2025届高考物理一轮复习专题训练 光的干涉、衍射和偏振

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 光的干涉、衍射和偏振，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．导光管采光系统是一套采集自然光并经管道传输到室内的采光系统，如图为过装置中心轴线的截面.上面部分是收集阳光的半径为R的某种均匀透明材料制成的半球形采光球，O为球心，下面部分是内侧涂有反光涂层的导光管，MN为两部分的分界面，M、N为球面两点.若一束平行MN且与MN相距的细光束从空气入射到采光球表面时，经折射绿光恰好照射到N点，光在真空中的传播速度为c.则( )
A.绿光在采光球中的传播速度为
B.红光一定能从N点上方射出
C.紫光有可能直接折射经过O点
D.要使光束在导光管中发生全反射，涂层折射率应小于管壁折射率
2．激光散斑测速应用了光的干涉原理，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，待测物体的速度与二次曝光的时间间隔的乘积等于双缝间距，实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏的距离l以及相邻亮纹间距，若所用的激光波长为λ，则根据该实验确定的物体运动速度的表达式为( )
A.B.C.D.
3．在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是( )
A.甲是单缝、乙是双缝B.乙是双缝、丙是小圆孔
C.丙是小圆孔、丁是小圆板D.甲是双缝、丁是小圆孔
4．用如图所示装置研究偏振现象，是两块完全相同的圆形偏振片，A、B为观测点，A、B和两块偏振片的圆心共线，且偏振片与A、B连线垂直，两偏振片可绕A、B连线转动，下列说法正确的是( )
A.固定，将转动一定角度，则A、B处光强均发生变化
B.固定，将转动一定角度，则A、B处光强均不发生变化
C.同时将和转动一定角度，A处光强不变，B处光强可能变化
D.同时将和转动一定角度，A、B处光强均发生变化
5．有一种魔术道具称为“穿墙而过”，其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示.当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示.则( )
A.该魔术说明光是横波
B.该魔术对观众的观察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
6．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种增反膜，将这种增反膜应用于眼镜能大大减小紫外线对眼睛的伤害，他选用的薄膜材料的折射率，光在真空中的速度，所要消除的紫外线的频率，那么他设计的这种增反膜的厚度至少是( )
A.B.C.D.
7．甲、乙两同学在实验室做薄膜干涉实验.甲同学将有肥皂膜的铁丝圈竖直放置，形成如图（a）所示的肥皂膜（侧视图），用黄色光从左侧照射肥皂膜，会观察到明暗相间的干涉条纹.乙同学用平行单色光垂直照射透明肥皂膜，观察到如图（b）所示明暗相间的干涉条纹.关于甲、乙两同学的实验，下列说法正确的是( )
A.甲同学应该从肥皂膜右侧观察干涉图样
B.任意两相邻亮条纹处对应的肥皂膜厚度之差相同
C.乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率不随光屏到肥皂膜的距离x变化而变化
D.乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率随光屏到肥皂膜的距离x增大而逐渐增大
8．某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏.当一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑.解题思路实验失败的原因可能是( )
A.单缝S太窄B.单缝S太宽
C.S到和距离不相等D.阳光不能作为光源
9．下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的判断中，准确无误的是( )
A.甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样
B.甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”
C.丙图和丁图都是双缝干涉图样
D.丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样
10．观察光的衍射实验装置如图所示，用红色的激光照射单缝可在光屏上形成衍射条纹，为了减小条纹宽度，可以( )
A.减小单缝宽度B.用绿光照射
C.增大单缝与光屏间距离D.减小激光器与单缝间距离
11．如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上，一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是( )

A.条纹与边平行
B.乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C.如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向侧移动
D.看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
12．抽制高强度纤维细丝时可用激光监测其粗细.如图所示，观察激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化.这一过程利用了光的( )
A.干涉现象B.衍射现象C.折射现象D.色散现象
二、多选题
13．对光的衍射现象的定性解题思路，下列描述中正确的是( )
A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时，才会发生衍射现象
B.单缝衍射，狭缝宽度增大过程中，衍射条纹亮度逐渐变暗
C.单色光的单缝衍射图样是亮暗相间的条纹
D.光的衍射为光的波动性提供了有力的证据
14．下列说法正确的是( )
A.甲图是薄膜干涉的图样，照相机、望远镜的镜头镀的一层膜是薄膜干涉的应用
B.乙图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
C.丙图是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，上方是蜃景，下方是景物
D.丁图是衍射图样，其最明显的特征是条纹间距不相等
15．旋光仪测糖溶液浓度的原理如下：偏振光通过糖溶液后，迎着光看，以传播方向为轴，偏振方向的旋转角θ称“旋光角”，θ与糖溶液浓度有关，θ测量值与标准值比较能确定含糖量.如图，自然光源S与圆形偏振片A、B的圆心共轴，转动B使观察点O处光强最强，将被测样品P置于A、B间，则( )
A.O处光强减弱
B.O处光强不变
C.B转一角度使O处光强最强，B转过角度θ
D.A转一角度使O处光强最强，A转过角度θ
三、填空题
16．利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距,双缝光屏间距离,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为______，B位置的游标卡尺读数为________，单色光的波长为________m.
17．如图所示，将附着肥皂膜的圆形金属线圈竖直放置，用单色光照射肥皂膜时可以观测到如图所示的干涉条纹，用紫光照射产生的条纹比红光照射时产生的条纹___________（选填“窄”或“宽”）；若用白光照射，可以观测到___________（选填“黑白”或“彩色”）条纹；若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90°，则干涉条纹___________（选填“同步旋转”或“保持不变”）。
四、计算题
18．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝和的路程差为，如果用频率为的光照射双缝，试通过计算解题思路P点出现的是亮条纹还是暗条纹。
参考答案
1．答案：B
解析：如图所示，根据几何关系得，则，由几何知识得，则，对绿光的折射率，绿光在采光球中的传播速度为，故A错误；与绿光相比，该材料对红光的折射率小，折射角大，则红光一定能从N点上方射出，故B正确；紫光不可能直接折射经过O点，如果折射光线经过O点，折射角为0°，不符合实际，故C错误；光由光密介质到光疏介质才可能发生全反射，则涂层折射率应大于管壁折射率，故D错误.
2．答案：C
解析：双缝干涉条纹间距公式，根据题意可知，联立解得物体运动速度的表达式为，故选C.
3．答案：C
解析：衍射与干涉图样的区别：前者中间是亮条纹，越向两侧条纹宽度越小，后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小圆孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔衍射的图样中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙图是小圆孔衍射，丁图是泊松亮斑，即小圆孔衍射，所以C正确.
4．答案：C
解析：自然光沿着各个方向振动的光波的强度均相同，故无论是否转动，A处光强不变，故A、D错误；若将转动一定角度，固定，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强发生变化，故B错误；同时将和转动一定角度，当两偏振片的狭缝平行时，B处光强最大，当狭缝垂直时，B处光强最小，故B处光强可能变化，也可能不变化，故C正确.
5．答案：A
解析：光的偏振现象说明光是横波，故A正确；任何角度的光都会发生偏振现象，不同角度的观众看到的现象相同，故该魔术对观众的观察角度无要求，故B错误；当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，且部分重合，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块“挡板”，一片偏振片无法完成该魔术，故C、D错误.
6．答案：C
解析：为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别在该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差（大小等于薄膜厚度d的2倍）应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即.因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的，紫外线在真空中的波长是，在膜中的波长是，故膜的厚度至少是，故C正确，A、B、D错误.
7．答案：B
解析：薄膜干涉是薄膜前、后两个面的反射光叠加产生的，故甲同学应该从肥皂膜左侧观察干涉图样，故A错误；任意两相邻亮条纹处对应的肥皂膜厚度之差是黄色光波长的一半，故B正确；肥皂膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为，即光程差为肥皂膜厚度的2倍，当光程差时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的肥皂膜的厚度差为，题图乙中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，可知肥皂膜厚度变化所用的距离逐渐变大，即乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率随光屏到肥皂膜的距离x增大而逐渐减小，故C、D错误.
8．答案：B
解析：双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，实验中观察不到光的干涉现象是由于单缝S太宽，得不到线光源，故选B.
9．答案：B
解析：AB.“泊松亮斑”是“小圆盘”产生的衍射现象，形成的衍射图样是阴影中心有一个“亮斑”而小孔衍射的图样是中间有“亮斑”无阴影。所以甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”，故A错误，B正确；
CD.干涉图样中的条纹间距是相等的，单缝衍射图样中的条纹间距是不相等的，中间最宽、最亮。所以丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样。故CD错误。
故选B。
10．答案：B
解析：AC、双缝干涉与单缝宽度无关，故AC错误;B、绿光波长比红光小，根据，绿光条纹间距小于红光，故B正确;D、条纹间距与激光器和单缝间距离无关，故D错误;故选:B。
11．答案：D
解析：A、设薄膜厚度为d，薄膜干涉的光程差，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与AD边平行，故A错误;B、根据薄膜干涉的产生原理可知，表示该处有突起，故B错误;C、如果用手用力捏右侧三层，根据，由此可知，当θ小时，条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向BC端移动，故C错误;D、看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密;说明薄片的厚度越厚，故D正确。故选:D。
12．答案：B
解析：光发生衍射的条件是:障碍物或孔的尺寸比光的波长小或相差不多时，抽丝时发生的是光的衍射现象，当丝越细，光的衍射现象越明显，所以当条纹的宽度变宽时，丝就越细，这一过程利用了光的衍射现象，故ACD错误，B正确。
13．答案：BCD
解析：衍射现象不论波长与障碍物或小孔的尺寸如何都会发生，只是当光的波长与障碍物或小孔的尺寸相近或者障碍物或小孔的尺寸比波的波长小得多时才会发生明显的衍射现象，A错误；狭缝变宽，衍射现象会变得不明显，衍射条纹亮度逐渐变暗，B正确；单色光的单缝衍射图样是亮暗相间的条纹，C正确；衍射是波特有的现象，为光的波动性提供了有力的证据，D正确.
14．答案：ACD
解析：题图甲是薄膜干涉的图样，照相机、望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜，即增透膜，光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，从膜的前表面和后表面反射的光相互减弱，故A正确；题图乙是圆板衍射，被称为“泊松亮斑”，故B错误；题图丙是在平静无风的海面上出现的“蜃景”，海面下层空气温度比上层低，密度比上层大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小，远处的景物发出的光线射向海面时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，从而产生了“蜃景”现象，可知上方是蜃景，下方是景物，故C正确；题图丁是衍射图样，衍射条纹中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小且越暗，故D正确.
15．答案：ACD
解析：不放样品时，转动B使O处光强最强，此时A、B的透振方向相同；放置样品后，由于样品会使经过A的偏振光产生“旋光角”，所以此时穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向不再平行，O处光强将减弱，故A正确，B错误；根据前面解题思路可知，放入样品后，穿过样品的偏振光振动方向与B的透振方向存在夹角θ，若B转一角度使O处光强最强，则B转过角度θ，同理可知若A转一角度使O处光强最强，则A转过角度θ，故C、D正确.
16．答案：11.1mm；15.6mm；
解析：图A游标卡尺的读数为.图B游标卡尺读数为.根据其中，得。
17．答案：窄；彩色；保持不变
解析：紫光的波长比红光波长短，根据
可知用紫光照射产生的条纹比红光照射时产生的条纹窄。
若用白光照射，因为白光为复色光，所以观察到的条纹为彩色的。
将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90°，肥皂膜在重力的作用下厚度的分布不会随着改变，因此，干涉条
纹保持不变。
18．答案：暗条纹
解析：光的波长为
路程差与半波长的比值为
路程差为半波长的奇数倍，故为暗条纹。