烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：光的干涉 衍射 偏振 综合测评（含解析）

光的干涉衍射偏振
1．下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 （ ）
A．甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样
C．丙为红光的干涉图样 D．丁为红光的干涉图样
阅读下列材料，回答下列小题
明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b．
2．如果光束a是蓝光，则光束b可能
A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光
3．已知入射角i=60°，b光在三棱镜中的折射角r=45°，该三棱镜对b光的折射率为
A． B． C． D．
4．某同学分别用a光和b光进行双缝干涉实验，实验装置完全相同．其中图7为b光的干涉条纹，则图所示的条纹中可能是a光的干涉条纹的是
A．B．C．D．
5．若用a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则
A．a光的光子能量大于b光的光子能量
B．用a光照射时光电子的最大初动能大于用b光照射时光电子的最大初动能
C．a光的遏止电压大于b光的遏止电压
D．a光的遏止电压小于b光的遏止电压
6．如图所示是双缝干涉实验，使用波长为600 nm的橙色光照射时，在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻的亮条纹；若用波长为400 nm的紫光重复上述实验，则P0点和P1点形成的明暗条纹情况是
A．P0点和P1点都是亮条纹
B．P0点是亮条纹，P1点是暗条纹
C．橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距
D．若分别用上述两种光通过同一装置做单缝衍射实验，紫光的衍射现象更明显
7．下列现象中属于光的衍射现象的是
A．光在光导纤维中传播
B．马路积水油膜上呈现彩色图样
C．雨后天空彩虹的形成
D．泊松亮斑的形成
8．夜晚,汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼。若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其偏振化方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光照亮的物体。假设所有的汽车前窗和前灯玻璃均按同一要求设计，如下措施中可行的是（ ）
A．前窗玻璃的偏振化方向是竖直的，车灯玻璃的偏振化方向是水平的
B．前窗玻璃和车灯玻璃的偏振化方向都是斜向右上45°
C．前窗玻璃的偏振化方向是斜向右上45°，车灯玻璃的偏振化方向是斜向左上45°
D．前窗玻璃的偏振化方向是竖直的，车灯玻璃的偏振化方向是竖直的
9．在下列情况下，对于发生的光现象描述正确的是（ ）
A．通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的干涉现象
B．光导纤维是利用光从光纤的内芯折射进入外套来完成信息传递的
C．阳光下，水面上的油膜会出现彩色花纹．是光的全反射现象
D．增透膜是利用光的干涉现象来使反射光的强度减至最小的
10．在水下同一深度有两个不同颜色的点光源P、Q，已知P在水面形成的亮斑区域大于Q在水面形成的亮斑区域，以下说法正确的是
A．P光的频率大于Q光的频率
B．P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度
C．P光的临界角大于Q光的临界角
D．同一单缝衍射装置，P光的中央亮纹宽度比Q光的小
11．关于电磁场和电磁波的理论下列说法中错误的是（ ）
A．变化的电场周围产生的磁场一定是变化的
B．变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的
C．由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播
D．光的偏振说明电磁波是横波
12．下列说法正确的是(　　)
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的
B．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
C．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率等于声源发出的频率
D．天然放射现象说明了原子核具有复杂结构
13．下列应用中是利用光的干涉原理的是 ( )
A．增透膜
B．偏振片
C．全息照相
D．在磨制各中镜面或其它精密光学平面时，检查镜面的平整度
E. 切割和焊接金属
14．关于光的干涉现象，下列说法正确的是
A．阳光下看到的彩色肥皂泡是光的干涉现象
B．在双缝干涉中，若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．分别用红光和紫光在同一装置上做双缝干涉实验，用紫光时得到的条纹间距更大
D．全息照相、相机镜头的增透膜都利用了光的干涉原理
15．下列有关光学现象的说法中正确的是(　 　)
A．用光导纤维束传送信息是光的衍射的应用
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象
C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
D．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度
16．下列说法正确的是
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的千涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的千涉现象
E. 不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的
17．激光可以做成很细的光束，这是利用了激光平行度好的性质，激光是_____（填“纵”或“横”）波，在光导纤维中传递信息要比在真空中______（填“快”或“慢”）；
18．（1）如图甲所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s．
①求简谐横波的波长．
②P点的振动 （填“加强”或“减弱”）．
（2）如图乙所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率，AB=BC=8cm，OA=2cm，∠OAB=60°．
①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向．
②第一次的出射点距C cm．
19．用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的距离为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，第1个亮条纹到第10个这条纹的中心间距为22.78mm．求（保留二位有效数字）
①这种单色光的波长λ；
②双缝到第10条亮条纹中心的路程差S．
参考答案
1．B
【解析】
双缝衍射中条纹间距相等，甲乙为双缝衍射图样，丙丁为单缝衍射图样，根据可知红光波长较大，亮纹间距较大，故B正确，ACD错误．
2．D
3．C
4．A
5．D
【解析】
此题综合考查了光的折射定律、光的色散、光的干涉以及光电效应等问题；首先应该从光路图中获取信息；光的折射率越大，频率越大，波长越短，据此分析各个选项.
2．由光路可知，b光的折射程度大于a光，则b光的频率大于a，如果光束a是蓝光，则光束b可能是紫光，故选D.
3．根据 ，可知b光的折射率：，故选C.
4．因b的波长小于a光的波长，则根据 可知，b光的条纹间距大于a光，因干涉条纹是平行等距的，则a光的干涉条纹是A图所示，故选A.
5．因a光的频率小于b光的频率，则a光的光子能量小于b光的光子能量，选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，用a光照射时光电子的最大初动能小于用b光照射时光电子的最大初动能，选项B错误；根据可知，a光的遏止电压小于b光的遏止电压，选项C错误，正确；故乡D.
6．B
【解析】根据出现明暗条纹的条件可知，P0点到双缝的路程差为0，出现明条纹．用600nm的橙色光照射时，在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻的亮条纹，则，解得△x=λ1=600nm，则，可知P1点是暗条纹．故B正确，A错误．因橙光的波长大于紫光，则根据可知，橙光的相邻亮条纹间距大于紫光的相邻亮条纹间距，若分别用上述两种光通过同一装置做单缝衍射实验，橙光的衍射现象更明显，选项CD错误；故选B．
点睛：解决本题的关键知道波峰与波峰或波谷与波谷叠加，振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱．通过该关系知道形成明条纹或暗条纹的条件.
7．D
【解析】光在光导纤维中传播为光的全反射现象，A错误；马路积水上的油膜呈现彩色图样，是因为日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，故B错误；雨后天空出现彩虹属于光的折射现象，故C错误；光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故D正确．
8．B
【解析】如果透振方向是竖直的话，那么回车时，两车的光不能叠加相消，也就是对方车辆的光仍要照到自己，感到眼花．若前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°，则对方车辆的光与自己前窗正好成90度，对方的光就通不过你的前窗射到你的眼，不会发生眼花．故B正确，ABD错误；故选B.
点睛：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．
9．D
【解析】通过狭缝看日光灯可见彩色花纹，是光的衍射现象，选项A错误；光导纤维是利用光从光纤的内芯反射来完成信息传递的，选项B错误；阳光下，水面上的油膜会出现彩色花纹．是光的干涉现象，选项C错误；增透膜是利用光的干涉现象来使反射光的强度减至最小的，选项D正确；故选D.
10．C
【解析】光线从水中射向水面，出射光区域边界上光线恰好发生全反射，由题意可知：P光照亮的水面区域大于Q光，则P的临界角大于Q的临界角，所以由sinC=得知，P的折射率小于Q的折射率，P光的频率也小于Q光的频率．故A错误，C正确；P的折射率小于Q的折射率，由知，P光在水中的速度大于Q的速度．故B错误；由上分析知，P的折射率小于Q的，则P光的波长比Q长，让P光和Q光通过则用同一单缝衍射装置，P光衍射的明显，中央亮条纹宽度比Q光的大．故D错误；故选C.
点睛：在同一深度两光源发光的水面区域不同，从而确定它们的折射率．则可以假设P是红光，Q是紫光，所以利用红光 与紫光的特性做出判断．
11．A
【解析】均匀变化的电场周围产生的磁场是稳定的，选项A错误；变化的磁场周围产生的电场不一定是变化的，可能是稳定的，选项B正确；由电磁波的产生过程可知，电磁波可以在真空中传播，选项C正确；光的偏振说明电磁波是横波，选项D正确；此题选择错误的选项，故选A.
12．AD
【解析】
水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的，选项A正确； 比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项B错误；根据多普勒效应可知，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率大于声源发出的频率，选项C正确； 天然放射现象说明了原子核具有复杂结构，选项D正确；故选AD.
13．ACD
【解析】A、照相机镜头上的增透膜，是利用光的干涉原理，对反射光进行振动减弱，从而导致透射光增加，故A正确；
B、偏振片的基本原理是光的偏振，用的是横波的特点，故B错误；
C、激光全息照相技术拍摄可以记录光的强度、频率和相位，可以还原出立体照片，激光全息照相技术主要是利用激光的相干性特点，与光的干涉有关，故C正确；
D、用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉，故D正确；
E、切割和焊接金属与光的干涉无关，故E错误。
故选：ACD。
14．AD
【解析】肥皂泡上的彩色条纹是肥皂泡内外两个表面反射回的光发生干涉形成的，叫薄膜干涉，A正确；若入射光是白光，像屏上产生的条纹是彩色的干涉条纹，B错误；根据公式：，由于红色光的波长大于紫色光的波长，所以分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，故C错误；照相机镜头表面的增透膜是利用了光的干涉原理，使反射光减弱，增加透射，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，D正确．
15．CD
【解析】用光导纤维束传送信息是光的全反射的应用，选项A错误； 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的色散现象，选项B错误； 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰，选项C正确；根据可得，经过同一双缝所得干涉条纹，因红光的波长大于绿光，则红光条纹宽度大于绿光条纹宽度，选项D正确；故选CD.
16．ADE
【解析】对于同一障碍物，波长越大的光波越容易发生衍射现象，从而绕过障碍物，现象A正确； 白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的色散现象，现象B错误； 红光由空气进入水中，频率不变，颜色不变，波速减小，则波长变短，现象C错误； 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的干涉现象，现象D正确；根据相对论原理可知，不管光源与惯性参考系中的观察者是否存在相对运动，观察者观察到的真空中的光速都是不变的，选项E正确；故选ADE.
17． 横 慢
【解析】激光可以做成很细的光束，这是利用了激光平行度好的性质，激光是横波，在光导纤维中传递信息要比在真空中慢；
18．（1）①1m ②加强
（2）①与CD边成45°角斜向下 ②
【解析】
（1）①由简谐运动的表达式可知，则周期s，波长1m．
②P点距离两波源的路程差为m=,P点是振动加强点．
（2）光路图如图所示，光线在AB、BC边上发生全反射．
设全反射的临界角为C，则，解得C=45°，光线在AB、BC边上的入射角均大于临界角，故在两边上发生全反射，没有光线从棱镜射出．
在CD边上发生折射时，入射角，设折射角为，由可知=45°，结合几何知识可知出射点距离C点的距离为cm．
【考点定位】简谐运动的表达式及其应用，波的干涉，光的反射与折射，全反射．
19．①②
【解析】①根据可得
②双缝到第10条亮条纹中心的路程差