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：45 分钟 满分：100 分) 一、选择题(共 10 小题，每题 6 分，共 60 分。其中 15 题为单项选择题，68 题为多项选择 题。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 4 分，错选和不选的得 0 分) 1.某同学使用激光器做光源，在不透光的挡板上开一条宽度为 0.05 mm 的窄缝，进行光的衍射 实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是 ( ) 答案 B 解析 单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，故衍射条纹也是水平的， B 正确。 2.(2021 榆树市一中学高二月考)单色光照射双缝，在像屏上观察到明
2、暗相间的干涉条纹，现用 遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到的现象是( ) A.宽度均匀的明暗相间的条纹 B.中央亮而宽，两边窄而暗的条纹 C.一条亮纹 D.一片亮光 答案 B 解析 如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的衍射条纹即中央亮而 宽，两边窄而暗的条纹，故 B 正确，A、C、D 错误。 3.(2021 古浪县二中期中)下面有关光的干涉现象的描述中，正确的是( ) A.在光的双缝干涉实验中，将入射光由绿光改为紫光，则条纹间隔变宽 B.白光经肥皂膜前后表面反射后，反射光发生干涉形成彩色条纹 C.在光的双缝干涉实验中，若缝 S1射入的是绿光，S2射入的是紫光，则干涉
3、条纹是彩色的 D.光的干涉现象不能说明光是一种波 答案 B 解析 在光的双缝干涉实验中，根据 y l d，将入射光由绿光改为紫光，紫光的波长比绿光 短，则条纹间隔变窄，选项 A 错误；白光是复色光，不同的色光波长不一样，当两列光的路 程差等于半波长的偶数倍时，出现明条纹，当路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹。所以 肥皂膜前后表面光反射在前表面叠加，形成彩色的干涉条纹，故 B 正确；干涉的条件是两列 光频率相同，不同频率的光不能发生干涉，故 C 错误；光的干涉现象说明光是一种波，故 D 错误。 4.(2021 山东烟台期末)在双缝干涉实验中，用波长为 510 7 m 的黄光照射双缝。已知两缝间
4、 的间距为 0.3 mm，双缝到光屏的距离为 1.2 m，光屏上 P 点到双缝 S1和 S2的路程差为 7.510 7 m，则下列说法中正确的是( ) A.P 点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 2 mm B.P 点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 2 mm C.P 点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 4 mm D.P 点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 4 mm 答案 B 解析 光屏上 P 点到双缝 S1和 S2的路程差为 7.510 7 m， 黄光的波长为 5107 m， 则 nS 2 3，为奇数，在 P 点出现暗条纹
5、，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 y l d 1.2 m 0.000 3 m 510 7 m2103 m，B 正确，A、C、D 错误。 5.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹 情况，a 为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a为中央 亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短。则以 下说法正确的是( ) A.丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D.丙图可能为用红光
6、实验产生的条纹，表明红光波长较短 答案 A 解析 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的 间距就越大。 由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长， 因此 A 正确， B、 C、 D 错误。 6.(2021 铜川市一中期末)关于光的偏振现象及应用，下列说法正确的是( ) A.全息照相利用了光的偏振现象 B.在照相机镜头前加一个增透膜，可以增加透射光强度，这是利用了光的偏振现象 C.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度 D.观看 3D 电影时戴上特制的眼镜会产生立体感觉，这是利用了光的偏振现象 答案 CD 解析 全息照相的
7、拍摄利用了光的干涉原理，故 A 错误；照相机镜头前加一个增透膜，可以 增加透射光强度，这是利用了光的干涉现象，故 B 错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在 镜头前加一个偏振片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，从而减弱反射光的强度，故 C 正确；戴上特制的眼镜观看 3D 电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产 生的视觉差，故 D 正确。 7.(2021 四川雅安中学期中)如图所示为用同一双缝干涉实验装置得到的甲、 乙两种单色光的干 涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是( ) A.甲光的波长大于乙光的波长 B.甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率 C.若甲光是黄
8、光，乙光可能是红光 D.若两种单色光以相同的入射角从空气进入同种介质，甲光的折射角较大 答案 AD 解析 根据干涉条纹间距公式 y l d 可得，在 d、l 相同的条件下，y 与 成正比，甲光的条 纹间距大， 甲光的波长长， 故 A 正确； 每种单色光在真空中的传播速率是相同的， 都是 3.0108 m/s，故 B 错误；由于甲光的波长长，且红光的波长比黄光的波长长，若甲光是黄光，乙光波 长比甲光波长短，则不可能是红光，故 C 错误；根据 c 得，甲光的频率比乙光频率低，则 甲光的折射率小，由 nsin i sin r得，若两种单色光以相同的入射角从空气进入同种介质，甲光的 折射角较大，故 D
9、 正确。 8.激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重要的卫星或飞船，激光由地面激光站或空间激光 动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂 受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极大的速度喷出，产生巨大的推力，把 卫星或飞船送入太空。激光火箭利用了激光的( ) A.单色性好 B.平行度高 C.高能量 D.相干性好 答案 BC 解析 由于激光站与卫星相隔距离远，为了减少能量损失，必须使激光具有很好的平行度，同 时使用激光的高能量，故选项 B、C 正确。 9.下列关于激光的特点和应用，说法正确的是( ) A.激光可以发生干涉，且平行度好 B.激光不
10、能像无线电波那样用来传递信息 C.VCD、CD 机是用激光来读取信息的 D.医学上用激光“光刀”来切开皮肤，这是利用激光的高能特性 答案 ACD 解析 激光具有三大特点，平行度好、亮度高、是相干光；故激光可以发生干涉现象，故 A 正确； 激光具有电磁波的一切性质， 可以用来传递信息， 故 B 错误； 激光的平行度好， 故 VCD、 CD 机是用激光来读取信息的，故 C 正确；医学上用激光“光刀”来切开皮肤，这是利用激光 的高能特性，故 D 正确。 10.(2021 湖北荆州中学月考)把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起， 构成空气劈尖，让单色光从上方射入(如图)，这时可以看到
11、亮暗相间的条纹。下面关于条纹的 说法中正确的是( ) A.将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏 B.将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏 C.将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动 D.将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动 答案 BC 解析 当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；若 将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，相邻亮条纹间距变大，所以干涉条纹会变疏；故 A 错误， B 正确；将上玻璃板平行上移，导致原满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向 着劈尖移动，故 C 正确，D 错误。 二、实验题(本题共 1 小题，共 20 分) 11.(2021
12、 北京市第二中学朝阳学校期末)如图甲所示， 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中， 将实验仪器按要求安装在光具座上， 并选用缝间距 d0.4 mm 的双缝屏。 从仪器注明的规格可 知，像屏与双缝屏间的距离 l0.5 m。然后，接通电源使光源正常工作。 甲 (1)由理论分析可知， 波长为 的单色光在双缝干涉实验中形成干涉条纹， 其相邻两个亮条纹或 暗条纹的中心间距 y_(字母表达式)； (2)用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板处于 B 位置时游标卡尺读数如图中 所给出，则分划板在图中 B 位置时游标卡尺读数为 xB_mm； (3)若已知分划板处于 A 位置时，刻度为 11.1 mm，
13、该单色光的波长 _m(结果保留 2 位有效数字)； 答案 (1) l d (2)15.6 (3)6.010 7 解析 (1)根据实验原理，则有 y l d。 (2)图中 B 位置时游标卡尺读数为 15 mm60.1 mm15.6 mm。 (3)相邻明或暗条纹的间距 y15.611.1 6 mm0.75 mm 根据 y l d 得该单色光的波长 yd l 6.010 7 m。 三、计算题(共 1 个小题，12 题 20 分) 12.在用红光做双缝干涉实验时， 已知双缝间的距离为 0.5 mm， 测得双缝到光屏的距离为 1.0 m， 在光屏上第 1 条暗条纹到第 6 条暗条纹间的距离为 7.5 m
14、m。则： (1)此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？ (2)假如把整个装置放入折射率为4 3的水中，这时屏上相邻亮条纹的间距为多少？ 答案 (1)4.01014 Hz 7.510 7 m (2)1.12510 3 m 解析 (1)相邻两条暗条纹间的距离 x7.510 3 5 m1.5 10 3 m 根据 d lx 得 0.510 3 1.0 1.510 3 m7.5107 m 由 fc 得红光的频率 fc 3.0108 0.7510 6 Hz4.01014 Hz (2)在水中红光的波长 n 3 47.510 7 m 5.62510 7 m 相邻两条亮条纹间的距离为 x l d 1.0 0.510 35.62510 7 m1.125103 m。