高中物理第1节 光的干涉精品单元测试当堂达标检测题

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册

第五章 光的干涉、衍射和偏振单元测试题（解析版）

第I卷（选择题）

一、选择题（共40分）

1．下列关于光的说法，正确的是（　　）

A．在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比或者比光的波长还小时，才能发生衍射现象

B．通过光的反射现象和折射现象说明，光是一种横波

C．白光的干涉条纹是彩色的，说明白光是由多种色光组成的

D．干涉法检查平面的平整程度时，被测物体上下表面反射的两列光波发生干涉

2．下列说法不正确的是（　　）

A．5G的电磁波比4G的电磁波衍射能力更强

B．天空是亮的原因是大气对阳光的散射

C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射

D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被吸收掉了

3．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理，利用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，已知“散斑对”的间距d与待测物体的速度v、二次曝光的时间间隔Δt之间满足关系式d=KvΔt，其中K为常数。实验中可以测得二次曝光的时间间隔Δt和“散斑对”到屏的距离L及相邻两条亮纹的间距Δx。若所用激光的波长为λ，则利用该实验确定物体速度的表达式是（　　）

A． B． C． D．

4．鉴别奶粉的质量时，奶粉中碳水化合物（糖）的含量是一个重要指标，用“旋光法”可以测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度，这一角度称为“旋光度”，的值只与糖溶液的浓度有关，将的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法不正确的是（　　）

A．到达O处光的强度会明显减弱

B．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强最大，偏振片B转过的角度等于或

C．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强最大，偏振片A转过的角度等于或

D．偏振光不能产生干涉和衍射现象

5．如图所示分别是a光、b光各自通过同一单缝衍射仪器形成的图样（灰黑色部分表示亮纹，保持缝到屏距离不变），则下列说法正确的是（　　）

A．a光的光子能量比b光的小

B．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度

C．通过同一装置做双缝干涉实验，a光产生的条纹间距比b光的小

D．a、b光由同一介质射入空气，均发生全反射，a光的临界角比b光小

6．如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知（    ）

A．射出c板后的两束单色光与入射光不再平行

B．射到Q点的光在玻璃中的折射率较大

C．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长

D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉条纹的间距小，这束光为蓝光

7．关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（　　）

A．图甲检查工件的平整度利用光的衍射现象

B．图乙医用内窥镜利用光的干涉现象

C．图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野

D．图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的

8．关于下列四个图的说法正确的是（　　）

A．甲图是单缝衍射图样 B．乙图是单缝衍射图样

C．丙图是小孔衍射图样 D．丁图是小孔衍射图样

9．a、b、c三条平行光线垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径从空气射向玻璃砖，如图所示，光线b正好过圆心O，光线a、c从光线b的两侧对称入射，光线a、c从玻璃砖下表面进入空气后与光线b交于P、Q，则下列说法正确的是（    ）

A．玻璃对a光的折射率大于对c光的折射率

B．玻璃对三种光的折射率关系为

C．a光比c光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长

D．在相同条件下进行双缝干涉实验，c光的条纹间距比a光宽

E.a、c光分别从空气射入某种介质中，c光发生全反射时临界角较小

10．通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象。从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况。图乙分别显示出光和光通过同一缝板得到的光强分布情况。下列有关、两种色光的说法中正确的有（    ）

A．光通过的可能是缝板上的单缝

B．A光的波长比光的波长长

C．光的频率比光的频率大

D．光在玻璃中的传播速度大于光在玻璃中的传播速度

E.光比光更容易发生衍射现象

第II卷（非选择题）

二、实验题（共15分）

11．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，现要利用这套装置来测量某种单色光的波长。

（1）图甲装置示意图中有三个光学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是______。

A．①是双缝，②是单缝，③是滤光片

B．①是单缝，②是滤光片，③是双缝

C．①是滤光片，②是单缝，③是双缝

（2）用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图乙所示，双缝间距d＝______mm。

（3）图丙为实验得到的干涉条纹，用测量头测出了第1条和第6条亮纹中心间的距离为Δx，已知双缝到光屏的距离为l，则所测单色光波长的计算式为λ＝______（用题中所给的字母表示）。

12．利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图甲），游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图乙），游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为___________ mm。图丁游标卡尺的示数为___________ mm。在实验中，所测单色光的波长为___________ m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将___________（选填“能”或“不能”）看到明暗相间的条纹。

三、解答题（共45分）

13．用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝且让狭缝与日光灯管或其他线状光源平行，你会观察到怎样的现象？试解释这个现象。

14．同一实验装置，用不同的色光来做双缝干涉实验，所产生的干涉条纹是不同的。如图是由三种色光产生的干涉条纹，请比较它们有什么异同，并说明原因。谈谈你的认识，并与同学讨论交流。

15．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，试问：

(1)该黄光的波长是多少？

(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？

16．在双缝干涉实验中，用频率的单色光照射双缝，若屏上点到双缝距离之差为，则点将出现什么条纹？若将整个装置放入折射率的介质中进行上述实验，则点又将出现什么条纹？

参考答案

1．C

【详解】

A．在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比或者比光的波长还小时，才能发生明显衍射现象，故A错误；

B．光的偏振现象说明光是一种横波，反射和折射不能说明光是横波，故B错误；

C．干涉主要条件是两列干涉波必须是相干的，就是其频率相同，而不同的色光波长不同，白光的干涉条纹是彩色的，说明白光是由多种色光组成的，故C正确；

D．干涉法检查平面的平整程度时，是标准样板与被测物体间形成空气膜的上下表面的发射光干涉产生的，故D错误。

故选C。

2．A

【详解】

A．5G的电磁波比4G的电磁波频率大，波长短，则衍射能力更弱，选项A错误，符合题意；

B．天空是亮的原因是大气对阳光的散射，选项B正确，不符合题意；

C．大气对光的散射有一个特点：波长较短的光容易被散射，波长较长的光不容易被散射。天空是蓝色的，这是因为大气对阳光中波长较短的蓝光散射得较多，故C正确，不符合题意；

D．波长较短的光容易被大气散射，波长较长的光不容易被大气散射，傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光大部分被吸收掉了；而红光和橙光不容易被大气吸收；所以晚霞呈红色，故D正确，不符合题意；

故选A。

3．C

【详解】

依题意可得，双缝间距为

d=KvΔt

双缝干涉条纹间距公式

联立解得

故选C。

4．D

【详解】

由题意知，转动B使到达O处的光最强，则偏振片A、B的透振方向一致.若在A、B之间放上待检糖溶液，因糖溶液对偏振光有旋光效应，使偏振光的偏振方向发生改变，则到达O处的光强度会明显减弱.若适当旋转A或B，可以使自然光通过偏振片A、糖溶液和偏振片B后到达O处的光强最大，则偏振片旋转的角度等于或.偏振光也是波，能产生干涉和衍射现象。

故选D。

5．A

【详解】

AC．由衍射图样特点可知，波长越长的光，中央亮条纹越宽，由图可知，a光的中央亮条纹较宽，则a光的波长较大，根据可知a光的光子能量比b光的小；根据可知，双缝干涉实验时a光产生的条纹间距比b光的大，故A正确，C错误；

B．光在真空中的传播速度相同即为光速，故B错误；

D．根据知，由于a光的波长较大，则a光的折射率较小，所以a光从同一介质中射向空气全反射的临界角较大，故D错误。

故选A。

6．D

【详解】

A．光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从c板射出的两束单色光与入射光仍然平行，故A错误；

B．射到Q点的光偏折程度没有射到点的光偏折程度厉害，可知射到Q点的光在玻璃中的折射率较小，故B错误；

C．射到P点的光折射率较大，根据

知，在玻璃中传播的速度较小，折射率大，则频率大，波长小，故C错误；

D．根据

知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折厉害，为射到P点的光，即蓝光，故D正确。

故选D。

7．C

【详解】

A．图甲检查工件的平整度利用光的干涉现象，故A错误；

B．图乙医用内窥镜利用光的全反射现象，故B错误；

C．图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野，故C正确；

D．图丁泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，故D错误；

故选C。

8．BC

【详解】

A．甲图平行等距，是双缝干涉图样，选项A错误；

B．乙图平行不等距，是单缝衍射图样，选项B正确；

C．丙图是小孔衍射图样，选项C正确；

D．丁图是泊松亮斑，是圆板衍射图样，选项D错误。

故选BC。

9．ACD

【详解】

AB．由图可知，光和光入射角相同，但光折射角较小，根据折射率公式可知，玻璃对 光的折射率大于对光的折射率，由于光入射角为 ，故无法判断玻璃对光的折射率大小，故A正确，B错误；

C．根据公式，由于光的折射率大，则光在玻璃中的传播速度较小，又由图可知 光在玻璃砖中的传播路径较长，故光比光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，故C正确；

D．由于光的折射率大，波长较长，则在相同条件下进行双缝干涉实验，光的条纹间距比光宽，故D正确；

E．、光分别从空气射入某种介质中时，不能发生全反射，故E错误。

故选ACD。

10．BDE

【解析】

【详解】

A.从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，A不符合题意；

BC.由图样可看出，A光的条纹间距大于B光的，由可知，A光的波长大于B光的波长，A光的频率小于B光的频率，B符合题意，C不符合题意；

D.A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，D符合题意；

E.由于A光的波长较长，所以更容易发生明显的衍射现象，E符合题意。

11．C    2.05       

【详解】

（1）[1]为获取单色线光源，光源后面要有滤光片、单缝、双缝，则①是滤光片，②是单缝，③是双缝，故选C。

（2）[2]游标卡尺读数为

（3）[3]相邻两亮条纹间距为，由干涉条纹与波长间的关系可知

得

12．11.4    16.8    6.75×10-7    不能   

【详解】

[1][2]根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4mm；图丁的示数是16.8mm。

[3]条纹间距

根据有

[4]当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹。

13．会观察到明暗相间的彩色条纹，因为当两支铅笔夹成的狭缝与光波波长接近时，会发生光的衍射现象

【详解】

会观察到明暗相间的彩色条纹，因为当两支铅笔夹成的狭缝与光波波长接近时，会发生光的衍射现象。

14．见解析

【详解】

不同点：根据图可知，对于单色光，不同的波长的光，在双缝干涉时得到的条纹间距不同，由于

可知红光的条纹间距大于蓝光，白光是复色光，其中不同的波长的单色光条纹之间的距离不同，所以白光呈现彩色条纹。

相同点：都会出现明暗相同的条纹。

15．(1)5×10-7m；(2)暗条纹

【详解】

(1)根据

可得

λ＝＝5×10－7m

(2)由于

Δx＝7.5×10－7m＝1.5λ

所以是暗条纹。

16．暗，亮

【详解】

由得

即

故点出现暗条纹

放入的介质中，

由得

即

故点出现亮条纹