第5章 光的干涉 衍射和偏振 测试卷 word版含答案

第5章《光的干涉
衍射和偏振》测试卷
一、单选题(共15小题)
1.下列说法正确的是(　　)
A．
自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能获得偏振光
B．
只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高
C．
全息照片往往用激光拍摄，主要是利用了激光的高相干性
D．
将两个固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一个音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听到未被敲击的音叉发出声音，这是声波的干涉现象
2.下列有关光的一些现象，说法错误的是(　　)
A．
日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象
B．
雨后出现彩虹是光的色散现象
C．
白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象
D．
汽车前挡风玻璃按同一要求设置，既防止对方强光刺眼，又方便看清前方路面，利用的是光的偏振
3.关于光的偏振现象，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．
光的偏振现象说明光是一种纵波
D．
照相机镜头表面的镀膜是光的偏振现象的应用
4.如图所示，让自然光照到P偏振片上，当P、Q两偏振片的透振方向间的夹角为以下哪些度数时，透射光的强度最弱(　　)
A．
0°
B．
30°
C．
60°
D．
90°
5.如图所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是(　　)
A．b在该介质中的折射率比a大
B．
若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽
C．
用a更易观测到泊松亮斑
D．
做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大
6.下列应用激光的事例中错误的是(　　)
A．
利用激光进行长距离精确测量
B．
利用激光进行通信
C．
利用激光进行室内照明
D．
利用激光加工坚硬材料
7.下列关于偏振光的说法中正确的是(　　)
A．
自然光就是偏振光
B．
沿着一个特定方向传播的光叫偏振光
C．
沿着一个特定方向振动的光叫偏振光
D．
单色光就是偏振光
8.从点光源L发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡板P上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，如图所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则(　　)
A．
干涉条纹是黑白的，O点是亮点
B．
干涉条纹是黑白的，O点是暗点
C．
干涉条纹是彩色的，O点是亮点
D．
干涉条纹是彩色的，O点是暗点
9.在双缝干涉实验中，实验装置如图所示，图中①②③④⑤依次是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏．调整实验装置中的双缝，使两狭缝间的距离增大，则在光屏上看到的条纹(　　)
A．
条纹条数变少
B．
条纹间距不变
C．
条纹间距变大
D．
条纹间距变小
10.如图为双缝干涉的示意图，有单色光照射单缝，S1、S2为双缝，屏上P、P1、P2为依次排列的亮条纹，Q1、Q2为暗条纹，P到S1、S2的距离相等，若已知P2到S1、S2的距离的差为ΔS，且光屏和双缝平行，则所用单色光的波长为(　　)
A．
ΔS
B．
C．
D．
2ΔS
11.在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的明暗相间的图样，图中的四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是(　　)
A．
a，c
B．
b，c
C．
a，d
D．
b，d
12.光的偏振现象说明了(　　)
A．
光是一种横波
B．
光是一种纵波
C．
光是一种电磁波
D．
光波的波长很短
13.一束细白光通过玻璃三棱镜折射后，在竖直放置的光屏上形成了如图所示的光谱，其中，a、c为光谱的边缘色光，关于其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是(　　)
A．
把温度计放在光屏上c色光处，示数增加最快
B．
若分别让a、b、c三色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D．
让a、b、c三色光以同一入射角，从某一介质射入空气，若b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
14.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(　　)
A．
太阳光通过三棱镜形成彩色图样，这是光的衍射现象
B．
“3D电影”是应用了光的干涉原理
C．
用标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．
光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
15.激光束来切割各种物质，这是利用了激光的
(　　
)
A．
相干性好
B．
向性好
C．
高能量
D．
平行度高
二、填空题(共3小题)
16.如图甲是双缝干涉实验装置示意图．图乙、丙是用红光和紫光在同一装置做实验得到的干涉图样，a、b分别表示中央明条纹．已知红光波长大于紫光波长，回答下列问题：
(1)双缝的作用是__________．
(2)乙、丙分别是______光和______光．
17.(多选)下列说法正确的是
(　　)
A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘
B．光在同一种介质中沿直线传播
C．用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光
E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
18.(多选)如图所示acb是一块用折射率n＝2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圈弧，ac边与bc边垂直，∠aOc＝60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的．下面说法正确的是(　　)
A．黄光在该玻璃制成的透明体中的速度为1.5×108m/s
B．黄光比红光更容易观测到明显的衍射现象
C．黄亮部分的长度为
D．同一双缝干涉装置中观察到黄光比红外线的条纹窄
E．黄光在真空中的波长比在该玻璃制成的透明体中的波长长
三、简答题(共3小题)
19.如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的四张照片．
(1)试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系．
(2)试说明照片(4)中中央条纹的颜色及成因．
20.杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由．
(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.
(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透射光方向垂直．
21.用三棱镜可使阳光折射成一条彩色光谱带，如图所示，请回答下列问题：
(1)B、C、D区域分别是什么色光区？
(2)将一瓶绿藻放在A处，则B、C、D哪一处变暗？
(3)将一瓶绿藻放在B、C、D的哪一位置上，就会严重影响它的生长？
四、计算题(共3小题)
22.如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2－r1)应为多大？
23.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直，一复色光与竖直方向成α＝30°角射入玻璃砖的圆心，由于复色光中含有两种单色光，故在光屏上出现了两个光斑，玻璃对这两种单色光的折射率分别为n1＝和n2＝.求：
(1)这两个光斑之间的距离；
(2)为使光屏上的光斑消失，复色光的入射角至少为多少？
24.如图表示某双缝干涉的实验装置，当用波长为0.4
μm的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧只看到各有3条亮条纹，若换用波长为0.6
μm的橙光做实验，那么该像屏上除中央条纹外，两侧各有几条亮条纹？
答案解析
1.【答案】C
【解析】自然界中的反射光等均属于偏振光，故A错误；只有声源和观察者间有相对运动时才能观察到频率的变化，故B错误；全息照片往往用激光拍摄，主要是利用了激光的高相干性，故C正确；将两个固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一个音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听到未被敲击的音叉发出声音，这是声波共鸣现象，故D错误．
2.【答案】C
【解析】日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象，是利用膜的内外表面反射得来的频率相同的光进行叠加而成的，故A正确；雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生的折射形成的，故B正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种色散现象，故C错误；前挡风玻璃按同一要求设置，既防止对方强光刺眼，又方便看清前方路面，利用的是光的偏振，故D正确．
3.【答案】B
【解析】自然光是在垂直于传播方向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，所以B正确；光的偏振现象说明光是一种横波，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，是光的干涉现象，故D错误．
4.【答案】D
【解析】两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强，两偏振片透振方向垂直时几乎没有偏振光透过．
5.【答案】B
【解析】题设条件知，θ1a＝θ1b，θ2a<θ2b，由n＝，知na>nb，A错误；因为na>nb，所以λa<λb，又Δx＝λ，故Δxa<Δxb，B正确，D错误；而波长越长，衍射现象越明显，C错误．
6.【答案】C
【解析】激光单向性好，不利于室内照明，并且大功率的激光要靠专门的激光器产生，成本太高，且由于激光的能量集中，会对人体产生伤害，因此选项C所述激光的应用是错误的．
7.【答案】C
【解析】自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同；只有沿着特定方向振动的光才是偏振光，所以选项C正确．
8.【答案】C
【解析】白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹，由题意知＝，即光程差等于零，在O点振动加强，形成亮点．所以A、B、D错误，C正确．
9.【答案】D
【解析】根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，光的波长、光屏与双缝的距离、双缝的间距都影响条纹的间距，当双缝间的距离增大时，在光屏上看到的条纹间距变小．故D正确，A、B、C错误．
10.【答案】B
【解析】由题意可知，屏上P、P1、P2为依次排列的亮条纹，P到S1、S2的光程差为0，则P2到S1、S2的距离的差为波长的2倍，即2λ＝ΔS；
解得：λ＝，故B正确，A、C、D错误．
11.【答案】D
【解析】单缝衍射条纹的特点是中央亮条纹最宽、最亮，双缝干涉条纹的特点是等间距的条纹，所以a是干涉条纹，b，d是单缝衍射条纹，c是水波的衍射图样．
12.【答案】A
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波．
13.【答案】A
【解析】根据题图中各色光的偏折情况，可以判定a为紫光，c为红光，红光的热效应较好，A对；红光的波长最长，所以干涉条纹的间距最大，B错；波长越大，波速越大，c的波速最大，C错；折射率越大，临界角越小，越容易发生全反射，
若b光恰能发生全反射，则a光一定发生全反射，而c光一定不会发生全反射，D错．
14.【答案】D
【解析】用三棱镜观察太阳光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故A错误；“3D电影”是应用了光的偏振原理．故B错误；检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．故D正确．
15.【答案】C
【解析】激光的亮度高，即激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可以用来切割各种物质．
16.【答案】(1)形成相干光源　(2)紫　红
【解析】(1)根据实验原理，双缝的作用是形成相干光源．(2)根据干涉条纹间距的大小来确定波长的长短，从而求解．由图可知，根据干涉条纹间距：Δx＝λ，乙图的波长较长，即为红光，则甲图为紫光．
17.【答案】ACD
【解析】交通警示灯选用红灯是因为红光更容易穿透云雾烟尘．故A正确；光在同一种均匀介质中才沿直线传播．故B错误；用光导纤维束传输图像信息利用了光的全反射，故C正确；让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，因蓝光的波长小于绿光，因此形成的干涉条纹间距较大的是绿光，故D正确．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是振动加强与减弱的原因，不是多普勒效应现象，故E错误．
18.【答案】ACE
【解析】黄光在该玻璃制成的透明体中的速度为：v＝＝＝1.5×108m/s.故A正确．波长越长，波动性越强，越容易发生衍射，黄光的波长比红光的短，则黄光比红光更不容易观测到明显的衍射现象，故B错误．由题意作光路图如图所示，该介质的临界角是C.则有：sinC＝＝
得：C＝30°如图，
在i≥30°时，光线在圆弧面上发生全反射，图中d点为入射角等于临界角的临界点，所以只有bd部分有黄光透射出，黄亮部分弧长为：l＝×2πR＝.故C正确．红外线是不可见光，不能看到红外线的干涉条纹．故D错误．黄光在真空中的波速比在该玻璃制成的透明体中的波速大，频率相等，由v＝λf知，黄光在真空中的波长比在该玻璃制成的透明体中的波长长．故E正确．
19.【答案】(1)从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图(1)到图(4)，衍射现象越来越明显，说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图(1)到图(4)四张照片对应的两测量脚间的宽度越来越小．
(2)图(4)中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光叠加后，中央条纹即为白色．
【解析】
20.【答案】(1)能．到达S1、S2的光是从同一线偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于线偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱．
(2)不能．由于从P1、P2射出的光方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象．
【解析】
21.【答案】(1)B为红光区，C为绿光区，D为蓝光区
(2)B和D处变暗．
(3)C处
【解析】(1)B为红光区，C为绿光区，D为蓝光区
(2)由绿藻呈绿色可知其对绿光的吸收最弱，故B和D处变暗．
(3)由(1)可知，C为绿光区，故绿藻只能得到极少量可利用的光来进行光合作用，因而会严重影响其生长．
22.【答案】
【解析】由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当屏上某点到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r2－r1＝(2k－1)，其中k＝1,2,3….所以当出现第2条暗条纹时，取k＝2，所以r2－r1＝.又因为c＝λf，所以r2－r1＝.
23.【答案】(1)(1－)R　(2)45°
【解析】(1)作出光路图，由折射定律有：
n1＝，n2＝
代入数据得：β1＝45°，β2＝60°
故ab＝Pb－Pa＝Rtan
45°－Rtan
30°＝(1－)R.
(2)当两种色光在界面处均发生全反射时光屏上的光斑消失，且玻璃对其折射率为n2的色光先发生全反射，故sinC1＝＝
即入射角α＝C1＝45°.
24.【答案】见解析
【解析】设用波长为0.4
μm的光入射，条纹宽度为Δx1，则Δx1＝λ1，屏上两侧各有3条亮纹，则屏上第三条亮纹到中心距离为3Δx1.
用0.6
μm光入射，设条纹宽度为Δx2，则Δx2＝λ2，设此时屏上有k条亮纹，则有kΔx2＝3Δx1
所以k＝＝
代入数据解之得k＝2，因此两侧各有2条亮纹．