山东省济南中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：光的干涉 衍射 偏振 单元测试题（含解析）

光的干涉衍射偏振
1．如图所示，人眼隔着偏振片B、A去看一只电灯泡S，一束透射光都看不到，那么，以下说法中哪些是正确的（　　）
A．使A和B同时转过90°，能够看到透射光
B．单使B转过90°过程中，看到光先变亮再变暗
C．单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮
D．单使A转动时，始终看不到透射光
2．△OMN为等腰三棱镜玻璃的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。由此可知

A．棱镜内a光的传播速度比b光的小
B．真空中a光的传播速度比b光的大
C．用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大一些
D．通过同一窄缝时b光的中央衍射亮条纹更宽
3．用电子做双缝干涉实验，下面三幅图分别为100个、3000个、7000个左右的电子通过双缝后，在胶片上出现的干涉图样。该实验表明
A．电子具有波性，不具有粒子性
B．电子具有粒子性，不具有波动性
C．电子既有波动性又有粒子性
D．电子到达胶片上不同位置的概率相同
4．某次双缝干涉实验中，测得第一级亮条纹和第三级亮条纹相距4.0×10-2m，若双缝间距为0.1mm，双缝到屏的距离为L=4.0m，则光波的波长为（ ）
A．1.0×10-8m B．5.0×10-7m C．5.0×10-8m D．1.0×10-7m
5．某同学在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05mm的窄缝，使用激光器作光源，进行光的衍射实验，如图所示。则他在光屏上看到的条纹是下面图中的
A． B． C． D．
6．如图所示，P是一偏振片，P的偏振化方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。一光束射向P，该光束的振动方向与P的振动方向成45°角（用带有箭头的虚线线表示）。顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是

A．先变亮，再变暗
B．先变亮，然后变暗，再变亮
C．先变暗，再变亮
D．先变暗，然后变亮，再变暗
7．用干涉法检查工件表面的质量，产生的干涉条纹是一组平行等距的直条纹．图中虚线所示标准样板或者玻璃板变厚，薄片位置不变，则
A．若标准样板变厚，干涉条纹间距将变大
B．若玻璃板变厚，干涉条纹间距将变大
C．若玻璃板变厚，干涉条纹间距将变小
D．无论是标准样板还是玻璃板变厚，干涉条纹间距将不变
8．关于光的现象，下列说法中正确的是（ ）．
A．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同
B．自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光
C．天空出现彩虹是光的衍射现象
D．照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用
9．下列说法中正确的是
A．双缝干涉实验表明光具有波动性 B．光的衍射现象表明光具有粒子性
C．光从空气进入水中后频率变大 D．光从空气进入水中后波长变大
10．下列说法正确的是________
A．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
B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
C．光的衍射现象是光波相互叠加的结果
D．露珠呈现的彩色是光的反射现象
E.全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
11．以下说法中正确的是（　　）
A．对于单摆在竖直面内的振动，摆球所受的合力就是它的回复力
B．如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳定的干涉图样
C．人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射造成的
D．摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量
12．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应
B．图乙是铀核裂变图，其核反应方向为，若该过程质量亏损为，则铀核的结合能为
C．图丙表示LC振荡电路充放电过程的某瞬间，根据电场线和磁感线的方向可知电路中电流强度正在减小
D．图丁中的P、Q是偏振片。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
13．2018年央视春节晚会大量使用激光，为观众提供了一场视觉盛宴．下列关于光的应用说法正确的是________
A．光学镜头的增透膜是利用光的衍射原理
B．全息照相主要是利用激光的相干性好的特点
C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点
D．用透明的标准平面样板检查平面的平整度是利用光的偏振
E.光导纤维传递信息是利用了光的全反射
14．中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生物学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人。在研究青蒿素化学结构中，研究人员用比可见光波长更短的X射线衍射方法最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验中，下列说法正确的是____________.(填正确答案的标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．将入射光由可见光换成x射线，衍射条纹间距变窄
B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄
C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽
D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变窄
E. 衍射条纹中央条纹最宽
15．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
16．下列说法中正确的是___________
A．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于驱动力的频率
B．做简谐运动的质点，经过四分之一个周期，所通过的路程一定是一倍振幅
C．变化的磁场可以产生稳定的电场，变化的电场可以产生稳定的磁场
D．双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离，两相邻亮条纹间距将变大
E.声波从空气传入水中时频率不变，波长变长
17．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一平行玻砖的上表面，得到三束平行光线I、II、III，下列说法正确的是_______
A．光束I为复色光，光束II、III为单色光
B．光束III的频率大于光束II的频率
C．改变α角，光线I、II、III仍保持平行
D．在真空中，光束Ⅱ的速度等于光束III的速度
E.通过相同的双缝干涉装置，光束II产生的条纹宽度要大于光束III产生的条纹宽度
18．一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹，白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹，其中_____(填“前者”"或“后者”)属于光的干涉现象．在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，若双缝之间的距离为d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为△x，则光的波长表示为____________字母表达式)；如果，，测量△x的情况如图所示，由此可计算出该光的波长为___________．
19．（1）如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×m,屏上P点距双缝和的路程差为7.30×m.则在这里出现的应是_______（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将___________ （选填“变宽”、“变窄”、或“不变”）．
（2）如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是___________(　填“A先”、“C先”或“同时”　)．列车上观察者测得AB塔的距离比地面观察者测得AB塔的距离_________ 填“大”或“小”或“相等”）
20．如图所示，a、b两细束不同单色光相互平行，从一块平行玻璃砖MN表面入射，从PQ面出射时变为束光c，则下列说法正确的是__________
A．a光频率大于b光频率
B．略改变玻璃砖厚度，PQ面会有两束光出射
C．a光在真空中传播速度小于b光在真空中传播速度
D．在同一个双缝干涉装置中的干涉图样，b光条纹间距较大
E.因为b光在PQ面发生了全发射，所以c光束只含a光
参考答案
1．C
【解析】
使A和B同时转过90°，仍不能看到透射光．原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光．说明两个偏振片正好相垂直．现在同时转依然看不到．故A错误；原来人眼隔着检偏器B、起偏器A去看一只电灯泡S，无法看到透射光，说明两个偏振片正好相垂直．现在单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮．单使B转过90°过程中，看到光逐渐变亮．故B错误；C正确；单使A转动时，渐渐看到透射光，故D错误；故选C．
点睛：本题关键是搞清自然光与偏振光的区别是振动方向是否单一，当两个偏振片的偏振方向相互垂直时，没有光线透过；平行时透光量最大．
2．C
【解析】A、 a、b两光在棱镜侧面上的入射角相同，但是b光发生全反射，说明b光的临界角小于a光的临界角，根据知，a光的折射率小，根据知a光在棱镜中的传播速度大，故A错误；
B、在真空中两单色光的传播速度相同，故B错误；
C、a光的折射率小，其波长长，根据干涉条纹间距公式，知a光的干涉条纹宽度大，故C正确；
D、a光的波长长，波动性强，通过同一窄缝时a光的中央衍射亮条纹更宽，故D错误；
故选C。
3．C
【解析】
实验表明少数粒子表现为粒子性较强；大量粒子表现为波动性较强，该实验表明电子既有波动性又有粒子性，故选C.
4．B
【解析】
条纹间距为，根据题意可知，，根据可得，B正确．
5．B
【解析】根据衍射条纹的特点，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄，不等间距，故B正确，ACD错误；
故选B。
【点睛】根据衍射条纹的特点进行判断，光的衍射条纹与狭缝平行，且中间宽、两边窄。
6．D
【解析】光束的振动方向与P的振动方向相互垂直时，振动的光不能通过偏振片，观察到光线的亮度最暗，光束的振动方向与P的振动方向平行时，振动的光能通过偏振片，观察到光线的亮度最亮，所以顺时针旋转P半周，观察到光线的亮度变化情况是先变暗，然后变亮，再变暗，故D正确，ABC错误；
故选D。
【点睛】根据光的现象，只要光的振动方向不与偏振片的狭逢垂直，都能有光通过偏振片。
7．D
【解析】干涉形成的条纹是下板的上表面和上板的下表面的反射光干涉产生的，具体为：当两反射光的路程差是半波长的偶数倍，出现明条纹；是半波长的奇数倍，出现暗条纹；当标准样板变厚，劈尖的上表面向上平移一小段距离，亮条纹将向劈尖前一级亮条纹移动，但亮暗条纹间距不变，与玻璃板变厚无关，故D正确，ABC错误；
故选D。
8．B
【解析】
自然光是在垂直于传播方向的上沿一切方向振动且各个方向振动的光波强度都相同，而不是偏振光，故A错误；自然光在水面反射时，反射光和折射光的振动方向不同，都是一定程度的偏振光，故B正确；彩虹是光的折射现象，故C错误；照相机的增透膜，使得反射光发生干涉从而使其减弱，所以反射光的光程差等于光在增透膜的波长的，则厚度通常为绿光在增透膜中波长的是光的干涉现象，故D错误；故选B.
【点睛】
光的偏振原理仅仅是与传播方向垂直平面上有特定振动方向，与自然光不同．自然光向各个方向发射，而偏振光则是向特定方向发射；对于增透膜则是利用光的干涉原理．
9．A
【解析】A. 双缝干涉实验表明光具有波动性，故A正确；
B. 光的衍射现象表明光具有波动性，故B错误；
CD、光在空气中的传播速度大于光在水中的传播速度，当一束光线从空气中射入水中时，速度将变小，但频率不变，由v=λf可知，波长变短；故CD错误；
故选A。
10．ACE
【解析】
试题分析: A、当波源靠近接收者时，接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，A选项正确；B、拍摄玻璃橱窗内的物品时，由于玻璃表面反射的光很强，导致玻璃橱窗内的物品在底片上成像不清晰，故往往在镜头前加一个偏振片以减弱反射光的强度，B选项错误；C、衍射实验中光源可以看成是无限多个光源排列而成的，因此光的衍射现象也是光波相互叠加的效果，C选项正确；D、露珠呈现的彩色是光的色散现象，D选项错误；E、激光的相干性比较好，所以全息照片往往用激光来拍摄，E选项正确．故选ACE．
考点：考查多普勒效应、光的干涉、反射、折射．
【名师点睛】本题考查的光的知识点较多，关键是识记有关基本概念.
11．BCD
【解析】
对于单摆在竖直面内的振动，摆球沿切线方向的分力就是它的回复力，选项A错误；如果两个波源振动情况完全相同，则两波的频率相同，在介质中能形成稳定的干涉图样，选项B正确；人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射造成的，选项C正确；摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量，选项D正确；故选BCD.
12．ACD
【解析】从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，由折射率与频率的关系可知，b光的频率大于a光的频率，结合光电效应发生的条件可知，若a光能使某金属发生光电效应，则采用b光照射也一定能发生光电效应．故A正确．核子结合成原子核释放出的能量与核子数之比是结合能；在核反应的过程中，质量亏损为△m，核反应的过程释放的能量为△mc2，不是结合能．故B错误．由图示磁场由安培定则可知，电路电流沿顺时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器上极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小．故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正确．故选ACD.
点睛：该题考查多个知识点的内容，其中根据磁场方向应用安培定则判断出电路电流方向、根据电场方向判断出电容器带电情况是正确解题的关键．
13．BCE
【解析】
光学镜头的增透膜是利用光的干涉原理，选项A错误；全息照相主要是利用激光的相干性好的特点，选项B正确；用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点，选项C正确；用透明的标准平面样板检查平面的平整度是利用光的干涉，选项D错误；光导纤维传递信息是利用了光的全反射，选项E正确；故选BCE.
14．ACE
【解析】单缝衍射的条纹间距可以用双缝干涉条纹宽度的公式，定性讨论，其中L为屏与缝的距离、d为缝宽、λ为波长．将入射光由可见光换成X射线，波长λ变小衍射条纹间距变窄，则衍射条纹间距变小，A正确；使单缝宽度变小，即d变小，则衍射条纹间距变宽，B错误；换用波长较长的光照射，根据公式可知衍射条纹间距变宽，C正确；增大单缝到屏的距离，即L变大，则衍射条纹间距变大，D错误；衍射条纹与干涉条纹不同，其中央条纹最宽，故E正确．
15．ACE
【解析】
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，故A正确；
B．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故B错误；
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，故C正确；
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高于声源的频率，故D错误；
E．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，但频率不变，故波长变短，故E正确．
故选ACE．
16．ACE
【解析】
A．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于驱动力的频率，故A正确；
B．做简谐运动的质点，经过四分之一个周期，所通过的路程不一定是一倍振幅A，只有当质点从平衡位置或者最高（低）点振动时才等于A，故B错误；
C．均匀变化的磁场可以产生稳定的电场，均匀变化的电场可以产生稳定的磁场，故C正确；D．双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离，根据Δx=λ，则两相邻亮条纹间距将变小，故D错误；
E．声波从空气传入水中时频率不变，周期不变，波速变大，则由λ=vT可知波长变长，故E正确。
故选ACE。
17．ACD
【解析】
A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束I是复色光．而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束Ⅱ、Ⅲ都是单色光，故A正确；
B．由图知：光束Ⅲ的偏折程度小于比光束Ⅱ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束III的折射率小于对光束II的折射率，故光束III的频率小于光束II的频率，故B错误；
C．一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等．所以由光路可逆可得出射光线平行，改变角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行，故C正确；
D．在真空中，光束Ⅱ的速度要等于光束Ⅲ的速度，都是c，故D正确；
E．光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比光Ⅲ的小，故E错误。
故选ACD。
18．后者
【解析】
一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹，是由于七种色光的折射率不同而产生色散现象，白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹，是属于光的干涉现象；
由干涉条纹间距的计算公式：，计算得出光的波长表达式为：，由图中可以求出条纹间距为：?，代入数据计算得出光的波长为：
【点睛】根据双缝干涉条纹间距公式求解波长的即可．
19．明条纹 变窄 C先 小
【解析】
（1）[1][2]．屏上P点距双缝和的路程差为
为偶数，故在P点出现明条纹；根据，知波长变短，则条纹间距变窄．
（2）[3][4]．沿AC方向以接近光速行驶，列车上的观测者测得塔高小于地面观察者测得AB塔的距离，列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．
【点睛】
当光屏上的点到双缝的路程差是半波长的偶数倍，出现明条纹；路程差是半波长的奇数倍，出现暗条纹．根据判断条纹间距的变化；车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮
20．ABD
【解析】
根据折射光线可知a偏折的程度较大，故对a光的折射率大，即a光的频率大，波长短，根据可知，b光的条纹间距大，AD正确；玻璃砖的上表面只有一束光线射出，出射光线恰好重叠，若增大玻璃砖的厚度，a光会从b光的左侧射出，B正确；所有光在真空中的传播速度都相同，C错误；产生全反射的必要条件是光线必须从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角．光线从空气射到玻璃砖上表面的入射角等于下表面上的折射角，不可能大于临界角，所以在上表面不可能发生全反射，E错误．
【点睛】
光线通过平行板玻璃砖后，根据偏折程度可定性判断折射率大小，从而进一步分析两种光速度、频率等等的关系．要掌握全反射的条件，要加深对玻璃砖光学特性的理解．