2019年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振綜合檢測 魯科版選修3-4.doc

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2019年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振綜合檢測 魯科版選修3-4 一、選擇題(本題包括7小題，每小題6分，共42分，第1－4小題只有一項符合題目要求，第5－7小題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不選的得0分) 1．光在科學技術、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應用，下列說法正確的是(　　) A．用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 B．用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象 C．在光導纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象 D．光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 【解析】　用透明的標準平面樣板檢查光學平面的平整程度是利用薄膜干涉的原理，選項A錯；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散，選項B錯；在光導纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射，選項C錯；光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，選項D對． 【答案】　D 2．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波．下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特征的是(　　) A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化 B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時，反射光是偏振光 C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰 D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋 【解析】　在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定方向振動的光是偏振光，A、B選項反映了光的偏振特性，C是偏振現(xiàn)象的應用，D是光的衍射現(xiàn)象． 【答案】　D 3．用單色光通過小圓盤與小圓孔做衍射實驗時，在光屏上得到衍射圖形，它們的特點是(　　) A．用小圓盤時中央是暗的，用小圓孔時中央是亮的 B．中央均為亮點的同心圓形條紋 C．中央均為暗點的同心圓形條紋 D．用小圓盤時中央是亮的，用小圓孔時中央是暗的 【解析】　圓盤的衍射條紋中間為一亮斑且條紋外面是亮的，而小孔的衍射條紋外面是暗的． 【答案】　B 4．通過游標卡尺兩腳間的狹縫觀看與縫平行的紅色燈泡的燈絲，可以看到亮暗相間的衍射條紋，如果將狹縫調(diào)整得更窄，衍射條紋的中央亮條紋寬度和亮度的變化情況是(　　) A．變窄、變亮　　　　 B．變寬、變亮 C．變窄、變暗 D．變寬、變暗 【解析】　把狹縫調(diào)整到更窄時，衍射現(xiàn)象將明顯，表現(xiàn)為中央亮條紋更寬．但由于狹縫更窄，透過光量減小，條紋將變暗． 【答案】　D 圖1 5．用波長為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)雙縫N、M在屏上產(chǎn)生亮暗相間的干涉條紋，如圖1所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則光從(　　) A．O到達a、b的路程差為零 B．N、M到達b的路程差為λ C．O到達a、c的路程差為4λ D．N、M到達e的路程差為2λ 【解析】　干涉時出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差為半個波長的偶數(shù)倍，出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差為半個波長的奇數(shù)倍，而路程差是指雙縫到屏的距離，故A、C錯． 【答案】　BD 6．(xx全國高考)在雙縫干涉實驗中，某同學用黃光作為入射光．為了增大干涉條紋的間距，該同學可以采用的方法有(　　) A．改用紅光作為入射光 B．改用藍光作為入射光 C．增大雙縫到屏的距離 D．增大雙縫之間的距離 【解析】　根據(jù)Δx＝λ，要增大條紋間距Δx，將L、λ增大或?qū)減小均可以，紅光比黃光波長大，故A選項正確；而藍光比黃光波長小，故B選項錯誤；增大雙縫到屏的距離L，則Δx增大，故C選項正確；增大雙縫間距d，則Δx變小，故D選項錯誤． 【答案】　AC 7．用激光做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗，比普通光源效果更好，圖象更清晰．如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強的分布情況．下列說法正確的是(　　) 圖2 A．當做單縫實驗時，光強分布圖如乙所示 B．當做單縫實驗時，光強分布圖如丙所示 C．當做雙縫實驗時，光強分布圖如乙所示 D．當做雙縫實驗時，光強分布圖如丙所示 【解析】　當做單縫實驗時，中間是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低，且亮條紋的寬度不等，所以其光強分布圖如乙所示，A項正確，B項錯誤；當做雙縫實驗時，在屏上呈現(xiàn)的是寬度相等的亮條紋，所以其光強分布圖如丙所示，C項錯誤，D項正確． 【答案】　AD 二、非選擇題(本題共5小題，共58分．按題目要求作答．解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(13分)在雙縫干涉實驗中，要使屏上單色光的干涉條紋之間的距離變寬，可采取以下措施： ①_______________________________________________________________ ②________________________________________________________________ ③________________________________________________________________ 為測量紅光的波長，現(xiàn)測得屏上6條亮條紋間的距離為7.5 mm，已知雙縫間的距離為0.5 mm，雙縫到屏幕的距離為1 m，則此紅光波長為________． 【解析】　在雙縫干涉實驗中，根據(jù)公式Δy＝λ可知，要使屏上單色光的干涉條紋之間的距離變寬，可以采取的措施是：①使用波長較長的單色光．②增加雙縫到光屏間的距離或選用較長的遮光筒．③減小雙縫之間的距離． 根據(jù)測量值，計算相鄰條紋間的距離： Δy＝＝mm＝1.5 mm 再代入公式求得該紅光的波長為 λ＝Δy＝7.510－7 m 【答案】　使用波長較長的單色光　增加雙縫到光屏間的距離或選用較長的遮光筒　減小雙縫之間的距離 7．510－7 m 9．(9分)用干涉法檢查平整的工作表面，產(chǎn)生的干涉條紋是一組平行的直線．若將標準樣板向上平移，如圖3甲所示，干涉條紋將________(選填“變密”“變疏”或“不變”，下同)；若增大標準樣板與被檢查平面間的角度，如下圖乙所示，干涉條紋會________；若在楔形空氣層內(nèi)充滿折射率為n的某種透明介質(zhì)，如下圖丙所示，干涉條紋會________． 甲　　　 乙　　　 丙 圖3 【答案】　不變　變密　變密 10．(9分)用三角形單色光源照射帶有圓孔的不透明擋板，當圓孔的直徑分別為1 cm、1 mm和0.5μm時，圓孔后的光屏上分別出現(xiàn)_________、___________和_________圖樣． 【答案】　與圓孔形狀相同的光斑　倒立的三角形光斑　中央為亮斑，周圍有明暗相間的同心圓環(huán) 11．(13分)利用雙縫干涉測定單色光波長，某同學在做該實驗時，第一次分劃板中心刻度對齊A條紋中心時(圖4甲)，游標卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對齊B條紋中心時(圖乙)，游標卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5 mm，從雙縫到屏的距離為1 m，則圖丙中游標卡尺的示數(shù)為________ mm.圖丁游標卡尺的示數(shù)為________ mm.在實驗中，所測單色光的波長為________ m．在本實驗中如果在雙縫上各有一個紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或者“不能”)看到明暗相間的條紋． 圖4 【解析】　根據(jù)游標卡尺的原理，可讀出圖丙的示數(shù)為11.4 mm；圖丁的示數(shù)是16.8 mm.Δy＝ mm＝1.35 mm.又根據(jù)Δy＝λ，則λ＝＝6.7510－7 m. 當在雙縫上各有一個紅色和綠色濾光片時，不滿足干涉條件，故不能看到明暗相間的條紋． 【答案】　11.4　16.8　6.7510－7　不能 12．(14分)如圖5所示，在雙縫干涉實驗中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點，已知P點與S1和S2距離之差為2.110－6 m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗． (1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為410－7 m. (2)已知B光在折射率為5/3的介質(zhì)中波長為3.1510－7 m. 問P點是亮條紋還是暗條紋？ 圖5 【解析】　(1)設A光在空氣中波長為λ1，在介質(zhì)中波長為λ2，由n＝，得λ1＝nλ2＝1.5410－7 m＝610－7 m. 根據(jù)光程差δ＝2.110－6 m．所以N1＝＝＝3.5.由此可知，從S1和S2到P點的光程差δ是波長λ1的3.5倍，所以P點為暗條紋． (2)B光在空氣中波長λ3為 λ3＝nλ介＝3.1510－7 m＝5.2510－7 m. 由光程差δ和波長λ3的關系N2＝＝＝4，可知，用B光作光源，P點為亮條紋． 【答案】　(1)暗條紋　(2)亮條紋