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2021版浙江新高考选考物理一轮复习教师用书：14第十一章 2第2节 光的波动性 电磁波
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第2节 光的波动性 电磁波
【基础梳理】
提示：频率 相位差 (k＋) 亮条纹 λ 小 不需要 c＝3×108 m/s 同样适用 干涉 无线电波 可见光
【自我诊断】
判一判
(1)只有横波才能产生干涉和衍射现象．( )
(2)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果．( )
(3)泊松亮斑支持了光的波动说．( )
(4)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．( )
(5)光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小．( )
(6)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波．( )
(7)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短．( )
(8)光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的．( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
(6)× (7)√ (8)√
做一做
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
E．如果屏上条纹变细，表明抽制的丝变粗
提示：选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，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，故选A、D、E.
光的干涉现象
【知识提炼】
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
2．薄膜干涉
(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．
(3)条纹特点
①单色光：明暗相间的水平条纹；
②白光：彩色水平条纹．
【典题例析】
(2020·湖州联考)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )
A．在两波相遇的区域中会发生干涉
B．在两波相遇的区域中不会发生干涉
C．P点的振动始终加强
D．P点的振动始终减弱
[解析] 从题图中看出，两列波的波长不同，但同一介质中波速相等，根据v＝λf，知频率不同，所以在两波相遇的区域中不会发生干涉，B正确；因为不能发生干涉，所以虽然此时刻P点的振动加强，但不能始终加强，当然也不能始终减弱，所以本题选B.
[答案] B
【题组过关】
考向1 对双缝干涉现象的分析
1．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )
A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m
C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m
解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为Δx＝λ，则双缝间距d＝＝ m≈1.68×10－4 m.
考向2 对薄膜干涉的理解
2．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
解析：选AC.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．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．
光的衍射
【知识提炼】
1．单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2.光的干涉和衍射的本质：光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．
【典题例析】
如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将________(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明：光沿直线传播只是一种近似规律，只有在________________情况下，光才可以看做是沿直线传播的．
[审题指导] (1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律．
(2)知道光发生明显衍射现象的条件．
[解析] 缝宽增加，衍射条纹间距变小，衍射现象逐渐不明显．光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的．
[答案] 减小 光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多
如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A．a、b是光的干涉图样
B．c、d是光的干涉图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短
D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误．
光的偏振现象
【知识提炼】
1．偏振光的产生方式
(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．
(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．
2．偏振光的理论意义及应用
(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波．
(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
【典题例析】
如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是( )
A．A、B均不变 B．A、B均有变化
C．A不变，B有变化 D．A有变化，B不变
[审题指导] 光通过偏振片得到强度始终相同的偏振光，但振动方向随偏振片的旋转而变化．[解析] 旋转偏振片P，A处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，在B处光强随着P的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为0.
[答案] C
(2020·杭州调研)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，看不到光亮，则( )
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
解析：选BD.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．
电磁波与电磁波谱
【题组过关】
1．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
解析：选A.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，交替变化的电磁场在空间产生电磁波，选项A正确，C错误．电磁波在真空和介质中传播速度不同，选项B错误．电磁波在同种非均匀介质中不沿直线传播，选项D错误．
2．关于红外线的以下说法中正确的是( )
A．不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射
B．利用红外线的热效应可对物体进行烘干
C．利用红外线波长较短，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影
D．利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测
解析：选ABD.由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射性强一些．由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地辐射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征．所以选项中的A、B、D均正确，C错误．
3．关于电磁波的发射和接收，以下说法正确的是( )
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．音频信号频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同，接收电路中产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
答案：BCD
4．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析：选A.在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．
[随堂检测]
1．(2016·10月浙江选考)用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则( )
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的频率大于b光的频率
C．在玻璃中，a光的速度等于b光的速度
D．从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
答案：AD
2.一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光( )
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
解析：选AB.由折射定律可知na>nb，由v＝知vanb，故λa<λb，由Δx＝λ知b光形成的相邻亮条纹间距大，C错误．因为na>nb，则νa>νb，由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，a光照射时逸出的光电子最大初动能大，D错误．
3.在观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，根据图样判断障碍物或孔的情况，下列说法正确的是( )
A．很小的不透明圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板
C．很大的不透明圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板
解析：选D.该图样为圆孔衍射的图样，选项D正确．
4．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是( )
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
答案：D
5．(2020·宁波质检)下列说法正确的是( )
A．麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性
B．红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用
C．X射线的穿透本领比γ射线更强
D．X射线与γ射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线分明，不可能重叠
解析：选B.麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性．X射线是原子的内层电子受激发而产生的，γ射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的γ射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠．综上所述，A、D选项不正确，B选项与事实一致，C选项与事实相反；所以只有选项B正确．
6．(2020·1月浙江选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则( )
A．LC回路的周期为0.02 s
B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大
D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
答案：C
[课后达标]
一、不定项选择题
1．(2020·丽水月考)X射线( )
A．不是电磁波
B．具有反射和折射的特性
C．只能在介质中传播
D．不能发生干涉和衍射
答案：B
2．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波在真空和介质中传播的速度相同
B．变化的磁场能够在空间产生电场
C．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λT
D．电磁波既可能是横波，也可能是纵波
答案：B
3．(2020·温州质检)电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案：C
4．(2020·嘉兴质检)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是( )
A．此时电路中电流的方向为顺时针
B．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
C．若电容器正在放电，则电容器上极板带正电
D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大
解析：选ABD.由安培定则知此时电路中电流的方向为顺时针，A正确；若磁场正在减弱，根据楞次定律可得，线圈上端为正极，故电容器上极板带正电，B正确；若电容器正在放电，根据安培定则可得电容器上极板带负电，自感电动势正在阻碍电流增大，故C错误，D正确．
5．下列光学现象的说法中正确的是( )
A．用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
D．透过平行于日光灯的窄缝看正常发光的日光灯时能观察到彩色条纹，这是光的色散现象
解析：选C.用光导纤维束传送图象信息，这是光的全反射的应用，选项A错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散现象，是光的折射的结果，选项B错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可减弱反射光，从而使景象更清晰，选项C正确；透过平行于日光灯的窄缝看正常发光的日光灯时能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项D错误．
6．(2020·杭州检测)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有( )
A．改用红光作为入射光
B．改用蓝光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离
D．增大双缝之间的距离
解析：选AC.根据双缝干涉实验条纹间隔公式，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有，改用波长较长的红光作为入射光，增大双缝到屏的距离L，减小双缝之间的距离d，选项A、C正确．
7．下列说法中正确的是( )
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射
C．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
D．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
解析：选BD.光的偏振现象说明光是横波，选项A错误；人耳能听见的声波波长比超声波波长长，所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，选项B正确；光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小，选项C错误；光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理，选项D正确．
8．(2020·绍兴质检)下列有关光现象的解释正确的是( )
A．光在同一介质中沿直线传播
B．海市蜃楼是全反射的结果
C．任何两束光都可以发生干涉
D．为了司机在夜间安全行驶，汽车前窗玻璃常采用偏振玻璃
解析：选BD.光在同一种均匀介质中才会沿直线传播，选项A错误；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，所以选项B正确；只有相干波才可以发生干涉，选项C错误；汽车前窗玻璃采用偏振玻璃，在夜间行驶时可以减弱对面车辆照射过来的光强，选项D正确．
9.如图所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是( )
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
解析：选ABD.由于太阳光是自然光，能够通过偏振片P；沿竖直方向振动的光，能够通过偏振片P；沿水平方向振动的光，不能够通过偏振片P；沿与竖直方向成45°角振动的光，部分能够通过偏振片P；所以选项ABD正确．
10．(2020·舟山质检)2009年诺贝尔物理学奖授予科学家高锟以及威拉德·博伊尔和乔治·史密斯.3名得主的成就分别是发明光纤电缆和电荷耦合器件(CCD)图象传感器．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法中正确的是( )
A．为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片，减少反射光的影响
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
解析：选AD.为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片，减少反射光的影响，选项A正确；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，选项B错误；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，选项C错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项D正确．
11．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是( )
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
解析：选B.在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离Δx＝λ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d.根据c＝λν知要增大λ，应减小ν.选项B正确，选项A、C、D错误．
12．下列有关电磁波的发射与接收的说法正确的是( )
A．电磁波的频率越高，向外辐射能量的本领越强
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．在电磁波接收的过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
D．接收电磁波时首先要进行调制
解析：选A.振荡电路向外辐射电磁波的本领与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大，A正确；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B错误；从高频振荡电流中检出声音、图象信号的过程叫检波(解调)，C错误；发射电磁波时首先要进行调制，而接收电磁波时首先要进行调谐，D错误．
13．(2020·金华质检)对于单缝衍射现象，下列说法正确的是( )
A．缝的宽度d越大，衍射现象越明显
B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显
C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线
D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
解析：选B.当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，故D错，当光的波长一定时，缝的宽度越小，衍射现象越明显，故A、C错，B对．
二、非选择题
14．(2020·浙江十校联考)(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图所示，则两测脚间狭缝的宽度为________．用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变________．
(2)下列说法正确的是________．
A．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
C．一简谐横波以速度v沿x轴正方向传播，t＝0时传播到坐标原点，此质点正从平衡位置以速度v0向下振动，已知质点的振幅为A，振动角频率为ω，则x轴上横坐标为λ处质点的振动方程为y＝－Asin ω
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄
E．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系
解析：(2)在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，B错；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，D错．
答案：(1)0.36 mm 大 (2)ACE
【基础梳理】
提示：频率 相位差 (k＋) 亮条纹 λ 小 不需要 c＝3×108 m/s 同样适用 干涉 无线电波 可见光
【自我诊断】
判一判
(1)只有横波才能产生干涉和衍射现象．( )
(2)太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果．( )
(3)泊松亮斑支持了光的波动说．( )
(4)光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．( )
(5)光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小．( )
(6)均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播便形成了电磁波．( )
(7)在真空中传播的电磁波，当它的频率增加时，它的传播速度不变，波长变短．( )
(8)光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是相同的．( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
(6)× (7)√ (8)√
做一做
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
E．如果屏上条纹变细，表明抽制的丝变粗
提示：选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，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，故选A、D、E.
光的干涉现象
【知识提炼】
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
2．薄膜干涉
(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．
(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．
(3)条纹特点
①单色光：明暗相间的水平条纹；
②白光：彩色水平条纹．
【典题例析】
(2020·湖州联考)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )
A．在两波相遇的区域中会发生干涉
B．在两波相遇的区域中不会发生干涉
C．P点的振动始终加强
D．P点的振动始终减弱
[解析] 从题图中看出，两列波的波长不同，但同一介质中波速相等，根据v＝λf，知频率不同，所以在两波相遇的区域中不会发生干涉，B正确；因为不能发生干涉，所以虽然此时刻P点的振动加强，但不能始终加强，当然也不能始终减弱，所以本题选B.
[答案] B
【题组过关】
考向1 对双缝干涉现象的分析
1．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )
A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m
C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m
解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系为Δx＝λ，则双缝间距d＝＝ m≈1.68×10－4 m.
考向2 对薄膜干涉的理解
2．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
解析：选AC.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．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．
光的衍射
【知识提炼】
1．单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射
双缝干涉
不同点
条纹宽度
条纹宽度不等，中央最宽
条纹宽度相等
条纹间距
各相邻条纹间距不等
各相邻条纹等间距
亮度情况
中央条纹最亮，两边变暗
条纹清晰，亮度基本相等
相同点
干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
2.光的干涉和衍射的本质：光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．
【典题例析】
如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将________(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明：光沿直线传播只是一种近似规律，只有在________________情况下，光才可以看做是沿直线传播的．
[审题指导] (1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律．
(2)知道光发生明显衍射现象的条件．
[解析] 缝宽增加，衍射条纹间距变小，衍射现象逐渐不明显．光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的．
[答案] 减小 光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多
如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A．a、b是光的干涉图样
B．c、d是光的干涉图样
C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短
D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短
解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误．
光的偏振现象
【知识提炼】
1．偏振光的产生方式
(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．
(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．
2．偏振光的理论意义及应用
(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波．
(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．
【典题例析】
如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是( )
A．A、B均不变 B．A、B均有变化
C．A不变，B有变化 D．A有变化，B不变
[审题指导] 光通过偏振片得到强度始终相同的偏振光，但振动方向随偏振片的旋转而变化．[解析] 旋转偏振片P，A处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，在B处光强随着P的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为0.
[答案] C
(2020·杭州调研)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，看不到光亮，则( )
A．图中a光为偏振光
B．图中b光为偏振光
C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮
D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮
解析：选BD.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．
电磁波与电磁波谱
【题组过关】
1．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B．电磁波在真空和介质中传播速度相同
C．只要有电场和磁场，就能产生电磁波
D．电磁波在同种介质中只能沿直线传播
解析：选A.根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，交替变化的电磁场在空间产生电磁波，选项A正确，C错误．电磁波在真空和介质中传播速度不同，选项B错误．电磁波在同种非均匀介质中不沿直线传播，选项D错误．
2．关于红外线的以下说法中正确的是( )
A．不同的物体辐射红外线的波长和强度不同，可以在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射
B．利用红外线的热效应可对物体进行烘干
C．利用红外线波长较短，容易发生衍射的特点进行远距离和高空摄影
D．利用不同物体辐射红外线的波长和强度的不同可以对物体进行远距离探测
解析：选ABD.由于红外线是一种光波，一切物体都在不停地对外辐射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射性强一些．由于红外线的热效应，可用来烘干，又由于坦克、舰艇、人体等一切物体都在不停地辐射红外线，并且不同的物体所辐射的红外线其波长和强度不同，故在夜间或浓雾天气可通过红外线探测器来接收信号，并用电子仪器对接收到的信号进行处理，或用对红外线敏感的照相底片进行远距离摄影和高空摄影，就可察知物体的形状和特征．所以选项中的A、B、D均正确，C错误．
3．关于电磁波的发射和接收，以下说法正确的是( )
A．为了使振荡电路有效地向空间辐射能量，必须是闭合电路
B．音频信号频率比较低，不能直接用来发射电磁波
C．当接收电路的固有频率与收到的电磁波的频率相同，接收电路中产生的振荡电流最强
D．要使电视机的屏幕上有图像，必须要有检波过程
答案：BCD
4．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是( )
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、γ射线、红外线
解析：选A.在电磁波家族中，按波长由长到短分别有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等，所以A项对．
[随堂检测]
1．(2016·10月浙江选考)用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则( )
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的频率大于b光的频率
C．在玻璃中，a光的速度等于b光的速度
D．从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
答案：AD
2.一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光( )
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
解析：选AB.由折射定律可知na>nb，由v＝知va
3.在观察光的衍射实验中，观察到如图所示的清晰的亮暗相间的图样，根据图样判断障碍物或孔的情况，下列说法正确的是( )
A．很小的不透明圆板
B．很大的中间有大圆孔的不透明挡板
C．很大的不透明圆板
D．很大的中间有小圆孔的不透明挡板
解析：选D.该图样为圆孔衍射的图样，选项D正确．
4．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是( )
A．激光是纵波
B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C．两束频率不同的激光能产生干涉现象
D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
答案：D
5．(2020·宁波质检)下列说法正确的是( )
A．麦克斯韦证明了光的电磁说的正确性
B．红外线的显著作用是热作用，紫外线最显著的作用是化学作用
C．X射线的穿透本领比γ射线更强
D．X射线与γ射线的产生机理不同，因此它们的频率范围界线分明，不可能重叠
解析：选B.麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证明了光的电磁说的正确性．X射线是原子的内层电子受激发而产生的，γ射线是原子核受激发而产生的，产生机理确实不同，但X射线和γ射线都有一个较大的频率范围，较高频率的X射线与较低频率的γ射线产生了重叠，其他相邻电磁波间也存在重叠．综上所述，A、D选项不正确，B选项与事实一致，C选项与事实相反；所以只有选项B正确．
6．(2020·1月浙江选考)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则( )
A．LC回路的周期为0.02 s
B．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大
C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大
D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向
答案：C
[课后达标]
一、不定项选择题
1．(2020·丽水月考)X射线( )
A．不是电磁波
B．具有反射和折射的特性
C．只能在介质中传播
D．不能发生干涉和衍射
答案：B
2．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A．电磁波在真空和介质中传播的速度相同
B．变化的磁场能够在空间产生电场
C．电磁波的波长、波速、周期的关系为v＝λT
D．电磁波既可能是横波，也可能是纵波
答案：B
3．(2020·温州质检)电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案：C
4．(2020·嘉兴质检)LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，则下列说法正确的是( )
A．此时电路中电流的方向为顺时针
B．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电
C．若电容器正在放电，则电容器上极板带正电
D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大
解析：选ABD.由安培定则知此时电路中电流的方向为顺时针，A正确；若磁场正在减弱，根据楞次定律可得，线圈上端为正极，故电容器上极板带正电，B正确；若电容器正在放电，根据安培定则可得电容器上极板带负电，自感电动势正在阻碍电流增大，故C错误，D正确．
5．下列光学现象的说法中正确的是( )
A．用光导纤维束传送图象信息，这是光的衍射的应用
B．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
C．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
D．透过平行于日光灯的窄缝看正常发光的日光灯时能观察到彩色条纹，这是光的色散现象
解析：选C.用光导纤维束传送图象信息，这是光的全反射的应用，选项A错误；太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散现象，是光的折射的结果，选项B错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可减弱反射光，从而使景象更清晰，选项C正确；透过平行于日光灯的窄缝看正常发光的日光灯时能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项D错误．
6．(2020·杭州检测)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有( )
A．改用红光作为入射光
B．改用蓝光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离
D．增大双缝之间的距离
解析：选AC.根据双缝干涉实验条纹间隔公式，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有，改用波长较长的红光作为入射光，增大双缝到屏的距离L，减小双缝之间的距离d，选项A、C正确．
7．下列说法中正确的是( )
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射
C．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
D．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
解析：选BD.光的偏振现象说明光是横波，选项A错误；人耳能听见的声波波长比超声波波长长，所以人耳能听见的声波比超声波更易发生衍射，选项B正确；光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小，选项C错误；光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理，选项D正确．
8．(2020·绍兴质检)下列有关光现象的解释正确的是( )
A．光在同一介质中沿直线传播
B．海市蜃楼是全反射的结果
C．任何两束光都可以发生干涉
D．为了司机在夜间安全行驶，汽车前窗玻璃常采用偏振玻璃
解析：选BD.光在同一种均匀介质中才会沿直线传播，选项A错误；海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，所以选项B正确；只有相干波才可以发生干涉，选项C错误；汽车前窗玻璃采用偏振玻璃，在夜间行驶时可以减弱对面车辆照射过来的光强，选项D正确．
9.如图所示，偏振片P的透振方向(用带有箭头的实线表示)为竖直方向．下列四种入射光束中，能在P的另一侧观察到透射光的是( )
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
解析：选ABD.由于太阳光是自然光，能够通过偏振片P；沿竖直方向振动的光，能够通过偏振片P；沿水平方向振动的光，不能够通过偏振片P；沿与竖直方向成45°角振动的光，部分能够通过偏振片P；所以选项ABD正确．
10．(2020·舟山质检)2009年诺贝尔物理学奖授予科学家高锟以及威拉德·博伊尔和乔治·史密斯.3名得主的成就分别是发明光纤电缆和电荷耦合器件(CCD)图象传感器．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法中正确的是( )
A．为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片，减少反射光的影响
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
解析：选AD.为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象在照相机镜头前加一偏振片，减少反射光的影响，选项A正确；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，选项B错误；在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，选项C错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，选项D正确．
11．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是( )
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
解析：选B.在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离Δx＝λ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d.根据c＝λν知要增大λ，应减小ν.选项B正确，选项A、C、D错误．
12．下列有关电磁波的发射与接收的说法正确的是( )
A．电磁波的频率越高，向外辐射能量的本领越强
B．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调
C．在电磁波接收的过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
D．接收电磁波时首先要进行调制
解析：选A.振荡电路向外辐射电磁波的本领与振荡频率密切相关，频率越高，发射电磁波的本领越大，A正确；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，B错误；从高频振荡电流中检出声音、图象信号的过程叫检波(解调)，C错误；发射电磁波时首先要进行调制，而接收电磁波时首先要进行调谐，D错误．
13．(2020·金华质检)对于单缝衍射现象，下列说法正确的是( )
A．缝的宽度d越大，衍射现象越明显
B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显
C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线
D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
解析：选B.当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，故D错，当光的波长一定时，缝的宽度越小，衍射现象越明显，故A、C错，B对．
二、非选择题
14．(2020·浙江十校联考)(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图所示，则两测脚间狭缝的宽度为________．用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变________．
(2)下列说法正确的是________．
A．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制
C．一简谐横波以速度v沿x轴正方向传播，t＝0时传播到坐标原点，此质点正从平衡位置以速度v0向下振动，已知质点的振幅为A，振动角频率为ω，则x轴上横坐标为λ处质点的振动方程为y＝－Asin ω
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄
E．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系
解析：(2)在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，B错；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，D错．
答案：(1)0.36 mm 大 (2)ACE
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