1、第第 5 章章 光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 5 分，共 60 分) 1两盏普通白炽灯发出的光相遇时，观察不到干涉条纹，这是因为( ) A两盏灯亮度不同 B灯光的波长太短 C两盏灯灯光的振动情况不同 D电灯发出的光不稳定 解析 答案 C 2下面关于光的偏振现象的应用正确的是( ) A自然光通过起偏器后成为偏振光，利用检偏器可以检验出偏振光的振动方向 B立体电影利用了光的偏振现象 C茶色眼镜利用了光的偏振现象 D用透明塑料板模拟车辆的形状，检查应力的分布情况 答案 ABD 3激光具有相干性好、平行度好、亮
2、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 解析 激光是横波，A 项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B 项错；相干光的必要条件是频 率相同，C 项错，D 项正确 答案 D 4下列有关光的现象的说法不正确的是( ) A光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 B泊松亮斑是光的衍射现象 C双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 D拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强
3、度 解析 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，选项 A 正确； 泊松亮斑是光的衍射现象形成的，选项 B 正确；双缝干涉实验中条纹间距 yl d，将紫光改为红光即 增 大，则 y 增大，选项 C 正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强 度，使照片清晰，选项 D 错误 答案 D 5. 图 1 用如图 1 所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图(b)是竖立的 附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是( ) A当金属丝圈旋转 30 时干涉条纹同方向旋
4、转 30 B当金属丝圈旋转 45 时干涉条纹同方向旋转 90 C当金属丝圈旋转 60 时干涉条纹同方向旋转 30 D干涉条纹保持原来状态不变 解析 金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该 竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C 错误，D 正确 答案 D 6下列说法中正确的是( ) A照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的衍射原理 B拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度 C海市蜃楼是光的干涉形成的 D红光和蓝光在同种介质中传播时，因为蓝光的频率大，所以蓝光的传播速度大 解析 “冷光灯”应用了薄膜干涉的原理，
5、故 A 错；海市蜃楼是光的全反射现象形成的，故 C 错；红光和 蓝光在同种介质中传播时，由于 f红f蓝，故 n红n蓝，由 nc v判知 v 红v蓝，故 D 错 答案 B 7单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到的图象是下图中( ) 解析 光的双缝干涉条纹是等间距等宽度的明暗相间的条纹，而在光的单缝衍射图样中，中间是宽度最大 最亮的亮条纹，在中央亮条纹两边的亮条纹宽度越来越小，亮度也越来越低，故选项 A 正确 答案 A 8抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图 2 所示激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽 度的窄缝时产生的条纹规律相同，则( ) 图 2 A这是利用光的干涉现象
6、B这是利用光的衍射现象 C如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了 D如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了 解析 由图样可知，这是利用了光的衍射现象，当丝变细时(相当于狭缝变窄)，条纹间距变宽B、D 选项 正确 答案 BD 9. 图 3 一个半径较大的透明玻璃球体，截去其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光 竖直射向截面，如图 3 所示，在反射光中看到的是( ) A平行的明暗相间的直干涉条纹 B环形的明暗相间的干涉条纹 C只能看到同颜色的平行反射光 D一片黑暗 解析 这是薄膜干涉模型，由于以接触点为圆心的同一圆周上，光通过空气楔的光程差是相同的，故干涉 条纹是环形的，故 B 对
7、答案 B 10. 图 4 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如 4(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 改变条件后亮条纹之间的间距变大，由公式 yl d 可知，要使 y 增大，可增大双缝到光屏之间的 距离 l，C 错误；减小双缝之间的距离 d，B 对；换用波长更长，即频率更低的单色光，D 错；改变光源到 单缝的距离不会改变 y，A 错 答案 B 11双缝干涉实验装置如图 5 所示，绿光通过单缝 S 后，投射到具有双缝
8、的挡板上，双缝 S1和 S2与单缝 S 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹屏上 O 点距双缝 S1和 S2的距离相等，P 点 是距 O 点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光 波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( ) 图 5 AO 点是红光的亮条纹 B红光的距 O 点最近的第一条亮条纹在 P 点的上方 CO 点不是蓝光的亮条纹 D蓝光的距 O 点最近的第一条亮条纹在 P 点的上方 解析 由于 O 点到双缝的光程差为零，所以为各种色光的亮条纹，A 正确，C 错；P 点由于是绿光的距 O 点最近的第一条亮条纹，因为红光的波长大于
9、绿光的波长，所以红光的条纹间距大于绿光的条纹间距，因 此 B 正确，D 错 答案 AB 12. 图 6 如图 6 所示，A、B 两束可见光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其透射光线 均由圆心 O 点沿 OC 方向射出，则( ) AA 光的频率较小 BA 光在玻璃砖中的速度较大 C分别用 A、B 光照射同一双缝干涉实验装置，A 光的干涉条纹间距较小 D分别用 A、B 光照射同一单缝衍射实验装置，A 光的衍射现象更明显 解析 由题图可知，A 光的折射率大，所以 A 光的频率大，波长小，在同一种介质中传播时速度小，由 y l d 可知，波长越长，双缝干涉条纹间距越大，且衍射越
10、明显，C 正确 答案 C 二、填空题(本题共 2 小题，共 12 分) 13(6 分)在“利用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图 7) 图 7 (1)下列说法中错误的是_(填选项前的字母) A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B测量某条干涉亮条纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮条纹间的距离 a，求出相邻两条亮条纹间距 y a n1 (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图 8，其示数为_mm. 图 8 解析 (1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，无须放上单缝和双缝，故选 A. (2
11、)读数 x1.5mm47.00.01mm1.970mm 答案 (1)A (2)1.970 14(6 分)如图 9 所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮条纹的位置图 中所示的读数是_mm. 图 9 若双缝间相距 d，双缝到屏间的距离为 l，相邻两个亮条纹中心的距离为 y，则光的波长表示为 _(字母表达式)， 某同学在两条亮条纹之间测量， 测出以下结果， 其他数据为： d0.20mm， l700mm， 测量 y 的情况如图 10 所示由此可计算出该光的波长为：_m. 图 10 解析 从题图中可以看出，主尺示数为 5mm，游标尺第 12 条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺
12、示数为： 120.02mm0.24mm，所以图中的游标卡尺的示数为：5mm0.24mm5.24mm.由干涉条纹间距的计算公 式：yl d，得光的波长表达式为： dy l .由图中可以求出相邻两亮条纹间距为：y9.80 5 mm1.96mm， 代入数据解得光的波长为：5.610 7m. 答案 5.24 d ly 5.610 7 三、计算题(本题共 2 小题，共 28 分) 15(12 分)在用红光做双缝干涉的实验中，已知双缝之间的距离为 0.6mm，测得双缝到光屏之间的距离为 1.5m，光屏上 7 条亮条纹之间的距离为 9mm，试计算此单色光的波长 解析 先计算出两相邻亮条纹之间的距离 y 9
13、71mm1.5mm， 由 yl d 得 dy l 0.610 31.5103 1.5 m6.010 7m. 答案 6.010 7m 16. 图 11 (16 分)如图 11 所示，在双缝干涉实验中，S1和 S2为双缝，P 是光屏上的一点，已知 P 点与 S1、S2距离之差 为 2.110 6m，分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问 P 点是亮条纹还是暗条纹？ (1)已知 A 光在折射率为 1.5 的介质中波长为 410 7m； (2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.1510 7m，当 B 光从这种介质射向空气时，临界角为 37 ； (3)若让 A 光照射 S1，B 光照射
14、S2，试分析光屏上能观察到的现象 解析 (1)设 A 光在空气中波长为 1，在介质中波长为 2，由 nc v 1 2，得 1n21.5410 7m610 7m 根据路程差 r2.110 6m，可知 N 1r 1 2.110 6m 610 7m3.5 由此可知，从 S1和 S2到 P 点的路程差是波长 1的 3.5 倍，所以 P 点为暗条纹 (2)根据临界角与折射率的关系 sinC1 n得 n 1 sin37 5 3 由此可知，B 光在空气中波长 3为： 3n介5 33.1510 7m5.25107m 路程差 r 和波长 3的关系为：N2r 3 2.110 6m 5.2510 7m4 可见，用 B 光做光源，P 点为亮条纹 (3)若让 A 光和 B 光分别照射 S1和 S2， 这时既不能发生干涉， 也不发生衍射， 此时在光屏上只能观察到亮光 答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析