山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：光的干涉 衍射 偏振 单元复习题（含解析）

光的干涉衍射偏振
1．如图所示，把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖．让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹间距变窄
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光一侧
2．对光现象的认识，下列说法中正确的是．（ ）
A．光的色散现象都是由光的干涉引起的
B．光导纤维导光主要应用了光的干涉原理
C．光的衍射现象表明光不沿直线传播
D．光的偏振现象说明了光是一种纵波．
3．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是(　　)
A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
B．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
C．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹
4．a、b两种色光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样分别如图中的甲、乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．让a、b色光通过相同的单缝衍射实验装置，衍射图样中，中央亮纹a光较b光宽
B．让a、b色光通过相同的单缝衍射实验装置，衍射图样中，中央亮纹b光较a光宽
C．由于a光的波长较b光长，所以它们在真空中的传播速度a光较大
D．虽然b光的频率较a光高，但它们在同种介质中的传播速度一样大
5． 下列四种现象中与光的干涉有关的是
A．雨后空中出现彩虹 B．肥皂泡的表面呈现彩色
C．拍照时在镜头前加偏振片 D．用门镜扩大观察视野
6．如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO'与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，进入玻璃砖后两束光相交于图中的P点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽
D．同时增大入射角（入射角始终小于90°），则a光在下表面先发生全反射
7．下列说法中正确的是（ ）
A．用光导纤维束传送图象信息，这是利用光的衍射现象
B．立体电影利用的是光的偏振现象
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
D．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互加强
8．下列说法正确的是_______________
A．观测到某星球上A元素发出的光的频率大于地球上A元素发出的光的频率，则该星球正在靠近地球
B．自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同
C．在岸边观察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的要浅一些
D．若红光由玻璃进入真空时的全反射临界角为C，则红光在玻璃中的传播速度与真空中光速的比值为
E.若红光由真空进入折射率为n的介质中，则红光在介质中的波长与其在真空中的波长比值为n
9．下列说法正确的有( )
A．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
B．相对论理论认为空间和时间与物质的运动状态无关
C．声波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小
D．在光的双缝干涉实验中，若只将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变窄
10．下列关于电磁波和光学说法中正确的是
A．光波不能产生多普勒效应
B．电子表的液晶显示利用了光的偏振现象
C．光通过小孔发生衍射时，随着小孔直径的减小，屏幕上中央亮条纹的直径也减小
D．光在肥皂液薄膜上产生干涉条纹是由于光在薄膜两个表面反射波叠加的结果
11．下列说法正确的是_______
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
B．在双缝干涉实验中条纹变宽,可能是将入射光由绿光变为红光造成的
C．光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中,红光的折射角大于紫光的折射角
E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中,若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角,A光先发生全反射
12．关于红光和紫光的比较，下列说法正确的是_______
A．红光在真空中的速度大于紫光在真空中的速度
B．同一种介质对红光的折射率小于对紫光的折射率
C．从玻璃到空气发生全反射时，红光的临界角大于紫光的临界角
D．在同一介质中，红光的波长大于紫光的波长
E.在同一杨氏双缝干涉装置中，红光的条纹间距小于紫光的条纹间距
13．下列选项与多普勒效应有关的是( )
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆进行的速度
14．一束白光通过三棱镜折射后，在屏上形成了彩色光带，可知
A．红光最先穿过棱镜 B．紫光最先穿过棱镜
C．红光的偏折角度度最大 D．紫光的偏折角度最大
15．下列说法正确的是_____
A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的距离，干涉条纹间距也增大
B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片，可以使景像更清晰，这是利用了光的偏振原理
C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短了
D．用光照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光效应
E.太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带
16．关于光现象及其应用，下列说法正确的是________．
A．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象
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小玻璃表面反射光的强度
D．当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率低于声源的频率
E.一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
17．下列说法中正确的是
A．光的偏振现象说明光波是横波，但并非所有的波都能发生偏振现象
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
C．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是因为玻璃三棱镜吸收了白光中的一些色光
D．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁
18．在双缝干涉实验中，用波长为630nm的红光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。已知双缝到屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间距的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为__________mm。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的一项方法是______________
A．增大双缝间距
B．增大双缝到屏幕的距离
C．将光源向原离双缝的位置移动
D．将光源向靠近双缝的位置移动
19．如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于旋转的光屏，沿方向不断移动光屏，可以屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是_________．
A．A光的频率比B光的频率高
B．A光比B光更容易发生的衍射现象
C．在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度小
D．光线在该玻璃体中射出时，发生全反射时A光的临界角大于B光的临界角
E.用同一双缝干涉实验装置分别用A、B光做实验，A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距
20．如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到的现象是______．这是光的偏振现象，这个实验表明_____．
参考答案
1．D
【解析】
从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的；
A、是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，且条纹间距都相等；故A错误；
B、条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
C、当将上玻璃板平行上移，条纹间距不变，故C错误；
D、薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D正确；
故选D．
2．C
【解析】
光的色散可能由光的干涉引起，也可能是光的折射引起的，故A错误；光导纤维应用了光的全反射，故B错误；衍射现象说明光具有波动性，光不沿直线传播，故C正确；光的偏振现象说明光是一种横波，故D错误．所以C正确，ABD错误．
3．B
【解析】
频率为的单色光的波长，频率为的单色光的波，因为，可知用频率为的单色光照射时，P点出现明条纹．因为，用频率为的单色光照射时，P点出现暗条纹．故B正确，ACD错误；故选B．
【点睛】
双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．
4．A
【解析】根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x= λ可得在其它条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知a光的波长大于b光的波长；让a、b色光通过相同的单缝衍射实验装置，衍射图样中，波长越长的条纹间距越宽，因此中央亮纹a光较b光宽，故A正确，B错误；因a光的波长大于b光的波长，则a光的频率小于b光的频率，但在真空中a的速度等于b的速度，故CD错误；故选A．
点睛：考查光的干涉条纹公式的内容，掌握干涉相邻条纹间距公式的关系，理解所有单色光在真空中传播速度均相等，注意确定两光波长的长短是解题的关键．
5．B
【解析】
雨后空中出现彩虹是光的色散，是折射现象；肥皂泡的表面呈现彩色是光的干涉现象；拍照时在镜头前加偏振片是光的偏振现象；用门镜扩大观察视野是光的折射现象；故选B.
6．C
【解析】
A、所有色光在真空中传播速度都相同，都是，故A错误；
B、由图看出a的折射角大，入射角相等，由折射定律知，玻璃对a光的折射率小，由分析可知a光在玻璃中传播速度大，故选项B错误；
C、a光的折射率小，频率小，波长长，由公式知，干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽，故C正确；
D、a光射到下表面时，入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性原理得知，光线一定从下表面射出，不可能发生全反射，故D错误．
点睛：根据光路图正确判断光的折射率大小，然后根据折射率、波长、频率、光速等之间的关系进行求解，这些知识点是对学生的基本要求，平时要加强练习．
7．B
【解析】
在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象．故A错误．立体电影是应用了光的偏振现象．故B正确．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射现象．故C错误．照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱．故D错误．故选B．
【点睛】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，立体电影是应用了光的偏振现象，眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射现象，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和玻璃表面反射的光相互减弱．
8．ABD
【解析】
A、根据多普勒效应可知观测到某星球上A元素发出的光的频率大于地球上A元素发出的光的频率，则该星球正在靠近地球，故A正确；
B、自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同，故B正确；
C、在岸边观察水中的鱼，根据光的折射定律可知鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故C错误；
D、根据，则红光在玻璃中的传播速度与真空中光速的比值为，故D正确；
E、根据，则有红光在介质中的波长与其在真空中的波长比值为，故E错误；
故选ABD．
9．AD
【解析】激光全息照相是利用了激光相干性好，获得两频率相同的光，从而进行光的干涉，故A正确；相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，长度缩短，时间变长，故B错误；声波频率的大小取决于产生声波的振源频率，C错误；在光的双缝干涉实验中，条纹的间距与波长成正比，绿光的波长比紫光的波长长，所以将入射光由紫光改为绿光时条纹间距变窄，故D正确．
10．BD
【解析】
任何波都能产生多普勒效应，选项A错误；电子表的液晶显示利用了光的偏振现象，选项B正确；光通过小孔发生衍射时，随着小孔直径的减小，衍射现象更加明显，则屏幕上中央亮条纹的直径会增大，选项C错误；光在肥皂液薄膜上产生干涉条纹是由于光在薄膜两个表面反射波叠加的结果，选项D正确；故选BD.
11．BDE
【解析】
【分析】
【详解】
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，故A错误；
B．根据光的干涉条纹间距公式，可知，当在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的，因红光的波长比绿光长，故B正确；
C．光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故C错误；
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，根据光的折射定律可知，红光的折射率小于紫光，因此红光偏折程度小，那么红光的折射角大于紫光的折射角，故D正确；
E．A光的频率大于B光的频率，则有A光的折射率较大，A光的临界角较小，AB两种光从相同的介质入射到真空中，逐渐增大入射角，A光先达到临界角，则A光先发生全反射，故E正确；
故选BDE．
12．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
A．各种色光在真空中的速度都相等，选项A错误；
B．红光的频率较小，同一种介质对红光的折射率小于对紫光的折射率，选项B正确；
C．红光的折射率比紫光小，根据sinC=1/n可知，从玻璃到空气发生全反射时，红光的临界角大于紫光的临界角，选项C正确；
D．根据v=c/n可知红光在介质中的速度较大，根据 可知，在同一介质中，红光的波长大于紫光的波长，选项D正确；
E．根据可知，在同一杨氏双缝干涉装置中，红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，选项E错误。
故选BCD。
【点睛】
次提要记住的结论是：单色光的频率越小，则波长越大，折射率越小，在介质中的速度越大，发生全反射的临界角越大，光子能量越小，越容易发生明显衍射，在同一双缝干涉装置中产生的条纹间距越大。
13．BD
【解析】
A、科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；
B、医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；
C、技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，故C错误；
D、交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确．
点睛：多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家多普勒而命名的，他于1842年首先提出了这一理论．主要内容为：接受到的物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化．多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波．
14．AD
【解析】白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由下至上依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小．故C错误，D正确；根据c=nv，可知，当折射率越大时，则传播速度越小，所以红光在玻璃中的传播速度最大，因此红光最先穿过棱镜，故A正确，B错误；故选AD．
点睛：此题考查广德色散选项，要知道可见光是复色光，在介质中，紫光的折射率最大，传播速度最小；红光的折射率最小，传播速度最大．
15．BCE
【解析】
根据条纹间距的公式 可知，增大双缝间的距离d，干涉条纹间距减小，故A错误；
B、日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰，这是利用光的偏振现象，故B正确；
C、竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿运动方向上的长度会变短，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，而D选项不是用紫外线而是用光来照射，故D错误．
?E. 太阳光经过三棱镜的两次折射，由于七色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两次折射就会发散成彩色光带，故E正确；
综上所述本题答案是：BCE
16．ACE
【解析】
全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光与物光的相干性高的特点，选项A正确； 通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，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小玻璃表面反射光的强度，选项C正确； 当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声波频率高于声源的频率，选项D错误； 一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率和周期不变，故波长变短，选项E正确；故选ACE.
17．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．光的偏振现象说明光具有波动性，只有横波才能发生偏振现象，故A正确．
B．在光的双缝干涉实验中，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，绿光的波长比红光的短，则仅将入射光由红光改为绿光，干涉条纹间距变窄，故B正确．
C．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹是因为光的折射而产生的色散现象，不是因为三棱镜吸收了光；故C错误．
D．当驱动力频率等于物体的固有频率时会发生共振现象，振幅最大．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥，故D正确，
故选ABD．
【点睛】
光的偏振现象说明光具有波动性，且说明光一种是横波．双缝干涉条纹的间距与波长成正比．一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹，是由于光的色散形成的．当驱动力频率等于物体的固有频率时会发生共振现象．
18． 0.3 B
【解析】测得第1条到第6条亮条纹中心间距离为10.5mm，则相邻每条亮条纹之间的距离为
AB、根据 可知要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，则可采取增大双缝到屏幕的距离、减小双缝间距、故A错；B对；
CD、光源到双缝的距离不会改变条纹间距，故CD错误；
故选B
19．BDE
【解析】
【分析】
【详解】
B光的偏折程度比A光大，则B光的折射率大于A光的折射率，说明B光的频率较大，由知c=λγ，A光的波长较长，所以A比B更容易发生衍射现象，故A错误，B正确；根据v＝c/n知，A光的折射率较小，所以在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度大，故C错误；B光的折射率大于A光的折射率，由临界角公式sinC＝1/n得知，A光的临界角大于B光的临界角，故D正确；用同一双缝干涉实验装置分别以A、B光做实验，根据双缝干涉条纹的间距△x＝λ，知干涉条纹的间距与波长成正比，则A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距，故E正确；故选BDE．
20．透射光的强度（或亮度）发生变化 光是一种横波
【解析】
【分析】
【详解】
纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了；而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象；所以让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到的现象是透射光的强度（或亮度）发生变化；这是光的偏振现象，这个实验表明光是一种横波．