山东省寿光中学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．下列四种现象不属于光的衍射现象的是
A．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子
B．不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑
C．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环
D．通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹
2．下列现象中，属于光的色散现象的是（）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
3．我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：“凡雨初霁，或露之未晞，其余点缀于草木枝叶之末……日光入之，五色俱足，闪铄不定。是乃日之光品著色于水，而非雨露有此五色也。”这段文字记叙的是光的何种现象
A．反射 B．色散 C．干涉 D．衍射
4．1801年，一位英国科学家首次在实验室里观察到了光的干涉现象，他是
A．托马斯·杨 B．泊松 C．牛顿 D．麦克斯韦
5．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象 （ ）
A．都是光的衍射现象
B．都是光的干涉现象
C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
6．在薄膜干涉实验中，发生干涉的两列光的光程差( )
A．等于入射处薄膜的厚度
B．等于入射处薄膜厚度的两倍
C．与入射光的波长有关
D．与观察者到薄膜的距离有关
7．关于光的性质，下列说法正确的是
A．光在介质中的速度大于光在真空中的速度
B．双缝干涉说明光具有波动性
C．光在同种介质种沿直线传播
D．光的偏振现象说明光是纵波
8．下列图中属于双缝干涉图像的是（ ）
A． B． C． D．
9．用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特征是
A．中央均为亮点的同心圆形条纹
B．中央均为暗点的同心圆形条纹
C．用小圆盘时中央是暗的，用小圆孔时中央是亮的
D．用小圆盘时中央是亮的，用小圆孔时中央是暗的
10．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将
A．变密 B．变疏 C．不变 D．消失
11．（多选)下列说法正确的是
A．光的偏振特征说明光是横波
B．变化的磁场一定会产生变化的电场-
C．做简谐运动的物体，在半个周期内回复力做功一定为零
D．用标准平面检査光学仪器表面的平整程度是利用了光的衍射现象
E. 光的双链干涉实验屮，若仅将入射光从蓝光改为红光，则相邻亮条纹间距一定变大
12．为检测矿泉水的品质，我们可以利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器，特制容器不影响光的传播，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气，特制容器未画出)，通过对比填充矿泉水后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1，就可以计算出该矿泉水的折射率．设空气的折射率为1，则下列说法正确的是（ ）
A．x2＞x1
B．x2＜x1
C．该矿泉水的折射率为
D．该矿泉水的折射率为
13．以下说法正确的是（ ）
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
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．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域应交替变化
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
E.LC回路中的振荡电流为零时，电容器极板间的场强最大
14．下列说法中正确的是
A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长（）
B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断水对a光的折射率比b光大
D．爱因斯坦由狭义相对论预言了引力波的存在
E.电磁波是横波，可以观察到其偏振现象
15．下列说法正确的是（ ） （填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．机械波的振幅与波源无关
B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
D．利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控
E.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变窄
16．一束平行光照射在双缝上，在缝后屏上得到干涉条纹，下列说法中正确的是（ ）
A．增大双缝到屏的距离，条纹间距变大
B．入射光波长变短，光强不变，条纹间距不变
C．入射光频率变化时条纹间距跟着变化
D．在水里做该实验，同样条件下的条纹间距会变化
17．下图为红光或紫光通过同样的双缝或同样的单缝后在光屏上呈现的图样，则
A．甲为红光通过双缝的图样
B．乙为红光通过单缝的图样
C．丙为紫光通过双缝的图样
D．丁为紫光通过单缝的图样
18．在观察光的干涉和衍射的实验中，如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的_______（填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象．
19．如图甲，让一束红色的激光通过双缝，在光屏上观察到的图案应该是图___________．
20．（1）如图1所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上的光学元件依次为①光源、②滤光片、③_____、④_____、⑤遮光筒、⑥光屏．其中，双缝的作用是：_____．
（2）用（1）中装置测定某单色光波长．测得单缝到双缝间距为0.05mm，双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2m、双缝的距离为0.4mm．图2是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5…是明条纹的编号．图3、图4是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图3是测第1号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为_____mm，图4是测第4号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为_____mm，根据上面测出的数据可知，被测光的波长为_____nm．（波长计算结果保留三位有效数字）
参考答案
1．A
【解析】A属于光沿直线传播，A正确；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B错误； 用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是光的衍射，故C错误；对于通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，D错误．
2．A
【解析】雨后天空出现彩虹属于光的色散，A正确；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射，B错误；海市蜃楼现象属于光的折射现象，C错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于薄膜干涉，D错误．
3．B
【解析】试题分析：雨后当太阳光射入空气中的小水滴时，太阳光经过折射发生色散，从而感觉雨露呈现彩色．
雨过天晴时，太阳光照在枝叶上的雨珠上，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，B正确．
4．A
【解析】英国物理学家托马斯?杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象，A正确．
5．C
【解析】
前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象，C对；
6．C
【解析】
在薄膜干涉实验中，发生干涉的两列光的光程差等于入射处薄膜厚度的两倍，选B.
7．B
【解析】
试题分析：光在真空中的速度是一切速度的极限，A错误；干涉是光特有的特性，B正确；光在同种均匀介质中传播沿直线，不均匀的同种介质不沿直线传播，C错误；光的偏振现象说明光是横波，D错误；故选B．
考点：光的性质
【名师点睛】本题考查了光的一些特性，如干涉、直线传播、偏振等现象；要知道光在真空中的速度是一切速度的极限，干涉是光特有的特性，光在同种介质种沿直线传播，光的偏振现象说明光是横波．
8．A
【解析】
双缝干涉条纹等间距，单缝衍射条纹是不等间距，即中央宽、两边窄的明暗相间的条纹．可知A正确．
9．A
【解析】
圆孔衍射实验图样，与单色光通过小圆盘得到的泊松亮斑，它们中央均为亮点的同心圆形条纹，故A正确，BCD错误。
10．A
【解析】
根据公式，若两缝之间的距离稍为加大，即d变大，则△x变窄，即干涉条纹变密，故A正确，BCD错误．故选A．
【点睛】
此题考查条纹的间距公式的应用，注意影响条纹间距的因素．
11．ACE
【解析】
偏振是横波的特有的现象，所以纵波没有偏振现象，A正确；均匀变化的磁场产生恒定的电场，B错误；根据对称性，质点做简谐振动，在半个周期内位移一定为零，故回复力做功为零，C正确；用标准平面检査光学仪器表面的平整程度是利用薄膜干涉现象，D错误；根据公式可知入射光由蓝光改为红光，波长变大，故相连两条纹间的距离变大，E正确．
12．BC
【解析】
由 知，；装置相同，由折射定律得：，故故BC正确，AD错误．
13．ABE
【解析】
单摆在周期性外力作用下做受迫振动周期等于驱动力的周期；
根据干涉条纹间距公式△L=λ；
两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域不变；
检查平面的平整度是利用薄膜干涉；
LC回路中的振荡电流为零时，充电完毕，电容器极板间的电压最大，场强最大。
【详解】
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，与单摆的摆长无关，故A正确；
B．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，由于波长变小，故条纹间距变窄，故B正确；
C．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域始终加强，减弱区域始终减弱，故C错误；
D．检查平面的平整度的原理是经过空气层的前后两面反射的光线在标准样板的下表面叠加发生薄膜干涉形成干涉条纹，故D错误；
E．LC回路中的振荡电流为零时，充电完毕，电容器极板间的电压最大，场强最大，故E正确。
故选ABE。
【点评】
本题考查的知识点比较杂，重点是掌握各种物理现象发生的原理即可顺利解决此类题目，单摆振动应分清是自由振动，还是受迫振动，掌握干涉的原理，及干涉条纹间距公式。
14．ACE
【解析】
试题分析：当一列声波从空气中传入水中时频率不变，而波长在随着波速增大而变长，故A正确；在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速度没有关系，故B错误；a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到干涉图样中a的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可知，a光的波长较短，b光的波长较长，则可判定水对a光的折射率比b光大，故C正确；爱因斯坦由广义相对论预言了引力波的存在，选项D错误；电磁波是横波，可以观察到其偏振现象，选项E正确；故选ACE．
考点：波的传播；双缝干涉；相对论；光的偏振
【名师点睛】考查光的折射现象中，频率不变，波速与波长的关系，理解光的干涉条件，及光的干涉条纹间距与波长的关系，注意质点的振动速度与波的传播速度的区别．
15．BCE
【解析】
【分析】
【详解】
机械波的振幅与波源有关，选项A错误；机械波的传播速度由介质本身的性质决定，与振源无关，选项B正确；一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率不变，则波长变短，选项C正确；利用红外线可以进行电视机等电器的遥控，选项D错误；在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，因紫光的波长较短，根据可知，相邻两个明条纹间距将变窄，选项E正确；故选BCE.
【考点】
机械波的传播；双缝干涉；光的传播
16．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
根据公式，增大双缝到屏的距离，即L增大，则条纹间距增大，A正确；根据公式入射光波长变短，条纹间距减小，B错误；入射光频率变化，则入射光波长发生变化，则间距根据变化，C正确；因为在水里，入射光相比在空气中的波长发生变化，所以条纹间距变化，D正确
17．AD
【解析】
试题分析：因为干涉条纹是等间距的，衍射条纹中间宽两边窄，因此甲、乙是干涉条纹，根据公式可知间距越宽波长越大，故甲是红光，而乙是紫光；丙与丁是衍射条纹，波长越长，间距越大，故丁为紫光的，丙为红光的，故AD正确；
考点：考查了双缝干涉，单缝衍射
18．衍射
【解析】
【分析】
【详解】
泊松亮斑是光的衍射现象形成的．
19．乙
【解析】
【分析】
【详解】
让一束红色的激光通过双缝，在光屏上观察到的是干涉条纹，干涉条纹是平行等距，明暗相间的，故选乙．
20．单窄缝片 双窄缝片 得到两个相干光源 0.510 1.482 648
【解析】
【分析】
根据双缝干涉实验的原理，可知③④依次为单窄缝片、双窄缝片，其中双缝的作用是：得到两个相干光源；由千分尺可读出图3图4明条纹的位置，即可得到相邻两条亮纹间的距离x，根据双缝干涉条纹的间距公式x=可得波长．
【详解】
（1）根据实验的原理，光具座上放置的光学元件依次为：①白炽灯、②单窄缝片、③双窄缝片、④滤光片、⑤遮光筒、⑥光屏；其中双缝的作用是：得到两个相干光源．
（2）图3是测第1号明条纹的位置，此时千分尺的读数为：0.5mm+0.01×1.0mm=0.510mm．
图4是测第4号明条纹的位置，此时千分尺的读数为：1mm+0.01×48.2mm=1.482mm．
相邻两条亮纹间的距离x==mm=0.324mm
根据双缝干涉条纹的间距公式x=得，=，其中双缝间距离为d=0.410-3m，双缝屏到毛玻璃屏的距离为L=0.2m，代入数据得被测光的波长：λ=m=6.4810-7m=648nm
故答案为（1）单窄缝片；双窄缝片；得到两个相干光源；（2）0.510；1.482；648