山东省古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：光的干涉 衍射 偏振 章末复习题（含解析）

光的干涉衍射偏振
1．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，下列说法正确的是
A．若增大入射角i，则b光最先消失
B．在该三棱镜中a光波速小于b光
C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高
2．根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：
①闻其声而不见其人
②夏天雷雨后路面上油膜呈现彩色
③当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；
④观众在看立体电影时要戴上特质的眼睛，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感；
这些物理现象分别属于波的
A．折射、干涉、多普勒效率、偏振
B．干涉、衍射、偏振、多普勒效应
C．衍射、偏振、折射、多普勒效应
D．衍射、干涉、多普勒效应、偏振
3．关于光，下列说法正确的是（ ）
A．光在水中的传播速度大于在空气中的传播速度
B．树荫下的太阳光班大多成圆形是因为光的衍射
C．透过竖直放置的肥皂膜看竖直的日光灯，能看到彩色干涉条纹
D．当光在水面上发生反射时，反射光是偏振光
4．下列有关电磁场与电磁波的说法，正确的是（ ）
A．变化的磁场一定产生变化的电场
B．电磁波的传播不需要介质
C．只有高温物体才能向外辐射红外线
D．电磁波不能产生干涉、衍射现象
5．图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样．下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ）
A．真空中，a光的频率比较大
B．同一介质中，a光传播的速度大
C．a光光子能量比较大
D．同一介质对a光折射率大
6．如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光．比较a、b、c三束光，可知
A．当它们在真空中传播时，c光的波长最大
B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大
C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最小
D．对同一双缝干涉装置，a光干涉条纹之间的距离最小
7．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上绿色滤光片后
A．干涉条纹消失
B．彩色条纹中的绿色条纹消失
C．中央条纹变成暗条纹
D．中央条纹变成绿色
8．下列说法正确的是（　　）
A．变化的磁场产生稳定的电场，变化的电场可产生稳定的磁场
B．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯可看到彩色条纹，这是光的折射现象，
C．通过测定超声波被血流反射回来其 频率的变化可测血流速度，这是利用了多普勒效应
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
9．如图所示，直角玻璃三棱镜顶角为，有、两种不同颜色的单色光沿同一方向垂直边射向玻璃棱镜，但仅有光从面射出．对于、两种光，下列说法正确的是（ ）
A．、两束光相比较，在真空中光的波长较长
B．、两束光相比较，在玻璃中光的波长较长
C．、两束光相比较，光更容易产生明显的衍射现象
D．分别用、光通过同一装置做双缝干涉实验，光的干涉条纹间距较小
10．下列说法正确的是（ ）
A．机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B．泊松亮斑的形成是光的行射的结果
C．在打磨精密光学平面时，可以利用干涉法检查平面的中整程度
D．光的偏振现象可以说明光是横波
E.用同一装置做光的双缝干沙实验时，波长越大相邻的干涉条纹间距越小
11．关于波的现象，下列说法正确的有（ ）
A．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化
B．光波从空气中进入水中后，更容易发生衍射
C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低
D．电磁波具有偏振现象
12．下列说法正确的是
A．泊松亮斑是指用光穿过不透明的圆盘中心小孔时在阴影的中心出现一个亮斑
B．在双缝干涉实验中，同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距更小
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响
D．根据多普勒效应可以测量出其他星系向着还是远离地球运动的速率
13．下列说法正确的是(　　)
A．有雾的时候，离红绿灯较远时看红绿灯，红灯比绿灯清楚些，这是因为红光比绿光的波长要长，容易发生衍射，在雾气中传播得比绿光远的缘故
B．电视里看到滑雪运动员戴的防护眼镜是黄色的，这是因为镜片的表面涂了一层增透膜的缘故
C．观看立体电影的3D眼镜，利用了光的偏振原理
D．白光通过三棱镜发生色散的原因是因为不同色光在三棱镜中的折射率不一样
14．把一个上表面是平面下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹（　　）
A．圆环状条纹是光经凸透镜上下两个玻璃表面之间反射引起的千涉造成的
B．圆环状条纹是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的
C．如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其它条件保持不变，观察到的圆环亮纹间距变大
D．如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，观察到的圆环亮纹间距变小
15．利用图示装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是（ ）

A．将滤光片由红色的换成蓝色的，干涉条纹间距变窄
B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C．换一个两缝之间距离较小的双缝，干涉条纹间距变宽
D．将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽
16．下列说法正确的是（ ）
A．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小
D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光
E.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
17．一般认为激光器发出的是频率为的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δ (也称频率宽度)，其中 + Δ， 和-Δ分别记为“上限频率”和“下限频率”．如图所示，某红宝石激光器发出的激光（其“上限频率”和“下限频率”对应的分别记为a光和b光）由空气斜射到平行液膜的上表面，射入时与液膜上表面成θ角．则下列说法正确的是（ ）
A．逐渐减小θ角，a光在液膜下表面先发生全反射
B．a光从下表面射出时与入射光线间偏移的距离较大
C．b光更容易发生明显的衍射现象
D．相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较小
18．如图，三角形ABC为某种透明均匀介质制成的直角三棱镜的横截面，∠A＝30°，BC边长为d，—束包含a、b两种单色光的细光束平行于AC边照射到AB边的某点，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光，a单色光经面AC反射后垂直于BC边中点射出．光在真空中传播速度为c．下列结论正确的是____（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分．选对3个得5分，选错1个扣3个，最低得分0分）．
A．在该介质中．单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大
B．单色光a在介质中发生全反射的临界角为C，且sinC＝
C．若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置．单色光a的条纹间距比单色光b的小
D．光从该介质射向空气中．单色光a的临界角比单色光b的临界角大
E.单色光a在三棱镜中的传播时间为
19．让一束光线沿半径方向射向半圆形玻璃砖，结果在玻璃砖底面上的人射角为θ，经折射后射出分为a、b两束光线．由此可以判定：
(1)在玻璃中，a光的传播速度________b光的传播速度(填“大于”、“小于”或“等于")；
(2)若改变光束的人射方向使0角逐渐变大，则折射光线________首先消失(填“a”、或“b”)；
(3)分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的千涉条纹间距_______b光的干涉条纹间距(填“大于”、“小于”或“等于”)．
20．如图(甲)是用“双缝干涉测量光的波长”实验设备实物图．
(1)已知单缝与双缝间的距离,双缝与屏的距离,双缝间距．用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心(如图(乙)所示),记下此时手轮上的读数______,转动测量头,使分划板中心刻线对准第4条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数，如图(丙)所示．则该光被的波长为_____． (保留两位有效数字)
(2)若在调节过程中观察到如右图(丁)所示的千涉条纹,则出现这种现象的原因是______
A．单缝与双缝不平行
B．单缝与双缝的距离太近
C．设备安装时,没有调节光源的高度,使光线把整个光屏都照亮
参考答案
1．C
【解析】
A、根据折射率定义公式，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，若增大入射角i，在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A错误．B、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb，根据分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故B错误. C、a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a光条纹间距大于b光条纹间距，故C正确．D、光线a的折射率较小，频率较低；根据，则a光光子能量较小，则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小，根据qUc=Ekm，则a光的遏止电压低，故D错误．故选C．
【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系．
2．D
【解析】
①“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；②雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；④观众用偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图象，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉．这就是立体电影的原理．综上各结论可知选D．
【点睛】本题考查了光的各种性质；无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应频率即发生变化.
3．D
【解析】
A．根据折射率的概念，v=c/n，n为水的折射率，大于1，光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度，故A错误；
B．树荫下的太阳光班大多成圆形是太阳通过小孔在地上成的像，是因为光的直线传播，故B错误；
C．透过竖直放置的肥皂膜看水平放置的日光灯，能看到彩色干涉条纹，这是薄膜干涉，故C错误；
D．光在水面上发生反射时，反射光是偏振光，故D正确．
故选：D
4．B
【解析】
A. 非均匀变化的磁场产生非均匀变化的电场，而均匀变化的磁场产生稳定的电场．所以变化的磁场周围一定产生电场，变化的电场周围一定产生磁场，但不一定变化．故A错误；
B. 变化的磁场周围产生电场，变化的电场周围产生磁场，由近及远向外传播，形成电磁波，所以电磁波的传播不需要介质，故B正确；
C. 任何温度的物体都能向外辐射红外线，温度越高，辐射红外线越强，故C错误；
D. 干涉、衍射现象是波特有的性质，也能产生干涉、衍射现象，故D错误．
故选B.
5．B
【解析】
A、a光照射产生的条纹间距大于b光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式知，a光的波长大于b光的波长，A正确．B、由结合波长关系知a光的频率小于b光的频率，而可得a光光子能量比较小，B错误．C、D、由可知a光的频率小，折射率小，则波速较大，即两种光在同一介质中的传播速度满足，C正确、D错误.故选AC.
【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式，以及知道波长、频率的大小关系，注意光电效应方程的内容．
6．C
【解析】
A．由光路图可知，c光的偏转程度最大，则c光的折射率最大，频率最大，根据知，c光的波长最小，故A错误；
B．c光的折射率最大，根据知，c光在玻璃中传播的速度最小，故B错误；
C．根据知，c光的折射率最大，则c光发生全反射的临界角最小，故C正确；
D．?a光的频率最小，则波长最长，根据知，a光干涉条纹之间的距离最大，故D错误；
故选C．
【点睛】
根据光线的偏折程度比较出各种色光的折射率，从而得出频率的大小，根据得出波长的大小，根据比较在三棱镜中的传播速度大小，根据比较发生全反射的临界角大小；根据波长的大小，结合比较干涉条纹间的间距大小．
7．D
【解析】
【详解】
在光源与单缝之间加上绿色滤光片，只能透过绿光，则能发生干涉，中央条纹变成绿色，故D正确，ABC错误；
故选D．
8．C
【解析】
A．均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场可产生稳定的磁场，选项A错误；
B．透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯可看到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B错误；
C．通过测定超声波被血流反射回来其 频率的变化可测血流速度，这是利用了多普勒效应，选项C错误；
D．光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误。
故选C。
9．BCD
【解析】
由题意可知，有a、b两种单色光组成的复色光从玻璃射向空气的过程中，a光先发生了全反射，说明a光的临界角C较小，根据，可知，在同一介质中，a光比b光的折射率大．折射率大的波长小，故b光的波长较大，b光更容易发生衍射现象，A错误，BC正确；根据双缝干涉条纹间距，可知，a光的条纹间距较小，D正确；
故本题选BCD
10．BCD
【解析】
【详解】
A.机械波依赖于介才能传播，而电磁波不需要介质，故A错误；
B..泊松亮斑的形成是光的行射的结果，故B正确；
C.薄膜干涉可以用来检查工件的平整程度在打磨精密光学平面时，可以利用干涉法检查平面的平整程度，故C正确；
D.光的偏振现象可以说明光是横波，故D正确；
E.根据可得，用同一装置做光的双缝干沙实验时，波长越大相邻的干涉条纹间距越大，故E错误。
故选择BCD。
11．AD
【解析】
波从一种介质进入另一种介质时，波长与波速会变化，而频率不会发生变化，故A正确；光波从空气进入水中后波速变小，根据v=λf，可知，波长变小，因此不容易发生衍射，故B错误；波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，故C错误；电磁波是横波，则能发生偏振现象，故D正确；故选AD．
点睛：考查光的折射与衍射现象，注意频率的不变，而波长与波速成正比，理解多普勒效应现象，掌握电磁波是横波，注意v=λf公式适用一切波．
12．CD
【解析】
泊松亮斑是指光照射不透明的圆盘时阴影的中心出现一个亮斑，选项A错误；红光的波长大于紫光，则在双缝干涉实验中，根据可知，同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距更大，选项B错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响，选项C正确；根据多普勒效应可以测量出其他星系向着还是远离地球运动的速率，选项D正确；故选CD.
13．ACD
【解析】
A．红光比绿光的波长长，波长越长，越容易发生衍射，在雾气中红光传播得比绿光远，故A正确；
B．滑雪场光线反射厉害，运动员为了保护眼睛，要戴上涂有增反膜的眼镜，故B错误；
C．3D眼镜是由偏振轴互相垂直的两片偏光镜组成，分别接收两个置有偏振轴互相垂直的偏振镜的放映镜头放出的影片，形成立体效果，故C正确；
D．不同颜色的光在三棱镜中的折射率不一样，白光进入和离开三棱镜时，折射角不同，发生了色散，故D正确；
故选：ACD
14．BC
【解析】
【详解】
牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于两个玻璃表面之间的空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，而条纹宽窄的差异，则是空气膜变化率的不同所导致的：变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，从而是条纹看起来更窄。这里应该结合劈尖的知识去理解：越陡，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄；若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大；如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，观察到的圆环亮纹间距变大；综上所述，选项BC正确，AD错误。
故选BC。
点睛：此题要理解牛顿环的产生机理：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。使牛顿环的曲率半径越大，相同的水平距离使空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大。
15．AC
【解析】
【详解】
A．将滤光片由红色的换成蓝色的，波长变短，根据双缝干涉条纹的间距公式知条纹间距变窄，故A正确；
B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故B错误；
C．换一个两缝之间距离较小的双缝，d变小，根据双缝干涉条纹的间距公式知干涉条纹间距变宽，故C正确；
D．将屏移近双缝，L变小，根据双缝干涉条纹的间距公式知条纹间距减小，故D错误；
故选AC．
【点睛】
根据双缝干涉条纹的间距公式比较干涉条纹的间距变化．
16．BCE
【解析】
【详解】
A．雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生色散形成的，选项A错误；
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，选项B正确；
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，因紫光的波长小于红光，根据可知，则相邻亮条纹间距一定变小，选项C正确；
D．用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用紫外线的荧光效应，选项D错误；
E．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播，选项E正确；
故选BCE。
17．BC
【解析】
试题分析：频率越大，介质对这种色光的折射率越大，通过平行液膜后侧移越大；根据光路可逆性分析光线能否在液膜下表面发生全反射；波长越大，波动性越强，越容易发生衍射现象；干涉条纹的间距与波长成正比．
由于平行液膜的上表面与下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路的可逆性得知，两种光都不可能在液膜下表面发生全反射，A错误；a光的频率大于b光的频率，液膜对a光的折射率大于对b光的折射率，则a光通过平行液膜后偏移的距离较大，B正确；a光的频率大于b光的频率，由波速公式得知，b光的波长大于a光的波长，b光的波动性较强，更容易发生明显的衍射现象，C正确；干涉条纹的间距与波长成正比．所以相同装置做双缝干涉实验，b光产生的干涉条纹间距较大，D错误．
18．BCE
【解析】
【分析】
【详解】
根据图象的偏折程度可知，a光的折射率大于b光的折射率，根据可知，在该介质中．单色光a的传播速度比单色光b的传播速度小，所以A错误．根据几何知识可知，，所以,B正确．因为，所以，再根据
，可得单色光a的条纹间距比单色光b的小，所以C正确．因为，所以光从该介质射向空气中．单色光a的临界角比单色光b的临界角小，D错误．单色光a在三棱镜中的传播路程为，，所以传播时间为，所以E正确．故选择BCE.
【点睛】
先根据偏折程度得到折射率的关系，再结合几何知识计算出a的折射率，结合
，，，以及几何知识得到结论．
19．小于 a 小于
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．光线a的偏折程度大，根据折射定律公式，θ是入射角，r是折射角，可知a光的折射率大；再根据公式v=c/n，知a光在玻璃中的传播速度小；
（2）[2]．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90°，故a光先发生全反射，折射光线先消失；
（3）[3]．光线a在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式△x=λ，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距；
点睛：本题综合考查了光的折射、全反射和干涉，关键是记住几个公式：折射率定义公式、光速公式v=c/n、双缝干涉条纹间距公式△x=λ．要注意公式的条件条件是光从真空射入介质折射．
20．
【解析】
【详解】
（1）手轮测量装置为螺旋测微器，第一条读数为2mm+19.2×0.01mm=2.192mm，第4条读数为7.5mm+37.0×0.01mm=7.870mm．根据，，代入数据得：m
（2）分析可知，出现丁图原因为光路调节中，没有调节好光源得高度，导致光路不正．故C正确，AB错误。