济南济北中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：光的干涉 衍射 偏振 单元测试（含解析）

光的干涉衍射偏振
1．有关偏振和偏振光的下列说法中，正确的有(??? )
A．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振
B．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振
C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光
D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光
2．在拍摄日落水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是(　　)
A．减弱反射光，从而使景物的像更清晰
B．增强反射光，从而使景物的像更清晰
C．增强透射光，从而使景物的像更清晰
D．减弱透射光，从而使景物的像更清晰
3．关于光的杨氏双缝干涉实验，下列说法中正确的（ ）
A．干涉条纹中间是亮条纹，且中间亮条纹比两侧的亮条纹都宽
B．千涉条纹的间距与人射光的频率成正比
C．干涉条纹的间距与光屏到双缝的距离成正比
D．千涉条纹的间距与双缝的间隔成正比
4．如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，下列说法中正确的是（ ）
A．a种色光为紫光
B．在三棱镜中a光的传播速度最大
C．在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最大
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，屏上最终只有a光
5．在下面几种有关光的现象中，不属于光的干涉的是 ( )
A．在水面的油膜上看到彩色花纹
B．通过游标卡尺两测脚间的狭缝，观看与狭缝平行的线光源时，看到彩色条纹
C．光通过照相机镜头上的增透膜
D．白光通过双缝后，在光屏上出现彩色条纹
6．在光的双缝干涉实验中，在双缝后面放置两个偏振片，若两个偏振片的透振方向相互垂直，则下列说法正确的是( )
A．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度减弱? B．光屏上仍有干涉条纹，但条纹的亮度增强
C．光屏上的干涉条纹消失，但仍有光射到光屏上 D．光屏上的干涉条纹消失，且光屏上一黑暗
7．如图甲所示，水波传到两板间的空隙发生了明显的衍射，若不改变小孔的尺寸，只改变挡板的位置或方向，如图乙中的（a）、（b）、（c）、（d），则下列判断正确的是（ ）
A．只有（a）能发生明显衍射
B．只有（a）（b）能发生明显衍射
C．（a）、（b）、（c）、（d）均能发生明显衍射
D．（a）、（b）、（c）、（d）均不能发生明显衍射
8．对于双缝干涉实验现象，除给定因素外其它不变，下列说法正确的是（ ）
A．两缝间距越小条纹间距越小
B．光屏离双缝越远条纹间距越小
C．?七色光中，用红光做实验时条纹间距最大
D．用白光做双缝干涉实验得到的是黑白相间的条纹
9．让自然光通过偏振片P，并以光的传播方向为轴旋转偏振片，下列说法正确的是（ ）
A．透射光的强度时强时弱? B．透射光的强度不变
C．透射光是一种偏振光? D．透射光是一种相干光源
10．下列现象中不属于干涉现象的是（ ）
A．涂有增透膜的照相机镜头是淡紫色 B．白光通过三棱镜后出现色散
C．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹? D．下雨后加油站旁边的积水上面的油污是彩色的
11．如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光．则
A．玻璃对a、b光的折射率满足na>nb
B．a、b光在玻璃中的传播速度满足va>vb
C．逐渐增大入射角，a光将先消失
D．分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离a光大于b光
12．以下说法中正确的是（?? ）
A．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用????
B．β衰变所放出的电子来自原子核外
C．γ射线是一种波长很短的电磁波???????????????????????????
D．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
13．关于下面四幅图所对应的光学现象，下列说法正确的是（ ）
A．甲图可能是单色光形成的双缝干涉图样
B．在乙漫画中，由于光的折射，岸上的人看到的鱼比鱼的实际位置要浅一些
C．丙图为一束由红光、紫光组成的复色光c射入半球形玻璃体后分成光束a、b的光路图，可知其中a光为红光
D．若丁图是光从空气射入玻璃中时的光路图，则其入射角是60°
14．下列说法正确的是（?? ）
A．如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小的平方根成正比，且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动
B．含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散
C．向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法熟称“彩超”
D．狭义相对论表明物体运动时的质量总是要小于其静止时的质量
E.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射
15．如图所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．
16．光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些________的条纹，中央条纹最________、最________，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越_________，亮度越________．
17．在观察光的干涉现象的实验中，将两刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按图所示的方法，让激光束通过自制的双缝．
①保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________（选填“越大”或“越小”）；
②在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用 不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验时屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________（选填“大”或“小”）．
18．五一期间，有同学准备观看3D电影《泰坦尼克号》，观看3D电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜是利用了光的什么原理？
19．在拍摄日落时水面下的景物时，应在照相机镜头前装一个偏振片，其目的是什么？
20．激光是一种人造光，其主要特点有哪些？
参考答案
1．D
【解析】
机械波中的横波能发生偏振，A错误；能发生偏振现象的波一定是横波，B正确；由光源直接发出的自然光一般是非偏振光，但经过反射的光一般为偏振光，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光，C错误，D正确．
【名师点睛】本题的易错点是知道光源发出的光是非偏振光，但不知道我们看到的大部分光都是经过了反射的，而反射光线一般为偏振光．
2．A
【解析】
由于反射光的干涉，景物的像常常比较模糊，装上偏振片的目的是减弱反射光，且透振方向与反射光的振动方向垂直，但不能增强透射光．故选A.
3．C
【解析】
干涉条纹中间是亮条纹，且各个条纹都是平行等距的，选项A错误；根据 可知，干涉条纹的间距与入射光的频率f成反比，与光屏到双缝的距离l成正比，与双缝的间隔d成反比，选项C正确，BD错误；故选C.
【点睛】
本题关键根据双缝干涉条纹间距公式分析，要明确公式中的各个物理量的含义，知道波长与频率的关系．
4．B
【解析】
A．因为紫光的折射率最大，故c为紫光，选项A错误；
B．因为a光为黄光，折射率最小，根据可知，在三棱镜中a光的传播速度最大，选项B正确；
C．c光的频率最大，故波长最小，根据可知，在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最小，选项C错误；
D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，三种光在AC面上的入射角变大，因为∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，故ab两种光先后在AC面发生全反射，而c光不能发生全反射，故从AC面射出的只有c光，故屏上最终只有c光，选项D错误；
故选B。
5．B
【解析】
在水面的油膜上看到彩色花纹是油膜上下表面反射的两列波发生干涉，则A是干涉；通过游标卡尺两测脚间的狭缝，观看与狭缝平行的线光源时，看到彩色条纹是光的衍射，则B不是干涉；光通过照相机镜头上的增透膜是增透膜前后表面反射的光发生干涉，则C是干涉；白光通过双缝后，在光屏上出现彩色条纹是双缝干涉，则D是干涉．本题选不属于干涉的，故选B.
6．D
【解析】
因为两个偏振片的透振方向相互垂直，所以光屏上将无光射到，干涉条纹消失，光屏上一黑暗，故D正确，ABC错误；
故选D.
7．C
【解析】
波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长小得多，不论图乙中的（a）、（b）、（c）、（d）挡板位置如何改变，由于小孔的尺寸不变，则明显的衍射条件满足，因此会发生明显的衍射现象，故C正确，ABD错误．
故选C．
【点睛】
波绕过障碍物继续传播的现象即波的衍射，能发生明显的衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长小得多．
8．C
【解析】
【详解】
A．由双缝干涉的条纹间距公式△x=λ知条纹间距与波长成正比，与双缝间距d成反比；由公式可知，两缝间距d越小，条纹间距越大，故A错误；
B．光屏离双缝越远短，则条纹间距越大，故B错误；
C．七色光中红光波长最长，故条纹间距最大，故C正确；
D．白光含有七种波长的光，发生干涉后条纹间距不同，故得到彩色条纹，故D错误．
故选C．
【点睛】
该题考查了条纹间距公式△x=λ的应用，要熟练记忆此公式．并且要知道七种色光的波长关系．
9．C
【解析】
偏振片对光不可能是百分百透射的，因此就会阻碍一部分自然光，使强度减小，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过，透射光不是一种相干光源．
【详解】
A．因自然光在各个方向上振动的光是相同的，因此透射光的强度是一样的；A错误；
B．偏振片对光不可能是百分百透射的，因此就会阻碍一部分自然光，使强度减小，B错误；
C．自然光通过偏振片P之后，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过，C正确；
D．自然光的光谱很多，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光不是一种相干光源，D错误；
故选C．
10．B
【解析】
【详解】
A．涂有增透膜的照相机镜头是淡紫色，这是由于薄膜干涉造成的，故A不符合题意；
B．白光通过三棱镜后出现色散是光的色散，不是光的干涉，故B符合题意；
C．阳光下肥皂泡上呈现彩色条纹属于光的薄膜干涉现象，故C不符合题意；
D．下雨后加油站旁边的积水上面的油污是彩色的属于光的薄膜干涉现象，故D不符合题意；故选B．
【点睛】
本题考查光的干涉现象，且现实生活中有很多与光有关的现象，平时要注意多观察，多思考，并用所学光学知识去解释观察到的光学现象，这能提高我们运用所学知识解决实际问题的能力．
11．A
【解析】
A、由图可知a光偏折程度大，则玻璃对a光的折射率大，a光的频率较大，故A正确．B、a光的折射率大，则根据光速公式，知b光在该玻璃中的传播速度比a大，故B错误．C、由分析知，a光的临界角比b光的小，则让该复色光从玻璃射向空气，逐渐增大入射角，a光的入射角先达到临界角，则a光先发生全反射，折射光线消失，但产生反射光线，故C错误．D、a光的频率大，波长短，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，可知a光形成的干涉条纹间距比b光的小，故D错误．故选A．
【点睛】
解决本题的关键在于根据光的偏折程度分析折射率的大小，掌握光的频率、波长、传播速度与折射率、临界角的关系，并能熟练运用.
12．C
【解析】
照相机镜头表面的镀膜是光的干涉现象的应用，选项A错误； β衰变所放出的电子来自原子核内的中子转化为质子时放出的，选项B错误； γ射线是一种波长很短的电磁波，选项C正确； 放射性元素的半衰期随温度的升高不发生改变，选项D错误；故选C.
13．BD
【解析】
图甲的中央条纹宽，是单缝衍射的图样，A错误；光从空气射入水中发生折射时，入射角大于折射角，岸上的人看到的鱼比鱼的实际位置要浅一些，B正确；紫光的折射率比红光大，相同入射角，当光从玻璃射入空气时，紫光的折射角大，a光束是紫光，b光束是红光，C错误；光从玻璃射入空气里时入射角小于折射角，故其入射角是30°，D正确．
14．BCE
【解析】
【分析】
简谐运动的动力学条件是F=-kx；光在干涉、衍射及折射时都可以发生色散；彩超利用多普勒效应原理；根据相对论分析静止质量和运动质量的关系；泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃种的气泡看起来特别明亮是光的全反射．
【详解】
简谐运动的动力学条件是：F=-kx；即回复力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置；故A错误；多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，光在干涉、衍射及折射时都可以将复合光进入分解，故B正确；测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，是利用多普勒效应原理，故C正确；当由相对论质量公式可知，当物体的速度很大时，其运动时的质量明显大于静止时的质量，故D错误．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射，故E正确．故选BCE．
【点睛】
考查简谐运动的回复力与位移的关系，掌握多普勒效应原理，理解干涉、衍射及折射对复合光的分解的原理，认识运动的质量与静止的质量的关系，关键要熟悉教材，牢记这些基本概念和基本规律．
15．衍射 小于
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]．A中出现明暗相间的条纹，是衍射现象，B中出现圆形亮斑．只有障碍物或孔的尺寸比光波波长小或跟波长相差不多时，才能发生明显的衍射现象．题图A是光的衍射图样，由于光波波长很短，约在10-7 m数量级上，所以题图A对应的圆孔的孔径比题图B所对应的圆孔的孔径小．题图B的形成可以用光的直线传播解释．
16．明暗相间 亮 宽 小 低
【解析】
【分析】
【详解】
光通过单缝发生衍射时，衍射条纹是一些明暗相间的条纹，中央条纹最亮、最宽，离中央条纹越远，亮条纹的宽度越小，亮度越低．
17．越大 小
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]．保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙d越小，由△x=λ可知，屏上明暗相间的条纹间距越大．
②[2]．在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，蓝光的波长λ比红光的波长短，由△x=λ可知，用蓝色光做实验时屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时小．
【点睛】
解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式，了解公式△x=λ个物理量的含义，会应用该公式进行相关的计算和定性的分析．
18．光的偏振原理
【解析】
3D电源在放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜是利用了光的偏振原理．
偏振光具有的性质是光子的振动具有方向性．当两个偏振片的偏振方向夹角增大时，透射光的强度减弱．
19．其目的是减弱反射光，使景物的像清晰
【解析】
【分析】
在照相机镜头前装上一个偏振滤光片，利用光的偏振原理，当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过．拍摄日落时水下景物时为了使照片清楚，则要过滤掉水面的反射光，所以让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直．
【详解】
当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过．拍摄日落时水下景物时为了使照片清楚，则要过滤掉水面的反射光，所以让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，从而减弱反射光，使景物的像清晰．
20．相干性好、平行度好、亮度高
【解析】
【详解】
激光主要特点：相干性好、平行度好、亮度高．