新高考物理一轮复习考点分层训练14.2 光的干涉 衍射和偏振（2份，原卷版+解析版）

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\l "_Tc207977608" 题组1：光的双缝干涉 PAGEREF _Tc207977608 \h 1
\l "_Tc207977609" 题组2：光的薄膜干涉 PAGEREF _Tc207977609 \h 3
\l "_Tc207977610" 考点二 光的衍射现象 PAGEREF _Tc207977610 \h 5
\l "_Tc207977611" 题组1：衍射现象与条件 PAGEREF _Tc207977611 \h 5
\l "_Tc207977612" 题组2：圆孔衍射与圆盘衍射 PAGEREF _Tc207977612 \h 6
\l "_Tc207977613" 题组3：干涉与衍射比较 PAGEREF _Tc207977613 \h 7
\l "_Tc207977614" 考点三 光的偏振现象 PAGEREF _Tc207977614 \h 8
\l "_Tc207977615" 题组1：偏振光与偏振片 PAGEREF _Tc207977615 \h 9
\l "_Tc207977616" 题组2：光的偏振的应用 PAGEREF _Tc207977616 \h 10
14.2 光的干涉、衍射和偏振
考点一 光的干涉现象
题组1：光的双缝干涉
1. （单选）用图1装置观察光的双缝干涉，得到图2、图3分别为红光和白光的干涉条纹。下列说法正确的是( )
A. 图2中玻璃屏中心附近相邻两条红光亮条纹或暗条纹的中心间距是相等的
B. 白光干涉形成的彩色条纹，靠近屏幕中心一侧为红色
C. 要使图2的条纹变宽，可适当增加双缝间距
D. 要使图2的条纹变宽，可将红光换成频率更高的蓝光
【答案】A
【解析】A.根据双缝干涉条纹间距公式 Δx=ldλ，可知相邻两条亮条纹与暗条纹的中心间距是相等的，故A正确；
B.红光波长最长，同级条纹中红光条纹最宽离中心最远，所以靠近屏幕中心一侧为紫色，故B错误；
C.根据 Δx=ldλ，可知增加双缝距离将使条纹变窄，故C错误；
D.根据 c=λf，可知蓝光的波长比红光的波长短，由 Δx=ldλ，可知换成蓝光，条纹将变窄，故D错误。
故选A。
2.（单选）1807年，托马斯·杨利用两条“狭缝”获得了光的干涉条纹。1834年，洛埃利用“平面镜”同样获得杨式双缝干涉的结果。装置如下图所示，S为单色点光源，下列能使干涉条纹间距变小的操作是( )
A. 水平向左略微平移平面镜B. 水平向右略微平移平面镜
C. 竖直向上略微平移平面镜D. 竖直向下略微平移平面镜
【答案】D
【解析】将本题中的干涉等效看成双缝干涉，设光源S到光屏的距离为l ，光源S与镜子的竖直距离为 d，该光的波长为λ，可得干涉条纹间距表达式为 Δx=l2dλ 。
AB.根据公式Δx=l2dλ，可知水平向左略微平移平面镜或水平向右略微平移平面镜，对Δx没有影响，故AB错误；
C.根据公式Δx=l2dλ，可知竖直向上略微平移平面镜，d 减小，则Δx变大，故C错误；
D.根据公式Δx=l2dλ，可知竖直向下略微平移平面镜，d 增大，则Δx变小，故D正确。
故选D。
3. （单选）在双缝干涉实验中，用波长为λ的单色光照射双缝，屏上相邻明条纹中心间距为Δx。若将双缝间距减小为原来的13，并换用波长为3λ的单色光，则屏上相邻明条纹中心间距变为( )
A. 13ΔxB. 3ΔxC. 9ΔxD. 19Δx
【答案】C
【解析】根据双缝干涉条纹间距公式 Δx=Ldλ
将双缝间距减小为原来的 13 ，并换用波长为 3λ 的单色光，代入公式得新间距 Δx'=3λ⋅Ld3=9λLd=9Δx
故选C。
4. （单选）某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，双缝与屏之间的介质先后为空气与矿泉水，屏上的干涉条纹间距分别为Δx1与Δx2。当介质为矿泉水时，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，则( )
A. Δx2大于Δx1
B. 当介质为矿泉水时，来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为3λc
C. 该矿泉水的折射率为Δx2Δx1
D. 仅将S0水平向左移动的过程中，P点处能观察到暗条纹
【答案】B
【解析】解：A、由Δx=Ldλ可知，干涉条纹间距正比于波长，因光在矿泉水中的波长λ'Δx2，故A错误；
C、结合A项，n=λλ'=Δx1Δx2，故C错误；
B、设入射光在矿泉水在的波长为λ'，矿泉水的折射率为n，则有
λ'=λn，
由第三条亮条纹对应路程差s=3λ'，光在介质中的传播速度
v=cn，
时间差
Δt=3λ'v=3λc，
故B正确；
D、移动S0对观察结果没有影响，故D错误。
故选：B。
题组2：光的薄膜干涉
5. （单选）增透膜被广泛应用于各种光学透镜。如图，入射光1以接近法线方向入射镀膜镜片，反射光2和3在P处相干减弱，则2和3在P处的光振动图像可能为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为反射光2和3在P处相干减弱，所以反射光2和3到达振动情况正好相反，即振动步调正好相反，故C正确，ABD错误。
故选：C。
6. （多选）光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说法错误的是( )
A. 图甲中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件
B. 若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变窄
C. 若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了凸起
D. 用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，得到的条纹是等间距的同心圆环
【答案】CD
【解析】A.图甲中上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A正确;
B.相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长的整数倍，若换用频率更大、波长更小的单色光，其它条件不变，则图中的干涉条纹变窄，故 B正确;
C.弯曲的条纹对应的被检查平面右边的空气膜厚度与末弯处平面的空气膜厚度相同，由图可知亮纹提前了，光程差增大了，对应的位置是凹陷的，故 C错误;
D.空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，依据光程差是光的半个波长的偶数倍即为亮条纹，是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因凸透镜压在平面玻璃上，空气薄膜不等间距，可以看到内疏外密的明暗相间的圆环状条纹，故 D错误。
本题选择错误的，故选 CD。
7. （多选）利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉。由于光从光疏介质射向光密介质时，反射光会产生π大小的相位突变(即发生半波损失)，牛顿环的中间是暗斑。已知在图示P位置产生亮条纹，入射光波长为λ，图中两次反射位置间的距离为d。固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期性出现，下列说法正确的是( )
A. 两次反射位置间的距离满足d=Nλ(N=1,2,3,4⋯)
B. 更换形状相同、折射率更大的凸透镜，P点亮条纹可能消失
C. 若将入射光波长调整为λ'=1aλ(a=1,2,3,4⋯)，则P点仍为亮条纹
D. 若向上移动距离为Δd，P点再次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离为Δd=λ2
【答案】CD
【解析】A.根据薄膜干涉的原理可知，空气层的上下表面反射的两列光发生干涉，在P位置产生亮条纹时，光程差为2d，满足2d=Nλ(N=1,2,3,4⋯)，解得d=N2λ(N=1,2,3,4⋯)，故A错误；
B.根据A选项分析可知，光程差与凸透镜的折射率无关，故B错误；
C.当入射光波长调整为λ'=1aλ(a=1,2,3,4⋯)时，d=N2λ=Na2λ'(N=1,2,3,4⋯；a=1，2，3，4⋯)，依然满足产生亮条纹的条件，故C正确；
D.再次出现亮条纹时，光程差增大λ，移动距离满足2Δd=λ，解得Δd=12λ，故D正确。
故选：CD。
考点二 光的衍射现象
题组1：衍射现象与条件
1. （单选）如图所示为红、蓝两种颜色的光分别通过同一窄缝后在屏上呈现的条纹，下列说法正确的是( )
A. 产生图甲衍射条纹的是红色光B. 图乙的光在真空中传播速度更大
C. 增大窄缝宽度，衍射会变得更明显D. 减小窄缝宽度，屏上光会变得更亮
【答案】A
【解析】A.波长越长，衍射条纹中央亮纹越明显宽，可知，产生图甲衍射条纹的是红色光，故A正确；
B.真空中光速都相同，均为c，故B错误；
C.增大窄缝宽度，衍射会变得不明显，故C错误；
D.减小窄缝宽度，通过的光会变少，屏上光会变得更暗，故D错误。
故选A。
2. （单选）某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10−10m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时，衍射现象最明显的是( )
A. 德布罗意波长约为7.9×10−13m的中子
B. 德布罗意波长约为8.7×10−12m的质子
C. 德布罗意波长约为2.6×10−11m的氮分子
D. 德布罗意波长约为1.5×10−10m的电子
【答案】D
【解析】当波通过尺寸与其波长相近的障碍物或狭缝时，会发生明显的衍射现象。对于粒子而言，德布罗意波长λ决定了其波动性，衍射的明显程度通常与波长λ和狭缝宽度的比值相关，当 λd 接近或大于1时，衍射现象非常明显，则可知电子的衍射现象最明显。
故选D。
题组2：圆孔衍射与圆盘衍射
3. （单选）在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆板和小圆孔后，得到的四幅图样如图所示，由于操作者疏忽，打乱了图样的顺序，下列说法正确的是( )
A. 甲图是泊松亮斑B. 乙图是泊松亮斑C. 丙图是泊松亮斑D. 丁图是泊松亮斑
【答案】C
【解析】AC.单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知甲图是小圆孔衍射图样，丙图是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故A错误，C正确；
BD.单缝衍射与双缝干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，则乙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样，故BD错误。
故选C。
4. （单选）如图甲所示，让一单色点光源S发出的光照射大小可调的圆孔，圆孔后面放一光屏，从大到小调节圆孔大小，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是( )
A. 此实验说明了光沿直线传播
B. 圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C. 圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D. 用白光做实验，将看不到衍射图样
【答案】B
【解析】A.此实验说明了光的衍射现象，故A错误；
B.圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，故B正确；
C.圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，故C错误；
D.用白光做实验，可以看到彩色的衍射图样，故D错误。
故选B。
题组3：干涉与衍射比较
5. （单选）如图(a)所示，2024年12月10日，北京上空出现幻日奇观，太阳的左右两侧各出现了一个“小太阳”。幻日是太阳光被薄云层里的截面为正六边形的冰柱折射形成的，其原理如图(b)所示。a、b是光线经某截面折射后射出的两束单色光，则( )
A. 若a光是黄光，则b光可能是红光
B. a光比b光更容易发生明显的衍射现象
C. 在任何情况下，a、b两光的传播速度都相等
D. 用a、b两光经过相同的双峰干涉仪发生干涉现象，b光产生的干涉条纹相邻两条纹中央间距更宽
【答案】B
【解析】A.由图(b)可知，第一次折射时，入射角相同，而 b 光的折射角更小，则由 n=sinisinr 可知，冰柱对两光的折射率 nb>na ，则两光的频率 νb>νa ，红光的频率小于黄光的，故A错误；
B.结合 c=λν 可知 λb