2018-2019學年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振章末檢測 魯科版選修3-4.docx

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第5章 光的干涉 衍射 偏振 章末檢測 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分) 1．兩盞普通白熾燈發(fā)出的光相遇時，觀察不到干涉條紋，這是因為(　　) A．兩盞燈亮度不同 B．燈光的波長太短 C．兩盞燈燈光的振動情況不同 D．電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定 解析　 答案　C 2．下面關于光的偏振現(xiàn)象的應用正確的是(　　) A．自然光通過起偏器后成為偏振光，利用檢偏器可以檢驗出偏振光的振動方向 B．立體電影利用了光的偏振現(xiàn)象 C．茶色眼鏡利用了光的偏振現(xiàn)象 D．用透明塑料板模擬車輛的形狀，檢查應力的分布情況 答案　ABD 3．激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點，在科學技術和日常生活中應用廣泛．下面關于激光的敘述正確的是(　　) A．激光是縱波 B．頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同 C．兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D．利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離 解析　激光是橫波，A項錯；光在不同介質(zhì)中傳播速度不同，波長也不同，B項錯；相干光的必要條件是頻率相同，C項錯，D項正確． 答案　D 4．下列有關光的現(xiàn)象的說法不正確的是(　　) A．光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 B．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象 C．雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大 D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度 解析　光學鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，減弱反射光的強度，增加透射光的強度，選項A正確；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象形成的，選項B正確；雙縫干涉實驗中條紋間距Δy＝λ，將紫光改為紅光即λ增大，則Δy增大，選項C正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光的強度，使照片清晰，選項D錯誤． 答案　D 5. 圖1 用如圖1所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是(　　) A．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C．當金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變 解析　金屬絲圈的轉(zhuǎn)動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關，仍然是水平的干涉條紋，A、B、C錯誤，D正確． 答案　D 6．下列說法中正確的是(　　) A．照射珍貴物品用的“冷光燈”利用了光的衍射原理 B．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加一個偏振片可以減小反射光的強度 C．海市蜃樓是光的干涉形成的 D．紅光和藍光在同種介質(zhì)中傳播時，因為藍光的頻率大，所以藍光的傳播速度大 解析　“冷光燈”應用了薄膜干涉的原理，故A錯；海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象形成的，故C錯；紅光和藍光在同種介質(zhì)中傳播時，由于f紅＜f藍，故n紅＜n藍，由n＝判知v紅＞v藍，故D錯． 答案　B 7．單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫，照射到光屏上，可觀察到的圖象是下圖中(　　) 解析　光的雙縫干涉條紋是等間距等寬度的明暗相間的條紋，而在光的單縫衍射圖樣中，中間是寬度最大最亮的亮條紋，在中央亮條紋兩邊的亮條紋寬度越來越小，亮度也越來越低，故選項A正確． 答案　A 8．抽制細絲時可用激光監(jiān)控其粗細，如圖2所示．激光束越過細絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同樣寬度的窄縫時產(chǎn)生的條紋規(guī)律相同，則(　　) 圖2 A．這是利用光的干涉現(xiàn)象 B．這是利用光的衍射現(xiàn)象 C．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲粗了 D．如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲細了 解析　由圖樣可知，這是利用了光的衍射現(xiàn)象，當絲變細時(相當于狹縫變窄)，條紋間距變寬．B、D選項正確． 答案　BD 9. 圖3 一個半徑較大的透明玻璃球體，截去其下面的一部分，然后將這一部分放到標準的水平面上，現(xiàn)讓單色光豎直射向截面，如圖3所示，在反射光中看到的是(　　) A．平行的明暗相間的直干涉條紋 B．環(huán)形的明暗相間的干涉條紋 C．只能看到同顏色的平行反射光 D．一片黑暗 解析　這是薄膜干涉模型，由于以接觸點為圓心的同一圓周上，光通過空氣楔的光程差是相同的，故干涉條紋是環(huán)形的，故B對． 答案　B 10. 圖4 某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到如4(甲)圖所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如(乙) 圖所示．他改變的實驗條件可能是(　　) A．減小光源到單縫的距離 B．減小雙縫之間的距離 C．減小雙縫到光屏之間的距離 D．換用頻率更高的單色光源 解析　改變條件后亮條紋之間的間距變大，由公式Δy＝λ可知，要使Δy增大，可增大雙縫到光屏之間的距離l，C錯誤；減小雙縫之間的距離d，B對；換用波長更長，即頻率更低的單色光，D錯；改變光源到單縫的距離不會改變Δy，A錯． 答案　B 11．雙縫干涉實驗裝置如圖5所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋．屏上O點距雙縫S1和S2的距離相等，P點是距O點最近的第一條亮條紋，如果將入射的單色光換成紅光或藍光，已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍光波長，則下列說法正確的是(　　) 圖5 A．O點是紅光的亮條紋 B．紅光的距O點最近的第一條亮條紋在P點的上方 C．O點不是藍光的亮條紋 D．藍光的距O點最近的第一條亮條紋在P點的上方 解析　由于O點到雙縫的光程差為零，所以為各種色光的亮條紋，A正確，C錯；P點由于是綠光的距O點最近的第一條亮條紋，因為紅光的波長大于綠光的波長，所以紅光的條紋間距大于綠光的條紋間距，因此B正確，D錯． 答案　AB 12. 圖6 如圖6所示，A、B兩束可見光以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊半圓形玻璃磚，其透射光線均由圓心O點沿OC方向射出，則(　　) A．A光的頻率較小 B．A光在玻璃磚中的速度較大 C．分別用A、B光照射同一雙縫干涉實驗裝置，A光的干涉條紋間距較小 D．分別用A、B光照射同一單縫衍射實驗裝置，A光的衍射現(xiàn)象更明顯 解析　由題圖可知，A光的折射率大，所以A光的頻率大，波長小，在同一種介質(zhì)中傳播時速度小，由Δy＝λ可知，波長越長，雙縫干涉條紋間距越大，且衍射越明顯，C正確． 答案　C 二、填空題(本題共2小題，共12分) 13．(6分)在“利用雙縫干涉測光的波長”實驗中(實驗裝置如圖7)． 圖7 (1)下列說法中錯誤的是________．(填選項前的字母) A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫 B．測量某條干涉亮條紋位置時，應使測微目鏡分劃中心刻線與該亮條紋的中心對齊 C．為了減少測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮條紋間的距離a，求出相鄰兩條亮條紋間距Δy＝ (2)測量某亮紋位置時，手輪上的示數(shù)如圖8，其示數(shù)為________mm. 圖8 解析　(1)調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，無須放上單縫和雙縫，故選A. (2)讀數(shù)x＝1.5mm＋47.00.01mm＝1.970mm 答案　(1)A　(2)1.970 14．(6分)如圖9所示，在利用雙縫干涉測量光的波長的實驗中，需要從標尺上讀出某條亮條紋的位置．圖中所示的讀數(shù)是________mm. 圖9 若雙縫間相距d，雙縫到屏間的距離為l，相鄰兩個亮條紋中心的距離為Δy，則光的波長表示為λ＝________(字母表達式)，某同學在兩條亮條紋之間測量，測出以下結(jié)果，其他數(shù)據(jù)為：d＝0.20mm，l＝700mm，測量Δy的情況如圖10所示．由此可計算出該光的波長為：λ＝________m. 圖10 解析　從題圖中可以看出，主尺示數(shù)為5mm，游標尺第12條刻線與主尺上的刻線對齊，即游標尺示數(shù)為：120.02mm＝0.24mm，所以圖中的游標卡尺的示數(shù)為：5mm＋0.24mm＝5.24mm.由干涉條紋間距的計算公式：Δy＝λ，得光的波長表達式為：λ＝.由圖中可以求出相鄰兩亮條紋間距為：Δy＝mm＝1.96mm，代入數(shù)據(jù)解得光的波長為：λ＝5.610－7m. 答案　5.24　Δy　5.610－7 三、計算題(本題共2小題，共28分) 15．(12分)在用紅光做雙縫干涉的實驗中，已知雙縫之間的距離為0.6mm，測得雙縫到光屏之間的距離為1.5m，光屏上7條亮條紋之間的距離為9mm，試計算此單色光的波長． 解析　先計算出兩相鄰亮條紋之間的距離 Δy＝mm＝1.5mm， 由Δy＝λ得 λ＝＝m＝6.010－7m. 答案　6.010－7m 16. 圖11 (16分)如圖11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、S2距離之差為2.110－6m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗，問P點是亮條紋還是暗條紋？ (1)已知A光在折射率為1.5的介質(zhì)中波長為410－7m； (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.1510－7m，當B光從這種介質(zhì)射向空氣時，臨界角為37； (3)若讓A光照射S1，B光照射S2，試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象． 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＝1.5410－7m＝610－7m 根據(jù)路程差Δr＝2.110－6m，可知N1＝＝＝3.5 由此可知，從S1和S2到P點的路程差是波長λ1的3.5倍，所以P點為暗條紋． (2)根據(jù)臨界角與折射率的關系sinC＝得n＝＝ 由此可知，B光在空氣中波長λ3為： λ3＝nλ介＝3.1510－7m＝5.2510－7m 路程差Δr和波長λ3的關系為：N2＝＝＝4 可見，用B光做光源，P點為亮條紋． (3)若讓A光和B光分別照射S1和S2，這時既不能發(fā)生干涉，也不發(fā)生衍射，此時在光屏上只能觀察到亮光． 答案　(1)暗條紋　(2)亮條紋　(3)見解析