高二物理（人教版选择性必修一）试题第八周光的干涉与衍射（Word版附解析）

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第八周　光的干涉与衍射(网阅作业,选择题请在答题区内作答)一、单项选择题1.(2025·广州期中检测)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,却看不到光亮,下列说法中正确的是 (　　)A.电灯S发出的光是偏振光B.以SP为轴转动A,Q处将出现明暗交替的现象C.将B沿SP向A平移至某位置时,在P处看到光亮D.以SP为轴将A转过45°,在P处看到光亮2.摄影爱好者小明购买了相机后,发现镜头的颜色呈现蓝紫色,经过上网查询,了解到由于人对黄绿光最敏感,故在镜头上涂了一层很薄的氟化镁薄膜。关于薄膜的作用,下列说法正确的是 (　　)A.薄膜将蓝紫光全部吸收B.薄膜将黄绿光全部反射C.薄膜使黄绿光容易发生干涉D.薄膜使蓝紫光容易发生偏振3.在一次观察光的衍射的实验中,观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样,那么障碍物应是 (　　)A.很大的透明圆板B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆板C.很大的不透明的圆板D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆板4.如图甲所示的牛顿环,由两块玻璃砖组成,并用三颗螺丝固定,玻璃砖的横截面如图乙所示。在单色光照射下,可看到如图丙所示的明暗相间的条纹。以下说法正确的是 (　　)A.出现明暗相间的条纹是光的衍射现象B.拧紧三颗螺丝时,会发现条纹变密集C.拧紧三颗螺丝时,会发现条纹变稀疏D.如果条纹如图丁所示,可能是玻璃板B上表面对应位置有凸起5.如图所示,两块玻璃板左端搭在一起,右端夹住一金属小球,使两玻璃板间形成一楔形薄空气膜。小球直径会随着温度的升高而增大,玻璃板受温度的影响忽略不计。现用激光垂直照射玻璃板的上表面,会观察到明暗相间的干涉条纹。当温度逐渐升高时 (　　)A.干涉条纹的间距变小,条纹向左移动B.干涉条纹的间距变小,条纹向右移动C.干涉条纹的间距变大,条纹向左移动D.干涉条纹的间距变大,条纹向右移动6.一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板,在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹,现将其中一条窄缝挡住,让这束红光只通过一条窄缝,则在光屏上可以看到 (　 )A.与原来相同的明暗相间条纹,只是亮条纹比原来暗些B.与原来不相同的明暗相间条纹,而中央亮条纹变宽些C.只有一条与缝宽对应的亮条纹D.无条纹,只存在一片红光二、多项选择题7.为了装点城市夜景,市政工作人员常在喷水池水下安装灯。如图甲所示,水下有一点光源S,同时发出两种不同颜色的a光和b光,在水面上形成了一个被照亮的圆形区域,俯视图如图乙所示,环状区域只有b光,中间小圆为复合光,以下说法中正确的是 (　　)A.在水中a光波速大于b光B.a光的频率大于b光C.用同一套装置做双缝干涉实验,b光条纹间距更小D.通过b光观察到的光源S的位置比实际位置浅一些小题映照大高考(由T7破解高考对各种色光不同特性的考查)8.钛金属阳极氧化工艺是一种在金属及其合金表面通过电解使其表面形成氧化膜的技术。通过控制电压可以改变薄膜的厚度,自然光照射在工件表面时,光线在薄膜前后表面发生反射,工件就显示出不同的颜色。关于该现象,下列说法正确的是 (　　)A.这是光的干涉现象B.这是光的衍射现象C.薄膜各处厚度不均匀的话,工件看上去是白色的D.薄膜各处厚度不均匀的话,工件看上去是彩色的三、实验题9.(6分)某同学在实验室找到了一台陈旧的激光器,铭牌已模糊不清,为了测出该激光器发出光的波长,他在实验室中进行了以下操作:a.将双缝放置在距墙面恰好是5块完整地面砖的位置;b.用激光器照射双缝,在墙面上得到了如图所示的清晰的干涉条纹。(1)图中第五条亮条纹中心位置的读数为　　　 cm,相邻两干涉条纹间距Δx=　　　　 cm;(4分) (2)已知所用双缝的宽度d=0.10 mm,实验室的地面由“80 cm×80 cm”地面砖铺成,则该激光器发出光的波长为　　　　 m(结果保留2位有效数字)。(2分) 四、解答题10.(9分)在用红光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离为0.5 mm,测得双缝到光屏的距离为1.0 m,在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5 mm。光在真空中的速度为3×108 m/s,则:(1)它在真空中的波长为多少?(6分)(2)此红光的频率为多少?(3分)小题映照大高考(由T10发掘高考对双缝干涉的考查)11.(16分)如图S为单色光源。S发出的光直接照在右侧光屏上,同时S发出的光还通过平面镜M反射在光屏上,从平面镜反射的光相当于镜中的虚像发出,与光源S形成相干光源在光屏上发生干涉。左侧是矩形和底角为30°等腰三角形组合在一起的棱镜,矩形棱镜和等腰三角形棱镜的材料相同,等腰三角形棱镜的腰长为2d,矩形棱镜的厚度为d,矩形棱镜的长边与等腰三角形棱镜的底边等长。设光源S到平面镜M的垂直距离和到光屏的距离分别为a和l,光的波长为λ。(1)求右侧光屏上相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离的表达式。(4分)(2)将S改为平行光束水平向左发射垂直入射到矩形棱镜右表面,光束宽度与矩形棱镜长度相同。已知该单色光在该棱镜材料中的波长为22λ,求该棱镜的折射率。(4分)(3)棱镜左端有一个足够长竖直木板,不考虑光在棱镜内部多次反射,求光束在木板上形成的光斑的长度(tan 15°=2-3)。(8分)第八周1．选D　电灯S发出的光包含着一切沿垂直于传播方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同，属于自然光，故A错误；自然光经过偏振片A形成偏振光，Q处光波的强度没有变化，不会出现明暗交替的现象，故B错误；无论将B沿SP向A平移至何位置，透过A的偏振光的偏振方向始终与B的透振方向垂直，在P处始终看不到光亮，故C错误；由于此时人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮，说明A、B透振方向垂直，以SP为轴将A转过45°，则透过A的偏振光的偏振方向将存在平行于B透振方向的分量，此时将有部分光可以透过B，在P处可以看到光亮，故D正确。2．选C　光照射氟化镁薄膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现干涉现象，将反射光抵消，最终实现增加透射性的目的，因为人对黄绿光最敏感，所以要使黄绿光相互抵消，所以膜的厚度一般为黄绿光在薄膜中波长的四分之一，所以增透膜应增强对黄绿光的透射，这时红光和紫光没有显著削弱，所以透镜通常呈蓝紫色，故A、B、D错误；膜的厚度一般为黄绿光在薄膜中波长的四分之一，薄膜使黄绿光容易发生干涉，使两表面反射的相同频率的黄绿光相互抵消，故C正确。3．选D　用光照射很大的透明圆板时，后面出现一片亮斑，用光照射很大的中间有大圆孔的不透明挡板时，后面出现一亮洞，用光照射很大的不透明圆板时，后面出现一片阴影，观察不到如图所示的清晰的明暗相间的图样，故A、B、C错误；用光照射很大的中间有小圆孔的不透明圆板时，后面出现如题图所示的清晰的明暗相间的衍射图样，故D正确。4．选C　出现明暗相间的条纹是光的干涉现象，故A错误；拧紧三颗螺丝时，两块玻璃砖间的空气膜厚度变薄，会发现条纹变稀疏，故B错误，C正确；薄膜干涉是等厚干涉，即同一级条纹处空气膜的厚度相同，由题图丁可推断出玻璃板B上表面对应位置有凹陷，故D错误。5．选A　当温度逐渐升高，小球直径会随着温度的升高而增大，空气膜的劈角变大，空气膜的厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距应变小，条纹向左移动。故选A。6．选B　挡住一条窄缝后，在屏上得到的是单缝衍射图样。衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现亮条纹，两侧都出现明暗相间的条纹，干涉图样为等间距的明暗相同的条纹，而衍射图样两侧为不等间距的明暗相间的条纹且亮条纹的亮度减弱，且衍射图样中央亮条纹较宽，故选B。7．选BD　根据题意可知，由于a光发生全反射时，b光还未发生全反射，则a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，由公式sin C＝eq \f(1,n)可知，a光的折射率大于b光，则a光的频率大于b光，由v＝eq \f(c,n)可知，在水中a光波速小于b光，故A错误，B正确；a光的频率大于b光，则a光的波长小于b光，则用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故C错误；由于光的折射的原因，通过b光观察到的光源的位置比实际位置浅一些，故D正确。8．选AD　薄膜前后表面反射的光线进行叠加后，不同波长的光有的增强，有的减弱，这是光的干涉现象，A正确，B错误；薄膜各处厚度不同，不同频率的光得到增强，工件显示出不同的颜色，工件看上去是彩色的，C错误，D正确。9．解析：(1)由题图可知，第五条亮条纹中心位置的读数为eq \f(9.60＋10.80,2) cm＝10.20 cm由题图可知，第一条亮条纹中心位置读数为eq \f(1.20－0,2) cm＝0.60 cm，Δx＝eq \f(x5－x1,4)＝2.40 cm。(2)根据双缝干涉的公式Δx＝eq \f(L,d)λ其中L＝5×80＝400 cm所以λ＝eq \f(Δx·d,L)＝6.0×10－7 m。答案：(1)10.20　2.40　(2)6.0×10－710．解析：(1)根据题意可知相邻暗条纹的间距Δx＝eq \f(7.5×10－3,5) m＝1.5×10－3 m又因为Δx＝eq \f(L,d)λ解得红光在真空中的波长λ＝eq \f(d·Δx,L)＝eq \f(0.5×10－3×1.5×10－3,1.0) m＝7.5×10－7 m。(2)红光的频率f＝eq \f(c,λ)＝eq \f(3×108,7.5×10－7) Hz＝4×1014 Hz。答案：(1)7.5×10－7 m　(2)4×1014 Hz11．解析：(1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S在镜中的像S′，画出边缘光线，范围如图所示，根据双缝干涉实验中干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ，d＝2a所以Δx＝eq \f(l,2a)λ。(2)该棱镜的折射率n＝eq \f(c,v)＝eq \f(λf,\f(\r(2),2)λf)＝eq \r(2)。(3)光射到等腰三角形斜面上的入射角i＝30°且sin i