章末素养测评(五)
1.C [解析] 图甲是医学上用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内窥镜,它的工作原理是光的反射,故A错误;图乙是灯焰在肥皂膜上所形成的像,如果用另一颜色的光做这个实验,光的波长不同,发生干涉加强和减弱区域不同,从肥皂膜上看到的亮条纹的位置不相同,故B错误;泊松亮斑的出现是由于光的衍射形成的,说明光具有波动性,故C正确;图丁是在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,该眼镜的工作原理是光的偏振,故D错误.
2.C [解析] 当光照射氟化镁薄膜的两表面产生频率相同的反射光,从而出现干涉现象出现光的抵消,最终实现增加透射性,因为人对黄、绿光最敏感,所以要使绿光相互抵消,所以膜的厚度一般为绿光在薄膜中波长的四分之一,所以增透膜应增强对黄、绿光的透射,这时红光和紫光没有显著消弱,所以透镜通常呈蓝紫色,故A、B、D错误,C正确.
3.C [解析] 由图可知,光束①的折射率大于光束②的折射率,即n1>n2,而n红4.C [解析] 根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=·λ,n==,可知光在矿泉水中的波长小于空气中的波长,所以在矿泉水中的干涉条纹间距Δy2小于填充前的干涉条纹间距Δy1,选项A、B错误;根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=·λ,n==,可得Δy1=·λ0,Δy2=·λ=·,所以n=,选项C正确,D错误.
5.AC [解析] 假设光从下向上传播,光线通过下偏振片时成为偏振光,如果不加电压,偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°,此时光线能透过上偏振片,可知上偏振片的透振方向与此时偏振光的偏振方向相同,可知上下偏振片的透振方向垂直,故A正确,B错误;组成数字的笔画处有时透明,有时不透明,可知笔画处为透明电极,当加上电压时液晶的旋光性消失,光线不能透过,变为不透明,故C正确,D错误.
6.BD [解析] 条纹是由样板的下表面和被检查平面的上表面的反射光发生干涉后形成的,相邻亮条纹之间,空气膜的厚度差等于半个波长,同一亮条纹空气膜的厚度差相等,所以干涉条纹与ad平行,故A错误;若将上方玻璃片右侧垫高一些,空气膜的劈角变大,空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小,所以相邻亮条纹间的距离变小,故B正确;换用频率更高的单色光,其波长更小,相邻条纹间距变小,故C错误;弯曲的条纹对应的被检查平面的空气膜厚度与未弯处平面的空气膜厚度相同,可知对应的位置是凹陷,故D正确.
7.AB [解析] 根据双缝干涉时的相邻条纹间距公式Δy=λ可知,当使用更长的杯子时l变大,故条纹间距变大,由c=λf可知,当使用频率更低的激光时,激光的波长变大,条纹间距会变大,故A、B正确;增大激光器到双缝之间的距离对结果没有影响,故C错误;在杯子中填充折射率较大的透明物质,光在介质中的传播速度变小,频率不变,可知光在杯子中的波长变小,故此时条纹间距变小,故D错误.
8.AB [解析] 由光路图可知,太阳光射入六角形冰晶时,a光的偏折角小于b光的偏折角,由折射定律可知,六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率,由v=可知,在冰晶中b光的传播速度较小,A正确;由于a光的折射率小于b光的折射率,可知a光的频率小于b光的频率,所以a光的波长大于b光的波长,根据Δy=λ可知,通过同一装置发生双缝干涉时,a光相邻条纹间距较大,B正确;a光的折射率较小,由临界角公式sin C=可知,a光的临界角较大,C错误;用同一装置做单缝衍射实验时,波长越长,则中央亮条纹越宽,故a光的中央亮条纹更宽,D错误.
9.单缝 紫
[解析] 由图乙可知,光强分布条纹中间宽、两边窄,可知是衍射条纹,所以在缝屏上安装的是单缝;由单缝衍射图样特点知,波长越小的可见光单缝衍射条纹宽度越小,故改用紫色激光照射.
10.变大 λ
[解析] 根据双缝干涉相邻条纹之间的距离公式Δy=λ,当λ增大时,条纹间距变大;d=2a,相邻两亮条纹间距离Δy=λ.
11.> 6.3×10-7
[解析] 根据双缝干涉实验计算公式有λ=Δy,可知红光波长大于绿光波长,故红光的干涉条纹间距Δy1大于绿光的干涉条纹间距Δy2.由题可知条纹间距为2.1 mm,根据λ=Δy,解得红光波长为6.3×10-7 m.
12.(1)ADCBE (2)6.9×10-7 (3)AB
[解析] (2)游标卡尺读数精确度为0.1 mm,A位置主尺读数为11 mm,游标尺读数为0,读数为y1=11 mm+0×0.1 mm=11.0 mm,同理B位置读数为y2=15.8 mm,则条纹间距Δy=≈0.69 mm,波长λ=Δy=6.9×10-7 m.
(3)由Δy=λ可知,要增大条纹间距,可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离,故A、B正确.
13.(1)BC (2)偏大 (3)15.078(15.076~15.079均可) (4)
[解析] (1)因为有清晰的干涉图样,所以不用调节拨杆方向,也不用调节双缝的角度,题中问题是分划板中心线与干涉条纹不平行,所以应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,所以其他不动,将测量头旋转一个适当角度,或者其他不动,将遮光筒转一个适当角度,故B、C正确.
(2)若该同学观察到的图像如题图乙所示,在未进行调整的情况下继续实验,测得的条纹间距偏大,由公式λ=Δy可知,若其他操作无误,上述情形下测得的波长偏大.
(3)手轮的读数为15 mm+0.078 mm=15.078 mm.
(4)根据公式λ=Δy,其中Δy=,解得λ=.
14.(1)1 mm (2)0.75 mm
[解析] (1)Δy=λ= m=1×10-3 m=1 mm
(2)λ'== nm=450 nm
Δy'=λ'= m=0.75 mm
15.(1)P处是暗条纹 (2)6.5×10-7 m
[解析] (1)设A光在空气中的波长为λA,则λA=nλ=6×10-7 m
根据路程差Δr=2.1×10-6 m可知,=3.5
由于路程差是半波长的奇数倍,所以P处为暗条纹
(2)根据双缝干涉规律可知相邻的亮条纹间距Δy=
由题意知Δy==0.975 mm
代入得λB=6.5×10-7 m
16.5.75×10-2 mm
[解析] 相邻两条亮条纹之间的距离为l= mm
其间空气层厚度相差,则有lsin θ=
式中θ为劈尖的夹角.因为θ很小,所以sin θ=tan θ=
联立可得l·=
代入数据解得金属丝的直径约为D=5.75×10-2 mm章末素养测评(五)
第5章 光的干涉、衍射和偏振
(时间:75分钟 分值:100分)
一、单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列说法正确的是 ( )
A.图甲是医学上用来检查人体胃、肠、气管等脏器的内窥镜,它的工作原理是光的折射
B.图乙是灯焰在肥皂膜上所形成的像,如果用另一颜色的光做这个实验,从肥皂膜上看到的亮条纹的位置相同
C.图丙是泊松亮斑,说明光具有波动性
D.图丁是在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,该眼镜的工作原理是光的干涉
2.[2025·山东泰安一中开学考] 摄影爱好者小明购买了相机后,发现镜头的颜色呈现蓝紫色,经过上网查询,了解到镜头上涂了一层很薄的氟化镁薄膜.下列说法正确的是 ( )
A.镜头的颜色呈现蓝紫色的原因是氟化镁将其他颜色的光吸收只反射蓝紫光
B.镜头涂氟化镁薄膜利用偏振现象减少进入镜头的光
C.镜头涂氟化镁薄膜利用薄膜干涉原理,反射光中缺失了绿光,镜头呈现蓝紫色
D.镜头涂氟化镁薄膜主要是增加对绿色光的透射,增透膜的厚度为绿光在真空中波长的
3.[2024·河北石家庄二中期末] 在信息技术迅猛发展的今天,光盘是存储信息的一种重要媒介.光盘上的信息通常是通过激光束来读取的.若激光束不是垂直投射到盘面上,则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向,如图所示.下列说法中正确的是 ( )
A.图中光束①是红光,光束②是蓝光
B.在光盘的透明介质层中,光束①比光束②的传播速度快
C.若光束①②先后通过同一单缝衍射装置,光束①的中央亮纹比光束②的窄
D.若光束①②先后通过同一双缝干涉装置,光束①的条纹间距比光束②的大
4.[2024·湖南明德中学高二月考] 某质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率.方法是将待测矿泉水填充到特制容器中,放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气),如图所示,特制容器未画出,通过比对填充后的相邻干涉亮条纹间距Δy2和填充前的干涉条纹间距Δy1就可以计算出该矿泉水的折射率.则下列说法正确的是(设空气的折射率为1) ( )
A.Δy2=Δy1 B.Δy2>Δy1
C.该矿泉水的折射率为 D.该矿泉水的折射率为
二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分.每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
5.电子表的显示屏利用了液晶的旋光性,当液晶上不加电压时,偏振光通过液晶时会旋转90°,这就是液晶的旋转性.如果在液晶上加上电压,则旋光性消失.有一种电子表的显示屏是透明的,而在显示数字的笔画处不透光,则关于该显示屏,下列说法正确的是 ( )
A.上下两个偏振片的透振方向互相垂直
B.上下两个偏振片的透振方向互相平行
C.笔画处为透明电极,因此加上电压时变为不透明
D.笔画处没有电极,其余部分为透明电极
6.[2024·辽宁沈阳九中高二期中] 中学生小明用单色光和两片平整的玻璃片观察薄膜干涉,如图甲所示,则 ( )
A.干涉条纹与ab边平行
B.若将上方玻璃片右侧垫高一些,条纹间距变小
C.换用频率更高的单色光,可使条纹间距变大
D.若下方玻璃片上表面有一凹痕,则观察到的干涉条纹如图乙所示
7.[2024·广东肇庆一中高二期中] 小安同学制作了如图所示的干涉装置.一个底部有双缝的不透光圆柱形杯子,杯口固定一面光屏,用激光按图中方向照射双缝,可在光屏处观察到干涉条纹,为了增加条纹间距,下列做法可行的是 ( )
A.使用更长的杯子
B.使用频率更低的激光
C.增大激光器到双缝之间的距离
D.在杯子中填充折射率较大的透明物质
8.[2024·内蒙古赤峰红旗中学高二开学考] 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,a、b为其折射出的光线中的两种单色光,下列说法正确的是 ( )
A.在冰晶中,b光的传播速度较小
B.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距较大
C.从同种玻璃中射入空气发生全反射时,a光的临界角较小
D.用同一装置做单缝衍射实验,b光中央亮条纹更宽
三、填空题(本题共3小题,共9分)
9.(3分)[2024·四川广元高二期末] 图甲为观察光的干涉和衍射现象的实验装置,光电传感器可用来测量光屏上光强的分布.某次实验时用绿色激光照射,得到图乙所示的光强分布情况,则缝屏上安装的是 (选填“单缝”或“双缝”).为减小条纹宽度,可改用 (选填“红”或“紫”)色激光照射.
10.(3分)[2024·浙江湖州中学月考] 1834年,洛埃利用单面镜得到了光的干涉结果(称洛埃镜实验),光路原理如图所示,S为单色光源,M为一平面镜.S发出的光直接照射到光屏上与通过M反射的光叠加产生干涉条纹,当入射光波长变长时,干涉条纹间距 (选填“变大”“变小”或“不变”);如果光源S到平面镜的垂直距离与到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹相邻两亮条纹间距离Δy= .
11.(3分)[2024·福清一中高二期中] 在“用双缝干涉测光的波长”实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δy1与绿光的干涉条纹间距Δy2相比,Δy1 (选填“>”“=”或“<”)Δy2.若双缝之间的距离为0.3 mm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,红光的干涉条纹中测得第1条亮条纹中心到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则该红光波长为 m.
四、实验题(本题共2小题,共12分)
12.(6分)(1)(2分)备有下列仪器:
A.白炽灯 B.双缝 C.单缝 D.滤光片 E.白色光屏.
把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是 (填仪器前的选项字母).
(2)(2分)已知双缝到光屏之间的距离L=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm.某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图所示,则入射光的波长λ= m(结果保留两位有效数字).
(3)(2分)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有 (填选项前的字母).
A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B.增大双缝到屏的距离
C.增大双缝到单缝的距离
D.增大双缝间距
13.(6分)[2024·重庆荣昌中学高二期中] 邹同学利用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示,单色光在双缝与毛玻璃之间发生干涉,在目镜中可观察到干涉条纹.
(1)(2分)在实验当中,该同学观察到的图像如图乙所示,发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,为了使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,下列操作中可行的有 (填选项前的字母).
A.仅适当调节拨杆方向
B.仅将遮光筒旋转一个适当角度
C.仅将测量头旋转一个适当角度
D.仅将双缝旋转一个适当角度
(2)(1分)若该同学观察到的图像如图乙所示,在未进行调整的情况下继续实验,则会导致测得的光的波长 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)(1分)该同学正确操作后观察到的干涉条纹如图丙所示,转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准a位置,手轮的示数如图丁所示,此时手轮的读数为 mm.
(4)(2分)已知双缝间距为d,双缝到屏的距离为l,分划板中心刻线对准a位置时手轮的示数记作y1,继续转动手轮,分划板中心刻线对准b位置时手轮的示数记作y2,则所测单色光的波长λ= (用题中物理量符号表示).
五、计算题(本题共3小题,共39分.解答应写出必要的文字说明、表达式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
14.(11分)两个狭缝相距0.3 mm ,位于离屏50 cm处,现用波长为600 nm的光照射双缝.
(1)(5分)求两条相邻暗条纹间的距离.
(2)(6分)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)
15.(12分)如图所示是双缝干涉的实验示意图,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,整个装置置于空气中.
(1)(6分)用单色光A做实验.已知P点与S1、S2距离之差为Δr=2.1×10-6 m,A光在折射率n=1.5的介质中波长为4×10-7 m.通过计算说明P处是亮条纹还是暗条纹;
(2)(6分)用单色光B做双缝干涉实验,若已知双缝间距d=0.400 mm,并测得双缝到屏的距离L=0.600 m,第1条到第6条亮条纹中心间的距离y=4.875 mm,求B光在空气中的波长.
16.(16分)为了测量细金属丝的直径,把金属丝夹在两块平板玻璃之间,使空气层形成劈尖,如图所示.如用单色光垂直照射,就得到等厚干涉条纹,测出干涉条纹间的距离,就可以算出金属丝的直径.某次测量结果为:单色光的波长λ=589.3 nm,金属丝与劈尖顶点间的距离L=28.880 mm,30条亮条纹间的距离为4.295 mm,求金属丝的直径D.(结果保留三位有效数字.提示:角度θ很小时,可取sin θ≈tan θ)
