高考物理二轮考点精练专题15.11《光的干涉和衍射、偏振》（含答案解析）

这是一份高考物理二轮考点精练专题15.11《光的干涉和衍射、偏振》（含答案解析），共12页。试卷主要包含了光的干涉和衍射等内容，欢迎下载使用。
第十五部分  选修3-4十一、光的干涉和衍射、偏振1．（2018北京高考）用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色【参考答案】D点睛：本题考查了光的干涉现象，注意只有频率相同、振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像，同时要掌握哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点。2．（2018考前冲刺）煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图6所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。以下说法正确的是（　 ）A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹【参考答案】BC3．(2016·北京顺义统考)两束不同频率的单色光a、b以相同的入射角从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象(α＞β)。下列说法中正确的是(　　)A．光束b的频率比光束a的频率低B．相同条件下b光的双缝干涉条纹间距比a光的大C．光束b在水中的传播速度比光束a在水中的传播速度大D．若让a、b光分别从同种玻璃射向空气，a光发生全反射时的临界角较大【参考答案】D　【名师解析】由折射定律＝n知，b光的折射角小，折射率大，频率高，波长小，选项A错误；由Δx＝λ知，相同条件下b光的双缝干涉条纹间距小，选项B错误；由v＝知，b光在水中的传播速度小，选项C错误；由sin C＝知，a光发生全反射时的临界角较大，选项D正确。4．(2016·嘉兴高三测试)如图是一段拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30°，折射角为53°(sin 53°＝0.8)，则(　　)A．此光纤的折射率为0.625B．该单色光在光纤中的传播速度为1.875×108 m/sC．减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率D．同一单色光在此光纤内的全反射临界角比在圆柱形光纤中大【参考答案】B　5.一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图3所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是(　　)A.a光的折射率小于b光的折射率B.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度C.a、b两种单色光分别从B、C射出时折射角相等D.a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大【参考答案】AC　【名师解析】由题图可看出，在A点的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律可知，a光的折射率小于b光的折射率，故选项A正确；由v＝可知，在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度，所以选项B错误；由题图可看出，两光束在B、C两点的入射角分别等于在A点的折射角，根据光路可逆原理可知，两光束在B、C两点的折射角等于在A点的入射角，即相等，所以选项C正确；a光的折射率小于b光的折射率，故a光的波长大于b光的波长，而两种单色光通过同一双缝干涉装置时，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的干涉条纹间距较大，故选项D错误。6．(2016·福州质检) ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC。由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示。则a、b两束光(　　)A．在真空中，a光的传播速度比b光的大B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小【参考答案】C　7．(2016·陕西五校一模)如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线。a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是(　　)A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度[来源:学+科+网]B．a光的频率大于b光的频率C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角E．b光比a光更容易发生衍射现象【参考答案】ACD　8．(2016·温州十校期中)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[来源:ZX]D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象【参考答案】D　【名师解析】太阳光非单色光，其中含有7种色光，经过三棱镜时，不同的色光折射率不同，导致形成彩色图样这是光的色散现象，A错误；3D电影是利用了人的两只眼睛所看到物体有所不同，经过大脑处理后所成的立体图象，B错误；用标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，当较平整时，产生的条纹较均匀，否则不平整的地方条纹就不均匀，C错误；增透膜利用光的干涉现象增大光的穿透率，减小光的反射率，所以D正确，本题正确选项为D。9．(多选)2013年9月12日国务院办公厅下发文件《大气污染防治行动计划》，以改善人们的生活环境。其中雾霾天气严重影响人们的身体健康，发生雾霾天气时能见度只有几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下(　　)A．只有波长较短的一部分光才能到达地面B．只有波长较长的一部分光才能到达地面C．只有频率较大的一部分光才能到达地面D．只有频率较小的一部分光才能到达地面【参考答案】BD　10．(多选)如图所示，电灯S发生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【参考答案】BD　【名师解析】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，若B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振片，则P点无光亮，将B转过90°时，偏振光的振动方向与B偏振片的透振方向平行，偏振光就能通过偏振片，在P处就可看到光亮，D项正确。11．(多选)下列说法正确的是(　　)A．激光可用于测距B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D．激光可用于全息照相，有独特的特点【参考答案】ACD　12．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是(　　)A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧【参考答案】D　【名师解析】当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹。这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的；如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强，减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹。13.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，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(　　)[来源:学§科§网]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【参考答案】B　[来源:ZX]二．计算题1.(2016·河北正定模拟)如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其一个底角为30°，一束单色平行光束斜射向AB面，经三棱镜折射后在AC面平行于BC射出. (1)以图中三条光线代表光束，画出三条光线经棱镜折射的光路示意图．(2)若棱镜的折射率为，求入射光线与AB面的夹角θ.【名师解析】(1)光路图如图甲所示．由图中几何关系可知β＝30°解得α＝60°则θ＝30°答案：(1)图见解析　(2)30°2.（2016东北四市模拟）如图，上、下表面平行的厚玻璃砖置于水平面上，在其上方水平放置一光屏。一单色细光束从玻璃砖上表面入射，入射角为i，经过玻璃砖上表面和下表面各一次反射后，在光屏上形成两个光斑。已知玻璃砖的厚度为h，玻璃对该单色光的折射率为n，光在真空中的速度为c。求（i）两个光斑的间距d；（ii）两个光斑出现的时间差Δt。 【名师解析】[来源:Zx.Com]（i）作出如图光路，根据折射定律有     ①（2分）    ②（2分）由①②式得   ③（1分）（ii）两光斑形成的时间差即折射光束在玻璃砖内运动的时间下表面反射光束多走的路程  ④（2分）光在玻璃中速度  ⑤（1分） ⑥（1分）由①④⑤⑥式得   ⑦（1分）3.（2016郑州二模）如图所示，横截面为正方形ABCD的玻璃砖边长为20 cm，玻璃砖的AD面为镀银后形成的平面镜。现让一束单色光从玻璃砖AB边的中点O处入射，入射方向与AB边成α＝30°角，光线经平面镜反射后从CD边的P点射出，出射方向与CD边的夹角恰好也为α＝30°，且PD＝5cm。求：①该玻璃砖的折射率n；②该单色光在玻璃砖中的传播时间t。（光在真空中传播的速度为c＝3．0×108m／s）   ②OO’ =AO’/ sinr （1分）O’ P=PD/ sinr      (1分)光在该玻璃砖中的传播速度为:v=c/n      （1分）可知光在玻璃砖中的传播时间为 t==1.2×10-9s    （2分）4.（2016石家庄二模）如图所示为一顶角θ=90°的三棱镜截面，一束单色光从三棱镜AB边上的D点入射，若入射角由0逐渐增大，发现光线均能射到AC边，但当入射角大于45°时，在AC边左侧无光线射出（不考虑光线在BC、AC边的反射）。求三棱镜的折射率。【名师解析】入射光线经AB边D点折射进入三棱镜，折射角为，当入射角时，折射光线射到AC边恰好发生全反射，在AC边一侧无法接受到光线，则由折射定律可得： 由临界角定义可得：由几何关系得解得： 。5. (2016江西南昌市一模)如图是内径为R，外径为2R空心玻璃圆柱体横截面图，玻璃的折射率为n=，圆柱体空心部分为空气，在横截面内，两束单色平行光a、b射向圆柱体，a光的折射光线在圆柱体内表面恰好没有折射进空心部分，b光的折射光线恰好与圆柱体内表面相切，求：①b光射向圆柱体外表面的入射角；②a、b两束光的间距。②设a光在圆柱体外表面的入射角为i’折射角为r’；折射光线在内表面的入射角为i’’.（1）     i’’=C         （2）sin C=     （3）   由正弦定理：（4）联解（1）（3）（4）得：sin i’=   i’=300y=2R·sin600+2R·sin300=R………………（1分）a、b两束光的间距为R