上海市金山中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-4：光的波动性 章末综合复习测评（含解析）

光的波动性
1．在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（　　）
A．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
B．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
C．用紫光作为光源，中央明条纹宽度是两边条纹宽度的2倍
D．在实验装置不变的情况下，红光条纹间距小于蓝光的条纹间距
2．用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 (　　)
A．狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B．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．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
3．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D．干涉条纹保持原来状态不变
4．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红色滤光片后
A．干涉条纹消失
B．彩色条纹中的红色条纹消失
C．中央条纹变成暗条纹
D．中央条纹变成红色
5．下列说法正确的是（　　）
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．用光导纤维传送图像信息，这是光的全反射的应用
C．当驱动力的频率等于系统固有频率时，受迫振动的振幅最大
D．两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域交替变化
E.若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出的声波频率
6．分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx1和Δx2，则(　　)
A．Δx1＜Δx2
B．Δx1＞Δx2
C．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增大
D．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1不变
7．下列说法正确的是_________．
A．偏振光可以是横波，也可以是纵波
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象
C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
D．X射线在磁场中能偏转，穿透能力强，可用来进行人体透视
E.声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
8．下列说法中正确的是(　　)
A．照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的衍射原理
B．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性好的特点
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反射光的强度
D．海市蜃楼是光的干涉形成的
9．下列说法正确的是（　　）
A．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理
B．紫外线比红外线更容易发生衍射现象
C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光条纹宽度大
D．光的色散现象都是由于光的干涉现象引起的
E.光的偏振现象说明光是一种横波
10．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化(　　)
A．这里应用的是光的衍射现象 B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗 D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
11．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　　)
A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
E.若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大
12．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是(　　)
A．O点是红光的亮条纹
B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
E.蓝光的第一条亮条纹在P点的下方
13．利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距,双缝到光屏间的距离,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示,则B位置的读数xB=________mm;
(2)该单色光的波长________m.
14．在“双缝干涉测光的波长”实验中，已知双缝到屏的距离为0.500 m，使用的双缝间距为1.8×10－4 m，则图乙中手轮上的示数是________mm；图丙中手轮上的示数是________mm．由此可求得所测红光波长为λ＝________m．
15．如右图所示，一装满水的水槽放在太阳光下，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使一束太阳光从O点经水面折射和平面镜反射，然后经水面折射回到空气中，最后射到槽左侧上方的屏幕N上，即可观察到彩色光带．如果逐渐增大平面镜的倾角θ，各色光将陆续消失．已知所有光线均在同一竖直平面．
(1)从屏幕上最后消失的是哪种色光(不需要解释)；
(2)如果射向水槽的光线与水面成30°，当平面镜M与水平面夹角θ＝45°时，屏幕上的彩色光带恰好全部消失.求：对于最后消失的那种色光，水的折射率．
16．如图所示，折射率为的上下两面平行的梯形玻璃砖，下表面涂有反射物质，上表面右端垂直于上表面放置一标尺MN．一细光束以入射角i = 45°射到玻璃砖上表面的A点，会在标尺上的两个位置出现光点（图中未画出），若折射进入玻璃砖内的光在玻璃砖内传播时间为t，则在标尺上出现的两光点的距离为多少?（设光在真空中的速度为c，不考虑细光束在玻璃砖下表面的第二次反射）
17．如图所示，一张纸上用笔点一个点A，纸放在水平桌面上，用一高度为h的平行玻璃砖放置在纸上且点A在玻璃砖的下面，设光在玻璃砖内的折射率为n，从正上方向下看点A，看到点A的深度为多少？
18．如图所示，将一个折射率为 的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为θ． ，求：
（1）若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值；
（2）若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围．
参考答案
1．A
【解析】
A．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹，则出现红黑相间的条纹，故A正确；
B．由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹，故B错误；
C．用紫光作为光源，出现紫黑相间的条纹，是等宽、等亮的条纹，故C错误；
D．红光波长大于蓝光的波长，根据条纹间距公式，红光条纹间距大于蓝光的条纹间距，故D错误；
故选A
2．A
【解析】
A．此实验是通过分光法获得干涉光源，所以A正确．
B．白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，选项B错误；
C．屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹，选项C错误．
D．相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，选项D错误．
故选A。
3．D
【解析】
金属丝圈的转动，改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D项对．
4．D
【解析】当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故选项D正确，ABC错误；
点睛：本题考查了光的干涉现象，注意只有频率相同、振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像，同时要掌握哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点。
5．BCE
【解析】
【详解】
A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散的结果，故A错误；
B. 用光导纤维传送图像信息，这是光的全反射的应用，故B正确；
C. 由共振得概念可知，当驱动力的频率等于系统固有频率时，受迫振动的振幅最大，故C正确；
D. 两列波相叠加产生干涉现象，则振动加强区域与减弱区域稳定不变，故D错误；
E.由多普勒效应可知，若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出的声波频率，故E正确。
故选BCE。
6．BC
【解析】
【详解】
由Δx＝λ可知相同，λ越大Δx越大；l、λ不变，d减小，Δx增大．
AB．因红光波长大于紫光，则Δx1＞Δx2，选项A错误，B正确；
CD．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增大，选项C正确，D错误；故选BC。
7．BCE
【解析】
【详解】
A．偏振是横波是特有现象，光的偏振现象说明光的横波，故A错误；
B．光学镜头上的增透膜的原理是利用了膜的上表面和玻璃表面反射的光而发生干涉，故B正确；
C．光导纤维传输信号及医用纤维式内窥镜都是利用光的全反射现象，故C正确；
D．用X光机透视人体是利用X光的穿透性，但在磁场中不能偏转，因其不带电，故D错误；
E．根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，故E正确。
故选BCE。
8．BC
【解析】
【详解】
A．照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的薄膜干涉原理，A错误；
B．全息照片用激光来拍摄，利用了激光的相干性好的特点，B正确；
C．照相机镜头前加偏振片可以减小反射光的强度，C正确；
D．海市蜃楼是光的全反射现象，D错误。
故选BC。
9．ACE
【解析】
【详解】
A．用光导纤维束传输图像和信息，这是利用了光的全反射原理，A正确；
B．紫外线比红外线波长小，不容易发生衍射现象，B错误；
C．红光的波长大于绿光，根据
可知 经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光条纹宽度大，C正确；
D．光的色散现象都是由于光的折射现象引起的，D错误；
E．光的偏振现象说明光是一种横波，E正确。
故选ACE。
10．AD
【解析】
【详解】
根据若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显．通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况；
AB．此现象应用的是光的衍射现象，A正确，B错误；
CD．如果屏上条纹变宽，表明衍射现象明显了，即抽制的丝变细，C错误，D正确。
故选AD。
11．ACE
【解析】
【详解】
AB．由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；
CD．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误；
E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变大，故E正确．
12．ACE
【解析】
【详解】
AB．O点处波程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，故A正确，B错误；
CDE．根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ因为红光的波长大于绿光，蓝光的波长小于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，蓝光的条纹的间距小于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，紫光的第一条亮纹在P点的下方，故CE正确，D错误。
13．15.6 6.0×10-7
【解析】
（1）A位置游标卡尺的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm，
B位置游标卡尺的读数为：15mm+0.1×6mm=15.6mm．
（2）根据△x=λ知，波长的表达式，解得波长为：
点睛：螺旋测微器的读数与游标卡尺读数不同，螺旋测微器读数需要估读，游标卡尺不需要估读．以及知道双缝干涉条纹的间距公式，知道影响干涉条纹间距的因素．
14．1.130mm 5.880mm 4.27×10－7 m
【解析】
根据螺旋测微器的读数方法，图乙螺旋测微器的读数为1mm+0.01×13.0mm=1.130mm，图丙螺旋测微器的读数为5.5mm+0.01×38.0mm=5.880mm.
相邻条纹的间距为：
根据，代入数据得：
【点睛】本题考查了实验装置、螺旋测微器读数，知道道双缝干涉实验的原理、掌握螺旋测微器读数方法即可正确解题.
15．（1）红色光（2）
【解析】
【详解】
（i）逐渐增大平面镜的倾角θ，反射光线逆时针转动，反射光线射到水面的入射角增大，由于红光的临界角最大，所以红光的入射角最后达到临界角，最后发生全反射，故从屏幕上最后消失的是红色光．
（ii）画出如图所示的光路图．
入射角 α=60°
OA是入射到平面镜上的光线，AD是法线，设∠AOF=β，∠OAD=γ．
由几何关系得：
β+γ=45°
C=β+2γ
由折射定律得：

联立解得： n=
16．
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：光路如图,
由光的折射定律：
得：
由几何关系知，在玻璃砖内的光线与玻璃砖上表面AB构成等边三角形，且四边形BEGF为平形四边形，则：
光在玻璃中的速度为
光在玻璃中的路径长度：
AB两点距离：
则在标尺上形成的两光点距离：
考点：光的折射定律．
【名师点睛】
当光线从空气中先折射入玻璃中时，折射光线将向靠近法线的方向偏折，即折射角小于入射角．折射光线在玻璃中沿直线传播，入射到玻璃与空气的界面时，又将发生折射而进入空气中，由光路的可逆性可知，这时的折射角将等于最开始的入射角．
17．
【解析】
【详解】
取从A点发出的射向界面的两条光线：一条是垂直射向界面；另一条是斜射到界面的光线，且入射角且很小；折射角为，则由光的折射定律可得
由几何关系

由于αβ均较小，则
联立解得：
18．（1） 30°；（2）30°60°
【解析】
①要使光束进入长方体后能射至AD面上，设最小折射角为α，如图甲所示，根据几何关系有：，
根据折射定律有，解得角θ的最小值为θ=30°；
②如图乙，要使光速在AD面发生全反射，则要使射至AD面上的入射角β满足关系式：；
又，；
解得，因此角θ的范围为．
【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．