第14章光的波动性　电磁波 Word版含解析

1.(多选)光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹,衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应,这一现象说明(　BC　)
A.光是电磁波
B.光具有波动性
C.光可以携带信息
D.光具有波粒二象性
解析:干涉和衍射是波特有的性质,光可以发生衍射,说明光是波。在发生衍射时,衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应,是因为光携带了障碍物的信息,所以B,C正确。光的衍射现象说明光具有波动性,但不能说明光是电磁波;衍射只能说明光具有波动性,光的粒子性是通过光电效应、康普顿效应等来证明的,所以A,D错误。
2.(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象中能反映光的偏振特性的是(　ABC　)
A.一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化
B.一束自然光入射到两种介质的分界面上,反射光是偏振光
C.日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰
D.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹
解析:在垂直于传播方向的平面上,只沿着某个特定方向振动的光是偏振光,A,B选项反映了光的偏振特性,C是偏振现象的应用,D是光的衍射现象。
3.(多选)对以下示意图或实验装置图,下列判断正确的是(　BC　)
A.甲图是小孔衍射的图样,其中央会出现“泊松亮斑”
B.乙图是薄膜干涉的应用,可以用来检测平面的平整程度
C.丙图是双缝干涉原理图,若P到S1,S2的路程差是光的半波长的偶数倍,则是亮纹
D.丁图是薄膜干涉现象的实验装置图,在附有肥皂膜的铁丝圈上,出现竖直干涉条纹
解析:甲图中暗影的中心有亮斑才叫“泊松亮斑”;丁装置中出现的应是水平干涉条纹。
4.下列关于光现象及其应用的说法中正确的是(　B　)
A.雨后天空出现彩虹,是光的干涉现象
B.激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
C.用双缝干涉测光的波长时,若减小双缝间的距离,则同种光的相邻亮条纹间距将减小
D.摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性
解析:雨后天空出现彩虹,是光的色散现象,选项A错误;激光全息照相是利用了激光相干性好的特性,选项B正确;用双缝干涉测光的波长时,若减小双缝间的距离,根据Δx=λ,则同种光波的相邻明条纹间距将变大,选项C错误;摄影机镜头镀膜增透是利用了光的薄膜干涉特性,选项D错误。
5.5G,即第五代移动通信技术,采用3 300～5 000 MHz频段,相比于现有的4G(即第四代移动通信技术,1 880～2 635 MHz频段)技术而言,具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。5G信号与4G信号相比下列说法正确的是(　C　)
A.5G信号在真空中的传播速度更快
B.5G信号是横波,4G信号是纵波
C.5G信号粒子性更显著
D.5G信号更容易发生明显衍射
解析:任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,故A错误;电磁波均为横波,故B错误;5G信号的频率更高,则其粒子性更显著,故C正确;5G信号的频率更高,则波长小,较之4G信号更难以发生明显的衍射现象,故D错误。
6.用a,b,c,d表示4种单色光,若:
①a,b从同种玻璃射向空气,a的临界角小于b的临界角;
②用b,c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验,c的条纹间距最大;
③用b,d照射某一狭缝,单色光d在屏上形成的中央亮纹比b宽。
则可推断a,b,c,d可能分别是(　A　)
A.紫光、蓝光、红光、橙光 B.蓝光、紫光、红光、橙光
C.紫光、蓝光、橙光、红光 D.紫光、橙光、红光、蓝光
解析:根据临界角C与折射率的关系n=,由①可知na>nb,a的频率大于b;根据双缝干涉条纹间距Δx=λ,由②可知b,c和d中c的波长最长,b,c,d中c的频率最小;波长越大,衍射现象越明显,中央亮纹越宽,由③可知b和d中b的频率大,综合上述可知a,b,c,d的频率从大到小依次为abdc,只有A选项中满足。
7.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐),图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是(　D　)
A.当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B.当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C.当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D.干涉条纹保持原来状态不变
解析:金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,D正确。
8.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时能使被照物品处产生热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为(　B　)
A.λ B.λ C.λ D.λ
解析:从膜的上、下表面反射的两束反射光的路程差为膜的厚度的2倍,当该路程差为λ时,两反射光相互干涉而抵消,可以减少光的反射损失。
能力提升
9.(多选)下列说法中正确的是(　ACD　)
A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图,其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B.图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图,当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb′面射出
C.图丙是双缝干涉示意图,若只减小屏到挡板间的距离l,两相邻亮条纹间距离将减小
D.图丁中的M,N是偏振片,P是光屏。当M固定不动,缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将会发生变化,此现象表明光波是横波
解析:由题图甲可知,a光的折射率小于b光,则根据n=可知,a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度,选项A正确;由题图乙可知,无论入射角i多大,光线都不可能在bb′面上发生全反射,故总有光线从bb′面射出,选项B错误;根据Δx=λ可知,若只减小屏到挡板间的距离l,两相邻亮条纹间距离将减小,选项C正确;只有横波才能产生偏振现象,所以光的偏振现象表明光是一种横波,故D项正确。
10.矿井中的瓦斯对人危害极大,某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他根据双缝干涉的原理设计了一个监测仪。如图所示,在双缝与光屏之间放置两个完全相同的透明容器A,B,其中A与干净空气相通,B与矿井中的气体相通,用单色光照射该装置,在屏上形成干涉图样。观察屏上的干涉条纹,如果屏上条纹位置发生改变,说明B中气体(　A　)
A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯
C.不一定含瓦斯 D.无法判定
解析:如果屏上条纹位置发生改变,说明从双缝到屏的路程差发生了变化,由于含有瓦斯的气体折射率较大,光通过时光速变小,波长变大,会引起两束光到光屏上某点的路程差变化,使条纹位置发生变化,所以B中气体一定含瓦斯。
11.(多选)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(　BC　)
A.图中光束①是红光,②是蓝光
B.在光盘的透明介质层中,光束②比①传播速度更快
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的条纹宽度比②
的大
解析:由题图可知①光的折射角小,所以①光的折射率较大,而蓝光的折射率大于红光的折射率,所以①是蓝光,②是红光,故选项A错误;根据公式n=可得折射率越大,在该介质中传播速度越小,故光束②比①传播速度更快,选项B正确;蓝光的折射率大,频率大,所以蓝光的波长小,而波长越长,衍射现象越明显,所以光束①的中央亮纹比②的中央亮纹窄,故选项C正确;蓝光的折射率大于红光的折射率,而蓝光的波长小于红光的波长,由Δx=λ知干涉条纹的间距与波长成正比,则若①光、②光先后通过同一双缝干涉装置,前者得到的条纹比后者的窄,故选项D错误。
12.某同学自己动手利用如图所示器材,观察光的干涉现象。其中,A为单缝屏,B为双缝屏,C为像屏。当他用一束阳光照射到A上时,屏C上并没有出现干涉条纹。他移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因,最大的可能是(　B　)
A.单缝S太窄 B.单缝S太宽
C.S到S1和S2距离不等 D.阳光不能作光源
解析:双缝干涉中单缝的作用是获得线光源,这里观察不到光的干涉现象可能是由于单缝太宽,不能获得线光源,不满足相干条件。故B
正确。
13.(多选)雷达站可探测飞机的速度,在某次测量中,与测速装置连接的计算机屏幕上显示了如图所示的波形,图中P1,P2是测速仪发出的雷达脉冲信号,n1,n2分别是P1,P2由飞机反射回来的信号,则下列说法中正确的是(　AC　)
A.测速仪发出的脉冲频率为1 Hz
B.测速仪接收到的脉冲频率为 Hz
C.测速仪接收到的脉冲频率为 Hz
D.因测速仪接收到的脉冲的频率在增大,故飞机远离测速仪运动
解析:从图看出测速仪发出的脉冲波周期为P1,P2信号之间的时间,即T发=1.0 s,故测速仪发出的脉冲频率为f发==1 Hz,A正确;测速仪接收到的脉冲周期为n1,n2之间的时间,即T收=1.3 s-0.4 s=0.9 s,故测速仪接收到的脉冲波频率为f收== Hz= Hz,故B错误,C正确;测速仪接收到的脉冲波周期减小,故飞机向着测速仪运动,D错误。
14.(多选)为了体现考试的公平公正,有些考场安装了手机信号屏蔽器。该屏蔽器的工作过程是连续不断地以一定的速率从手机通信所使用的频率的低端向高端扫描,在扫描过程中向手机发送一定频率的电磁波信号,使手机不能与基站建立正常的联系,从而对手机通信形成干扰。对于手机信号屏蔽器的工作过程,下列说法中正确的是(　CD　)
A.手机信号屏蔽器是利用静电屏蔽的原理来工作的
B.手机信号屏蔽器工作时基站发出的电磁波不能传播到考场内
C.手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的
D.手机信号屏蔽器发射的电磁波信号可以覆盖各基站发出的电磁波的频率
解析:根据题述手机信号屏蔽器的工作过程可知,手机信号屏蔽器是通过发射电磁波干扰手机工作来达到目的,手机信号屏蔽器发射的电磁波信号可以覆盖各基站发出的电磁波的频率,选项C,D正确。
15.(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验,比普通光源效果更好,图象更清晰.如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况.下列说法正确的是(　AD　)
A.当做单缝实验时,光强分布图如图乙所示
B.当做单缝实验时,光强分布图如图丙所示
C.当做双缝实验时,光强分布图如图乙所示
D.当做双缝实验时,光强分布图如图丙所示
解析:当做单缝实验时,中间是亮条纹,往两侧条纹亮度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布图如题图乙所示,A项正确,B项错误;当做双缝实验时,在光屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布图如题图丙所示,C项错误,D项正确。
16.与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是(　C　)
A.地球上有人用红色激光照射月球
B.太阳照射到地球的红光反射到月球
C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D.太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
解析:月全食的示意图如图所示。月全食发生时,月球处于地球的本影区。从原理上来说,地球上的人不会看到月亮。为什么会看到“红月亮”呢?是因为有一部分太阳光经过地球大气层的折射后,波长较短的蓝紫光大部分被吸收了,而波长较长的红光更多地照向月球表面,所以“红月亮”是地球大气层对太阳光的折射造成的。
月全食是自然现象,小虎看到整个月球是暗红色的,也是自然现象,不是人用红色激光照射的结果,故A错误。月全食时月球在地球的背面,地球反射的光不会照向月球,故B错误。月全食时,太阳光无法直接照到月球,即使照到也不具备发生光的干涉的条件,即使具备发生光的干涉的条件,干涉图样也应该是条纹状的,故D错误。用排除法也应该选C。