第14章　光学　电磁波　相对论 第3讲　光的干涉、衍射和偏振　电磁波　相对论--2027全国版高考物理第一轮(含解析)

2027全国版高考物理第一轮
第3讲　光的干涉、衍射和偏振　电磁波　相对论
基础对点练
题组一　光的干涉现象的理解及应用
1.(2025湖北襄阳模拟)在户外的时候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。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。如果所要消除的紫外线的频率为9.0×1014 Hz,他选用的薄膜材料对紫外线的折射率为,那么这种“增反膜”的最小厚度为(　　)
A.5.0×10-8 m B.8.3×10-8 m
C.1.0×10-7 m D.1.7×10-7 m
2.(2025八省联考内蒙古卷)增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图所示,入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片,反射光2和3在P处相干减弱,则2和3在P处的光振动图像可能为(　　)
3.如图甲所示,将一个平凸透镜放置在另一个玻璃平面上,让单色光从上方竖直向下射入,这时可以看到如图乙所示的亮暗相间的同心圆,这个现象是牛顿首先发现的,这些同心圆叫作牛顿环。对于图甲所示的装置,下列做法能使得同一级牛顿环的半径变大的是(　　)
A.减小入射光的频率
B.增大入射光的光强
C.将平凸透镜缓慢地向上提起
D.将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹
题组二　光的衍射和偏振现象
4.(2024江苏卷)用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕,左镜片明亮,右镜片暗,现在将手机屏幕旋转90°,会观察到(　　)
A.两镜片都变亮
B.两镜片都变暗
C.两镜片没有任何变化
D.左镜片变暗,右镜片变亮
5.(2025北京模拟)如图甲所示,用激光照射一个小钢球,光屏上出现如图乙所示的图样,在阴影中心有一个小亮斑。这种现象是光的(　　)
A.衍射现象 B.偏振现象
C.折射现象 D.多普勒效应
题组三　电磁振荡　电磁场和电磁波
6.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.LC电路产生电磁振荡的过程中,回路电流值最小时刻,磁场能最小
B.变化的电场一定产生变化的磁场
C.无线电波发射、接收过程中,使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐
D.空调遥控器是利用发射紫外线来控制空调的
7.(多选)(2025福建宁德模拟)以下关于机械波与电磁波的说法中,正确的是(　　)
A.机械波与电磁波本质上是一致的
B.机械波可能是纵波,而电磁波必定是横波
C.只有机械波中的声波才会发生多普勒效应
D.机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关
综合提升练
8.(2025河南信阳模拟)下列关于机械波和光特有现象的说法正确的是(　　)
A.甲图中,孔的尺寸越大,机械波的衍射现象越明显
B.乙图中,劈尖干涉的相干光来自a、b上表面的反射光
C.丙图中,交警在公路边测量车速利用了机械波的多普勒效应
D.丁图中,相机镜头前安装偏振滤光片可以消除反射光的影响利用了光的干涉现象
9.(2025湖北宜昌模拟)利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小(约为微米量级),实验装置如图甲所示,T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶,A0为标准金属丝,直径为D0;A为待测金属丝,直径为D;两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面,观察到的干涉条纹如图乙所示,测得相邻明条纹的间距为ΔL。则以下说法正确的是(　　)
A.|D-D0|= B.|D-D0|=
C.|D-D0|= D.|D-D0|=
10.(2026山东济宁模拟)某光学组件的剖面如图所示,反光的滑块右侧为圆锥面,圆锥面与右侧玻璃片之间形成很薄的间隙,现用红色平行光自右向左垂直照射玻璃片。从右向左观察玻璃片时,下列说法正确的是(　　)
A.会观察到环形衍射条纹
B.越接近玻璃片中心,相邻两条纹间的距离越小
C.滑块稍向左移的过程中,观察到的环形条纹会向内收缩
D.若改用紫光照射,条纹会变得更加稀疏
11.(2025江西赣州模拟)如图甲所示,一牛顿环内由两块玻璃砖组成,并用三颗螺丝固定,玻璃砖的横截面如图乙所示。在红光照射下,可看到如图丙所示的明暗相间的条纹。则(　　)
A.出现明暗相间的条纹是因为光的衍射
B.拧紧三颗螺丝时,会发现条纹变密集
C.若换成蓝光照射,会发现条纹变稀疏
D.若条纹如图丁所示,可能是玻璃板B上表面对应位置有凹陷
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12.如图所示,一列火车沿平直轨道以较快的速度匀速向右行驶,观察者甲静立在车厢中,观察者乙静立在地面上。下列有关观察者的描述正确的是(　　)
A.若车厢中央悬挂着一个正在发声的铃铛,在车厢靠近乙的过程中,乙接收到的铃声频率逐渐减小
B.当车速v=0.9c时,甲测得的车厢长度比乙测得的长
C.若车厢中央有一光源,则乙测得闪光先到达前壁,后到达后壁
D.由相对论可知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律的形式都是不同的
答案：
1.C　解析 光程差2d=nλ(n=1,2,3,…),而波长λ==2×10-7 m,膜的厚度至少是膜中波长的,即为1.0×10-7 m,故选C。
2.C　解析 反射光2和3在P处相干减弱,故两反射光振动步调相反,故C正确。
3.A　解析 牛顿环产生的原理是薄膜干涉:从空气层的上下表面反射的两列光为相干光,当光程差为波长的整数倍时是亮条纹,当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹,光程差等于空气膜厚度的两倍。减小入射光的频率导致光波长变长,因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹,波长变长相邻亮条纹距离将变大,同一级牛顿环的半径变大,故A正确;增大入射光的光强没有改变光程差,无法改变牛顿环的半径,故B错误;将平凸透镜缓慢地向上提起,空气薄膜厚度增加导致光程差增大,原明条纹需向更小半径处移动以满足光程条件,故C错误;将平凸透镜和玻璃平面置于水中观察干涉条纹,水中光波长变短,波长整数倍变小,相邻亮条纹距离将变小,同一级牛顿环的半径变小,故D错误。
4.D　解析 立体影院的特殊眼镜是偏光镜,透过偏光镜片观察手机的液晶屏幕,偏光镜片会使手机屏幕某一方向上的光线通过,根据液晶显示器的显示原理,将手机屏幕旋转90°,会观察到左镜片变暗,右镜片变亮,D正确。
5.A　解析 用激光照射一个小钢球,光屏上出现如图乙所示的图样,在阴影中心有一个小亮斑,这是光的衍射造成的,即这种现象是光的衍射现象。故选A。
6.AC　解析 LC电路产生电磁振荡的过程中,回路电流值最小时刻,电容器所带电荷量最大,即电场能最大,而磁场能最小,A正确;均匀变化的电场产生的是稳定的磁场,B错误;根据调谐的概念,C正确;空调遥控器是利用发射红外线来控制空调的,D错误。
7.BD　解析 机械波是机械振动在介质中传播,电磁波是变化的电场产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的电场,电场和磁场交替产生电磁波,A错误;机械波可能是纵波,也可能是横波,而电磁波只能是横波,B正确;多普勒效应是波特有的现象,只要是波就能发生,C错误;机械波的波速只与介质有关,而电磁波在介质中的波速,不仅与介质有关,还与电磁波的频率有关,D正确。
8.C　解析 当障碍物或孔的尺寸与波长相比差不多或比波长小得多时,能产生明显衍射,所以孔的尺寸越大,机械波的衍射现象越不明显,故A错误;劈尖干涉的相干光来自a下表面和b上表面的反射光,故B错误;交警通过仪器发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应,故C正确;相机镜头前安装偏振滤光片,让滤光片的透振方向和玻璃面反射光的偏振方向垂直,可以减弱反射光的影响,利用了光的偏振现象,故D错误。
9.B　解析 设标准平面的玻璃晶之间的夹角为θ,由空气薄膜的干涉条件可知ΔL·tan θ=,由题设条件,则有tan θ=,联立解得|D-D0|=,故选B。
10.C　解析 玻璃片上呈现的是薄膜干涉条纹,故A错误;无论滑块在哪个位置,沿着半径自内向外每相同距离空气间隙厚度的变化都相同,两列反射光路程差相同,因此相邻两条纹间的距离相同,条纹的密集程度都不会改变,故B、D错误;同一条纹所对应的间隙厚度相同,滑块向左滑动时,沿着半径间隙厚度为某确定值的地方都向内侧移动,两列反射光的路程差为某确定值的地方都向内侧移动,因此所有环形条纹的半径都会变小,即观察到的环形条纹会向内收缩,故C正确。
11.D　解析 出现明暗相间的条纹是光的干涉现象,故A错误;拧紧三颗螺丝时,两块玻璃砖间的空气膜厚度变薄,根据薄膜干涉原理可知,条纹变稀疏,故B错误;蓝光波长比红光短,根据干涉条纹间距公式,波长变短,条纹间距会变小,条纹应变得更密集,故C错误;若条纹如图丁所示,局部条纹向中心弯曲,根据等厚干涉原理,同一条纹对应空气薄膜厚度相同,此处条纹弯曲说明玻璃板B上表面对应位置有凹陷,使得空气薄膜厚度变化异常,导致条纹出现弯曲,故D正确。
12.B　解析 若车厢中央悬挂着一个正在发声的铃铛,在车厢靠近乙的过程中,乙与铃铛的距离减小,根据多普勒效应可知,乙接收到的铃声频率逐渐增大,故A错误;当车速v=0.9c时,根据相对论的长度缩短效应可知,甲测得的车厢长度比乙测得的长,故B正确;乙以地面为惯性系,当光向前传播时,车也在向前运动,由于光向前传播的路程要远一些,根据光速不变原理可知,乙测得闪光先到达后壁,再到达前壁,故C错误;由相对性原理可知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律的形式都是相同的,故D错误。
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