分析】由光路图可得，偏折程度越大，折射率越大，结合折射定律求解。
8．【答案】D
【知识点】薄膜干涉；光的波粒二象性；α粒子的散射；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】A．如果均匀变厚，则干涉条纹使等间距的。故A错误；
B．卢瑟福根据α粒子的散射实验，不能解释氢原子光谱的分立特点。故B错误；
C．此为衍射图样，从而证明了电子的波动性。故C错误；
D．X射线照射晶体的衍射图样，从而证实了X射线具有波动性。故D正确。
故选D。
【分析】从上向下干涉条纹越来越密，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，衍射图样，从而证明了电子的波动性。
9．【答案】C
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】薄膜呈现上面薄的劈尖形状，下面厚，故从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是C。
故选C。
【分析】根据重力的作用分析肥皂膜的形状。
10．【答案】A
【知识点】测定玻璃的折射率；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由图可知
在N处对准PQM的过程中，假设MN位置如图所示，则PQ必须按如图所示的光线才能射入人的眼睛，根据像在光线反向延长线上可知，像P在最左，其次Q，最右为MN。
故答案为：A。
【分析】处理本题的关键在于对光沿直线传播的应用。假设眼睛所处的位置，则MN与眼睛共线，再根据光的折射定律确定P、Q进入眼睛的光路图，再根据光路的可逆性确定各大头针所处的位置。
11．【答案】A
【知识点】用双缝干涉测光波的波长；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】B．根据几何关系，结合光路可逆，作出光路图如图所示
根据几何关系有
可得
，
B错误；
A．继续增加h（hC．由于红光的波长比蓝光长，所以红光在介质中的折射率比蓝光要小，根据光在介质中传播速度的公式可知
因此，将蓝光换成红光后，光在玻璃球中传播时间将变短，C错误；
D．根据
D错误。
故选A。
【分析】根据几何关系，结合光路可逆，作出光路图，减小双缝间距，其它条件不变，则屏上干涉条纹间距变大。
12．【答案】A
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】图乙螺旋测微器的读数为
0mm+0.01×5.0mm=0.050mm
图丙螺旋测微器读数为
12.5mm+0.01×5.0mm=12.550mm.
所以条纹的间距为
根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
故答案为：A
【分析】根据双缝干涉条纹的间距公式求出各个位置物理量，最后得出波长。
13．【答案】B,C,D
【知识点】多普勒效应；波长、波速与频率的关系；用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】A．机械波的传播速率由介质性质决定，所以A错误；
B．机械波在界面处会发生反射和折射，所以B正确；
C．“彩超”原理即是利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化来检查身体状况和测定血液流速的，所以C正确；
D．由双缝干涉条纹间距公式
可知，在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比，所以D正确；
故选BCD。
【分析】 当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率 变小。
14．【答案】C,D
【知识点】光的干涉；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知，在其他条件不变的情况下，相干光的波长越长，条纹间距越大，由题图可知
则
λa＜λb
故A错误；
B．同种介质对频率越大的光折射率越大，又由λa＜λb，可知
所以
na＞nb
故B错误；
C．由可知，a光为紫光，故C正确；
D．由
na＞nb
可得a光的临界角小，故D正确。
故答案为：CD。
【分析】根据得出间距与波长成正比；
根据波长关系求出频率关系，再根据同种介质对频率越大的光折射率越大，得出折射率的大小关系；
根据结合折射率的大小关系得出临界角的大小关系。
15．【答案】C,D
【知识点】光的双缝干涉；光的衍射
【解析】【解答】AB．甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样，故AB错误；
CD．丙是小圆孔衍射图样，丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故CD正确。
故选CD。
【分析】衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等。
16．【答案】C,D
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知，在其他条件不变的情况下，相干光的波长越长，条纹间距越大，由题图可知
故A错误；
B．同种介质对频率越大的光折射率越大，又由
可知
所以
故B错误；
C．由
可知，若该两束光分别为红光和紫光，则a光为紫光，故C正确；
D．由
，
知a光的临界角小于b光的临界角，故D正确。
故答案为：CD。
【分析】临界角是光线从光密介质射向光疏介质发生全反射现象中，刚好发生全反射，即折射角为90度时的入射角叫做临界角。
17．【答案】A,D
【知识点】光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象
【解析】【解答】A、如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的，故A正确；
B、如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B错误；
C、如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易发生明显的衍射，故C错误；
D、如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】肥皂膜的彩色条纹是光的干涉产生的，光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息， 交通警示灯利用光的衍射原理。立体电影利用了光的偏振现象。
18．【答案】（1）1.235
（2）；412
（3）不能
【知识点】用双缝干涉测光波的波长；光电效应
【解析】【解答】 （1）根据题图，可读得
x1=1.690mm，x2=7.870mm
则
（2）根据
解得
代入数据解得
（3）波长更长的单色光照射时，能量变小，则一定不能发生光电效应。
【分析】（1）乙和丙对应的读数分别等于固定刻度加上可动刻度读取；
（2）根据条纹间距公式进行分析；
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，能量越低。
（1）乙和丙对应的读数分别为
x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm
x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm
则
（2）根据
其中
解得
代入数据解得
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，则一定不能发生光电效应。
19．【答案】（1）C；D
（2）；偏小
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
【知识点】验证动量守恒定律；测定玻璃的折射率；用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】 （1）调整视线使P1的像被P2的像挡住，使P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
故选CD。
（2）若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致计算时油膜面积偏大，实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，运动时间t相等，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
【分析】 （1）P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
（2）根据油酸分子的直径计算式进行分析；
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度。
（1）实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3和P4，使P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
故选CD。
（2）[1]若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
d=
[2]把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致计算时油膜面积偏大，实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
20．【答案】C；2.331；2.609；
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】(1)A．根据可知，双缝之间的距离增大时，条纹间距变小，A不符合题意；
B．由上式可知，条纹间距与单双缝之间距离没有关系，B符合题意；
C．将蓝色滤光片改成红色滤光片，色光波长变长，故条纹间距变大，C符合题意；
D．由上式可知，把光屏向靠近双缝的方向移动，条纹间距变小，D不符合题意。
故答案为C。
(2)由图甲可读出
[3]由图乙可读出
相邻亮条纹间距为
，故答案为：2.331，2.609
（3）由题可得
，故答案为：
【分析】根据条纹间距公式可判定相关物理量变化对条纹间距的影响，根据螺旋测微器的读书法则进行读数；根据条纹间距公式的变式可求波长。
21．【答案】（1）小于
（2）大于
（3）大于
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系；光电效应
【解析】【解答】（1）由光电效应方程有
由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大；
（2）b光的频率大，波长小，在玻璃中的折射率大。由
可知：从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小
（3）发生双缝干涉时，由
b光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大。
【分析】熟练掌握遏止电压的定义，根据动能定理结合图乙确定逸出光电子的最大初动能。根据爱因斯坦的光电效应方程确定两单色光的频率关系，频率越大，波长越小。再结合全反射条件及双缝干涉条纹间距公式进行分析。
22．【答案】（1）解：根据玻尔理论E3－E1=h
向外辐射的光子的波长λ= m≈1.03×10－7m
（2）解：要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足h ≥0－E1
解得 ≥ Hz≈3.28×1015Hz
（3）解：当大量氢原子处于n=3能级时，最多能释放出的光子频率种类为N= =3种
由于E2= = =－3.4eV
氢原子由n=3能级向n=2能级跃迁时放出的光子波长最长，设为λ ，则
所以其中波长最长是 m≈6.58×10－7m
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【分析】当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率，结合公式△E=hv计算求解即可，其中v是光子的频率。
23．【答案】（1）解：设双缝的间距为 d，双缝到屏的距离为 l ，则
故有
（2）解： 波长越长，折射率越小，偏折角越小，N光对应波长λ1的单色光 ，
故可得
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【分析】（1）利用相邻亮条纹间隔公式求解。
（2） 波长越长，折射率越小，偏折角越小 ，折射率之比反比波长之比。
24．【答案】（1）解：根据作图法可得下图
其中阴影部分为发生干涉的区域；
（2）解：由几何关系可得
联立可得
（3）解：光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以之间的距离为d，则
而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，则
根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式
可得
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【分析】（1）根据题意可知，射到平面镜上的光学会被反射到光屏，分析可知，平面镜C点和D点为反发射反射的临界点。根据反射定律画出光射到C、D点时，反射到光屏的光路图，两反射光线与光屏及平面镜围城的区域即为干涉区域；
（2）根据光路图结合几何光学进行解答；
（3）根据光路的可逆性，画出光源s的虚线，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式 ，分析公式中各物理量与图中各已知量的关系代入进行求解。
25．【答案】（1）解：光线SA、SB经镜面M反射的光路图如图所示
（2）解：相邻两条明条纹间距宽度为
（3）解：根据几何关系得，区域中的最高点到镜面所在平面的距离为，有
解得
区域中的最低点到镜面所在平面的距离为，有
解得
区域的宽度为
又因为相邻两条明条纹间距宽度为
所以屏D出现干涉亮条纹的数目为
【知识点】光的干涉；光的反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【分析】（1）根据光的反射定律和光路的可逆性画出光路图；
（2）根据光路图确定两波间距和光源到光屏的距离，再根据波的干涉条纹间距公式进行解答。
（3）根据光路图计算出光线在光屏上的宽度，再根据宽度和条纹间距计算得出干涉条纹的条数。
1 / 1高考物理一轮复习：光的干涉
一、选择题
1．（2024高二下·清远期末）下列叙述正确的是（ ）
A．人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是
B．铀核裂变反应发生质量亏损吸收了能量，裂变产物原子核的比结合能小于铀核的比结合能
C．晶体熔化过程中要吸收热量，分子的平均动能变大
D．光电效应、康普顿效应说明光具有波动性，光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性
【答案】A
【知识点】原子核的人工转变；光的波粒二象性；晶体和非晶体；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．是人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程，即发现质子的方程，故A正确；
B．铀核裂变反应发生质量亏损释放能量，裂变产物原子核的比结合能大于铀核的比结合能，故B错误；
C．晶体熔化过程中要吸收热量，由于温度不变，则分子的平均动能不变，故C错误；
D．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，故D错误。
故选：A。
【分析】是人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程；铀核裂变反应发生质量亏损释放能量，其产物原子核的比结合能大于铀核的比结合能；晶体熔化过程中要吸收热量；光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性。
2．（2024高二下·济南月考） 关于生活中的光现象，下列判断正确的是（ ）
A．自行车尾灯应用了光的折射原理
B．雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C．照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
【答案】D
【知识点】光的干涉；光的折射及折射定律；光的全反射；光的衍射
【解析】【解答】A．自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，故A错误；
B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故B错误；
C．照相机的增透膜，利用了光的干涉，薄膜两个表面的反射光干涉减弱，从而增加透射光的强度，故C错误；
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是光发生全反射的结果，故D正确。
故答案为：D。
【分析】 全反射又称全内反射，是指光由光密介质（即光在此介质中的折射率大的）射到光疏介质（即光在此介质中折射率小的）的界面时，全部被反射回原介质内的现象。
3．（2024高二下·济南月考） 关于生活中的光现象，下列判断正确的是（ ）
A．自行车尾灯应用了光的折射原理
B．雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C．照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
【答案】D
【知识点】光的干涉；光的折射及折射定律；生活中的光现象；光的衍射
【解析】【解答】A、自行车尾灯为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，故A错误；
B、 雨后天边出现彩虹 为光的折射形成的色散现象，故B错误；
C、 照相机的增透膜是应用了光的干涉现象，故C错误；
D、荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮为光的全反射现象，故D正确。
故答案为：D。
【分析】熟悉全反射现象、光的折射和光的干涉在生活中的应用，
4．（2024高三下·重庆市模拟） 下列说法正确的是（ ）
A．声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率比声源发出的频率大
B．肥皂膜上出现彩色条纹是光的偏振现象
C．将原本精准的摆钟从广州运到黑龙江后应调整其摆长
D．双缝干涉实验中形成的干涉图样，条纹间距与光的频率无关
【答案】C
【知识点】单摆及其回复力与周期；多普勒效应；光的双缝干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】A、声源远离观察者时，根据多普勒效应可知，观察者接收到的声音频率比声源发出的频率小，故A错误；
B、肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，故B错误；
C、根据
将原本精准的摆钟从广州运到黑龙江后，由于重力加速度发生变化，所以应调整其摆长，故C正确；
D、双缝干涉实验中形成的干涉图样，根据
可知条纹间距与光的波长有关，则与光的频率有关，故D错误。
故答案为：C。
【分析】熟练掌握多普勒效应在生活中的应用及其现象。肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象。条纹间距与光的波长有关，即与光的频率有关。根据单摆周期公式确定周期的变化情况，继而确定摆长是否需要调整。
5．（人教版物理高二选修3-4 13.4实验：用双缝干涉测量光的波长同步练习）某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )
A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源
【答案】B
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】在双缝干涉中，相 邻明条纹间的距离 ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d．根据 知要增大λ，应减小ν．选项B正确，A、C、D错误。
【分析】由波的干涉中条纹的间距公式 ，即可求解。
6．（2024·浙江）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν31、ν32、ν21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（ ）
A．频率为ν31的光，其动量为
B．频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν32
C．频率为ν31和ν21的两种光分别射人双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。
D．若原于队n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率率ν'34＞
【答案】B
【知识点】氢原子光谱；干涉条纹和光的波长之间的关系；光子及其动量
【解析】【解答】A. 频率为 ν31的光，其动量为，A不符合题意；
B. 频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，则，，故最大初动能之差为，B符合题意；
C. 干涉条纹间距为，频率为ν31和ν21的两种光产生的干涉条纹间距之差为，C不符合题意；
D. 若原子从n=3跃迁到n=4能级，则，可得，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据动量与波长公式可得出氢原子跃迁产生的光的动量大小；利用氢原子跃迁能级之差可得出光的频率，结合双缝干涉条纹间距公式可得出结论。
7．（2024高二下·麒麟期末）如图所示，两束单色光、平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出成为一束复色光，则下列说法正确的是（ ）
A．若光是黄色光，则光可能是紫色光
B．在玻璃砖中光的速率大于光的速率
C．若光能使某种金属发生光电效应，则光一定能使该金属发生光电效应
D．在相同条件下做双缝干涉实验，光条纹间距大于光条纹间距
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系；光电效应
【解析】【解答】AB．光折射率大于光，若光为黄色光，光不可能为紫色光；光在玻璃砖中的速率比光小，故AB错误；
C．若光能使某种金属发生光电效应，则光一定能使该金属发生光电效应，故C正确；
D．在相同条件下做双缝干涉实验，光条纹间距小于光，故D错误。
故选C。
【分析】由光路图可得，偏折程度越大，折射率越大，结合折射定律求解。
8．（2024高三下·杭州月考）近代物理发展最为迅猛的一段历史应该是19世纪到20世纪，对于下列配图所对应的说法正确的是（ ）
A．图1是白光的薄膜干涉现象，从图中可以看到，圆形肥皂膜从上向下一定是均匀变厚
B．图2描述的是卢瑟福的α粒子的散射实验，他据此提出了原子的核式结构模型，成功的解释了氢原子光谱的分立特点
C．图3是戴维森和汤姆孙所做的高速电子束经过铝箔的干涉图样，从而证明了电子的波动性
D．图4是德国科学家劳厄观察到的X射线照射晶体的衍射图样，从而证实了X射线具有波动性
【答案】D
【知识点】薄膜干涉；光的波粒二象性；α粒子的散射；粒子的波动性 德布罗意波
【解析】【解答】A．如果均匀变厚，则干涉条纹使等间距的。故A错误；
B．卢瑟福根据α粒子的散射实验，不能解释氢原子光谱的分立特点。故B错误；
C．此为衍射图样，从而证明了电子的波动性。故C错误；
D．X射线照射晶体的衍射图样，从而证实了X射线具有波动性。故D正确。
故选D。
【分析】从上向下干涉条纹越来越密，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，衍射图样，从而证明了电子的波动性。
9．（2024高二下·重庆市期末）如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】薄膜呈现上面薄的劈尖形状，下面厚，故从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是C。
故选C。
【分析】根据重力的作用分析肥皂膜的形状。
10．（2024·江西模拟）用图（a）装置测量玻璃的折射率时，俯视图如图（b）所示．在水平木板上插大头针P、Q，透过玻璃砖观察，使Q把P挡住，再插大头针M和N，使N挡住M同时挡住玻璃砖中的P和Q，这样就可以确定玻璃砖的入射光线及其出射光线，从而可以测量玻璃的折射率．下列关于该实验时眼睛所看到大头针的情形，可能正确的是（ ）
图（a） 图（b）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】测定玻璃的折射率；光的折射及折射定律
【解析】【解答】由图可知
在N处对准PQM的过程中，假设MN位置如图所示，则PQ必须按如图所示的光线才能射入人的眼睛，根据像在光线反向延长线上可知，像P在最左，其次Q，最右为MN。
故答案为：A。
【分析】处理本题的关键在于对光沿直线传播的应用。假设眼睛所处的位置，则MN与眼睛共线，再根据光的折射定律确定P、Q进入眼睛的光路图，再根据光路的可逆性确定各大头针所处的位置。
11．（2024高二下·阜阳期末）如图甲所示是一“足球”玻璃球，某次实验过程中将一束蓝光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如图乙所示，AB是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知玻璃球的半径为R，C点到AB竖直距离，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．继续增加h（），则光一定不会在右侧发生全反射
B．B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30°
C．将蓝光换成红光后，光在玻璃球中传播时间将变长
D．用该蓝光做双缝干涉实验，减小双缝间距，其他条件不变，则屏上干涉条纹间距变小
【答案】A
【知识点】用双缝干涉测光波的波长；光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】B．根据几何关系，结合光路可逆，作出光路图如图所示
根据几何关系有
可得
，
B错误；
A．继续增加h（hC．由于红光的波长比蓝光长，所以红光在介质中的折射率比蓝光要小，根据光在介质中传播速度的公式可知
因此，将蓝光换成红光后，光在玻璃球中传播时间将变短，C错误；
D．根据
D错误。
故选A。
【分析】根据几何关系，结合光路可逆，作出光路图，减小双缝间距，其它条件不变，则屏上干涉条纹间距变大。
12．（2024高二下·云南月考）用如图甲所示的双缝于涉装置测量紫光的波长，按照实验装置，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的读数如图乙所示；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第11条亮纹，手轮的读数如图丙所示，测得双缝的间距为，双缝和光屏之间的距离为，则紫光的波长约为（ ）
甲 乙
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】图乙螺旋测微器的读数为
0mm+0.01×5.0mm=0.050mm
图丙螺旋测微器读数为
12.5mm+0.01×5.0mm=12.550mm.
所以条纹的间距为
根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
故答案为：A
【分析】根据双缝干涉条纹的间距公式求出各个位置物理量，最后得出波长。
二、多项选择题
13．（2024高二下·华安月考）下列说法正确的是（ ）
A．由可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定
B．机械波在经过不同介质的界面时会发生反射和折射
C．“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度
D．在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比
【答案】B,C,D
【知识点】多普勒效应；波长、波速与频率的关系；用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】A．机械波的传播速率由介质性质决定，所以A错误；
B．机械波在界面处会发生反射和折射，所以B正确；
C．“彩超”原理即是利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化来检查身体状况和测定血液流速的，所以C正确；
D．由双缝干涉条纹间距公式
可知，在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比，所以D正确；
故选BCD。
【分析】 当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率 变小。
14．（2024高二下·济南月考） 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．a、b光在真空中的波长满足
B．a、b光在玻璃中的折射率满足
C．若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
【答案】C,D
【知识点】光的干涉；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知，在其他条件不变的情况下，相干光的波长越长，条纹间距越大，由题图可知
则
λa＜λb
故A错误；
B．同种介质对频率越大的光折射率越大，又由λa＜λb，可知
所以
na＞nb
故B错误；
C．由可知，a光为紫光，故C正确；
D．由
na＞nb
可得a光的临界角小，故D正确。
故答案为：CD。
【分析】根据得出间距与波长成正比；
根据波长关系求出频率关系，再根据同种介质对频率越大的光折射率越大，得出折射率的大小关系；
根据结合折射率的大小关系得出临界角的大小关系。
15．（2024高二下·闽侯期末）某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是（ ）
A．甲是单缝衍射图样
B．乙是双缝干涉图样
C．丙是小圆孔衍射图样
D．丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样
【答案】C,D
【知识点】光的双缝干涉；光的衍射
【解析】【解答】AB．甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样，故AB错误；
CD．丙是小圆孔衍射图样，丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故CD正确。
故选CD。
【分析】衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等。
16．（2024高二下·济南月考） 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．a、b光在真空中的波长满足
B．a、b光在玻璃中的折射率满足
C．若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
【答案】C,D
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知，在其他条件不变的情况下，相干光的波长越长，条纹间距越大，由题图可知
故A错误；
B．同种介质对频率越大的光折射率越大，又由
可知
所以
故B错误；
C．由
可知，若该两束光分别为红光和紫光，则a光为紫光，故C正确；
D．由
，
知a光的临界角小于b光的临界角，故D正确。
故答案为：CD。
【分析】临界角是光线从光密介质射向光疏介质发生全反射现象中，刚好发生全反射，即折射角为90度时的入射角叫做临界角。
17．（2024高三下·重庆市月考） 物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的
B．如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的衍射原理来传递信息的
C．如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉
D．如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象
【答案】A,D
【知识点】光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的衍射；光的偏振现象
【解析】【解答】A、如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的，故A正确；
B、如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B错误；
C、如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易发生明显的衍射，故C错误；
D、如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象，故D正确。
故答案为：AD。
【分析】肥皂膜的彩色条纹是光的干涉产生的，光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息， 交通警示灯利用光的衍射原理。立体电影利用了光的偏振现象。
三、非选择题
18．（2024高三下·江海月考）同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。
（1）在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于、位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 mm（结果保留三位小数）。
（2）计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、、表示），可得波长λ＝ nm（结果保留三位有效数字）。
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填“能”或“不能”）发生光电效应。
【答案】（1）1.235
（2）；412
（3）不能
【知识点】用双缝干涉测光波的波长；光电效应
【解析】【解答】 （1）根据题图，可读得
x1=1.690mm，x2=7.870mm
则
（2）根据
解得
代入数据解得
（3）波长更长的单色光照射时，能量变小，则一定不能发生光电效应。
【分析】（1）乙和丙对应的读数分别等于固定刻度加上可动刻度读取；
（2）根据条纹间距公式进行分析；
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，能量越低。
（1）乙和丙对应的读数分别为
x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm
x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm
则
（2）根据
其中
解得
代入数据解得
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，则一定不能发生光电效应。
19．（2024高二下·西城期末）（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使______（选填选项前的字母）。
A．只挡住的像 B．只挡住的像
C．同时挡住、的像 D．同时挡住、的像和
（2）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，在水面上形成的单分子油膜面积为，则油酸分子的直径= 。图2为某同学在实验中画出的油膜轮廓。在计算油膜面积时，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径 （选填“偏大”或“偏小”）
（3）用图3所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替小球的速度，这样做的依据是：
【答案】（1）C；D
（2）；偏小
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
【知识点】验证动量守恒定律；测定玻璃的折射率；用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】 （1）调整视线使P1的像被P2的像挡住，使P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
故选CD。
（2）若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致计算时油膜面积偏大，实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，运动时间t相等，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
【分析】 （1）P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
（2）根据油酸分子的直径计算式进行分析；
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度。
（1）实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3和P4，使P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
故选CD。
（2）[1]若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
d=
[2]把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致计算时油膜面积偏大，实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
20．（2024高二下·宁南期末）用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是带有双缝的遮光筒，⑤是光屏。双缝之间的距离是0.2mm，用的是蓝色滤光片，从右侧目镜中可以看到蓝色干涉条纹。
(1)下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是 。
A．增大双缝之间的距离B．把单缝向双缝的方向移动
C．将蓝色滤光片改成红色滤光片D．把光屏向靠近双缝的方向移动
(2)转动测量头的手轮，先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，x1= mm然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是 mm。
(3)如果已经量得双缝和光屏之间的距离是1200mm，则待测光的波长是 m。（取三位有效数字）
【答案】C；2.331；2.609；
【知识点】光的双缝干涉
【解析】【解答】(1)A．根据可知，双缝之间的距离增大时，条纹间距变小，A不符合题意；
B．由上式可知，条纹间距与单双缝之间距离没有关系，B符合题意；
C．将蓝色滤光片改成红色滤光片，色光波长变长，故条纹间距变大，C符合题意；
D．由上式可知，把光屏向靠近双缝的方向移动，条纹间距变小，D不符合题意。
故答案为C。
(2)由图甲可读出
[3]由图乙可读出
相邻亮条纹间距为
，故答案为：2.331，2.609
（3）由题可得
，故答案为：
【分析】根据条纹间距公式可判定相关物理量变化对条纹间距的影响，根据螺旋测微器的读书法则进行读数；根据条纹间距公式的变式可求波长。
21．（2024高二下·贵阳月考）用如图甲所示的电路图研究同一光电管下a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。回答下列问题：
甲 乙
（1）这两种单色光照射该光电管测得从光电管中逸出的光电子的最大初动能分别为和，则 （填“大于”“小于”或“等于”）。
（2）用这两种单色光从同种玻璃射入空气发生全反射现象，测得临界角分别为，和，则
（填“大于”“小于”或“等于”）。
（3）用这两种单色光分别通过同一个装置发生双缝干涉现象，测得两种单色光产生的相邻干涉条纹间距分别为，和，则 （填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】（1）小于
（2）大于
（3）大于
【知识点】光的折射及折射定律；干涉条纹和光的波长之间的关系；光电效应
【解析】【解答】（1）由光电效应方程有
由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大；
（2）b光的频率大，波长小，在玻璃中的折射率大。由
可知：从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小
（3）发生双缝干涉时，由
b光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大。
【分析】熟练掌握遏止电压的定义，根据动能定理结合图乙确定逸出光电子的最大初动能。根据爱因斯坦的光电效应方程确定两单色光的频率关系，频率越大，波长越小。再结合全反射条件及双缝干涉条纹间距公式进行分析。
22．（2020高二下·江北期末）氢原子处于基态时，原子的能量为E1=－13.6eV，当处于n=3的激发态时，能量为E3=－1.51eV，则（普朗克常量h=6.63× J·s）：
（1）当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？
（2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？
（3）若有大量的氢原子处于n=3的激发态，则在跃迁过程中最多能释放出几种频率的光子？其中波长最长是多少？
【答案】（1）解：根据玻尔理论E3－E1=h
向外辐射的光子的波长λ= m≈1.03×10－7m
（2）解：要使处于基态的氢原子电离，入射光子须满足h ≥0－E1
解得 ≥ Hz≈3.28×1015Hz
（3）解：当大量氢原子处于n=3能级时，最多能释放出的光子频率种类为N= =3种
由于E2= = =－3.4eV
氢原子由n=3能级向n=2能级跃迁时放出的光子波长最长，设为λ ，则
所以其中波长最长是 m≈6.58×10－7m
【知识点】光的波粒二象性
【解析】【分析】当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率，结合公式△E=hv计算求解即可，其中v是光子的频率。
23．（2024高三上·南京月考）如图所示，一束由波长为λ 和λ 的单色光组成的复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光. 透射光垂直照射到双缝上，并在光屏上形成干涉条纹. O是两单色光中央亮条纹的中心位置， 分别是波长为λ 、λ 的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置. 反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面射出，形成M和N两束光.
（1）设 到O点的距离分别为y 、y ，求y 与y 的比值；
（2） 已知 单色光对应玻璃的折射率分别为n 、n ，求 N 光在三棱镜中的波长λN.
【答案】（1）解：设双缝的间距为 d，双缝到屏的距离为 l ，则
故有
（2）解： 波长越长，折射率越小，偏折角越小，N光对应波长λ1的单色光 ，
故可得
【知识点】干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【分析】（1）利用相邻亮条纹间隔公式求解。
（2） 波长越长，折射率越小，偏折角越小 ，折射率之比反比波长之比。
24．（2023高二下·南阳）1801年，托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照射在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像S'发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，平面镜左端到SS'的距离为b，平面镜的长度为c，光的波长为λ。
（1）用作图法标出光发生干涉的区域；
（2）求光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度；
（3）写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。
【答案】（1）解：根据作图法可得下图
其中阴影部分为发生干涉的区域；
（2）解：由几何关系可得
联立可得
（3）解：光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以之间的距离为d，则
而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，则
根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式
可得
【知识点】光的双缝干涉；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【分析】（1）根据题意可知，射到平面镜上的光学会被反射到光屏，分析可知，平面镜C点和D点为反发射反射的临界点。根据反射定律画出光射到C、D点时，反射到光屏的光路图，两反射光线与光屏及平面镜围城的区域即为干涉区域；
（2）根据光路图结合几何光学进行解答；
（3）根据光路的可逆性，画出光源s的虚线，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式 ，分析公式中各物理量与图中各已知量的关系代入进行求解。
25．（2023高二上·徐州期中） 如图所示是爱尔兰物理学家劳埃德于1834年观察光的干涉现象的原理图（为讨论问题方便，图中线段长度与数据不成比例）。线光源S发出波长为600nm的光，有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏上（这些光对镜面的入射角接近90°）。这两部分光重叠产生干涉，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉。劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同。
（1）画出光线SA、SB经镜面M反射的光路图（图中是S在平面镜中的像）；
（2）相邻两条明条纹间距是多大；
（3）屏D上出现干涉亮条纹的条数。
【答案】（1）解：光线SA、SB经镜面M反射的光路图如图所示
（2）解：相邻两条明条纹间距宽度为
（3）解：根据几何关系得，区域中的最高点到镜面所在平面的距离为，有
解得
区域中的最低点到镜面所在平面的距离为，有
解得
区域的宽度为
又因为相邻两条明条纹间距宽度为
所以屏D出现干涉亮条纹的数目为
【知识点】光的干涉；光的反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【分析】（1）根据光的反射定律和光路的可逆性画出光路图；
（2）根据光路图确定两波间距和光源到光屏的距离，再根据波的干涉条纹间距公式进行解答。
（3）根据光路图计算出光线在光屏上的宽度，再根据宽度和条纹间距计算得出干涉条纹的条数。
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