2018-2019學(xué)年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振章末檢測(cè) 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(cè) (時(shí)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(shí)，觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)?　　) A．兩盞燈亮度不同 B．燈光的波長(zhǎng)太短 C．兩盞燈燈光的振動(dòng)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(guān)于光的偏振現(xiàn)象的應(yīng)用正確的是(　　) A．自然光通過(guò)起偏器后成為偏振光，利用檢偏器可以檢驗(yàn)出偏振光的振動(dòng)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(yīng)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(diǎn)，在科學(xué)技術(shù)和日常生活中應(yīng)用廣泛．下面關(guān)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(zhǎng)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(diǎn)可以測(cè)量月球到地球的距離 解析　激光是橫波，A項(xiàng)錯(cuò)；光在不同介質(zhì)中傳播速度不同，波長(zhǎng)也不同，B項(xiàng)錯(cuò)；相干光的必要條件是頻率相同，C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確． 答案　D 4．下列有關(guān)光的現(xiàn)象的說(shuō)法不正確的是(　　) A．光學(xué)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(shí)驗(yàn)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(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度 解析　光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，減弱反射光的強(qiáng)度，增加透射光的強(qiáng)度，選項(xiàng)A正確；泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象形成的，選項(xiàng)B正確；雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋間距Δy＝λ，將紫光改為紅光即λ增大，則Δy增大，選項(xiàng)C正確；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度，使照片清晰，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案　D 5. 圖1 用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖(a)是點(diǎn)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(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 D．干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變 解析　金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)無(wú)關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，A、B、C錯(cuò)誤，D正確． 答案　D 6．下列說(shuō)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(shí)，在鏡頭前加一個(gè)偏振片可以減小反射光的強(qiáng)度 C．海市蜃樓是光的干涉形成的 D．紅光和藍(lán)光在同種介質(zhì)中傳播時(shí)，因?yàn)樗{(lán)光的頻率大，所以藍(lán)光的傳播速度大 解析　“冷光燈”應(yīng)用了薄膜干涉的原理，故A錯(cuò)；海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象形成的，故C錯(cuò)；紅光和藍(lán)光在同種介質(zhì)中傳播時(shí)，由于f紅＜f藍(lán)，故n紅＜n藍(lán)，由n＝判知v紅＞v藍(lán)，故D錯(cuò)． 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(lái)越小，亮度也越來(lái)越低，故選項(xiàng)A正確． 答案　A 8．抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖2所示．激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板的同樣寬度的窄縫時(shí)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(xì)了 解析　由圖樣可知，這是利用了光的衍射現(xiàn)象，當(dāng)絲變細(xì)時(shí)(相當(dāng)于狹縫變窄)，條紋間距變寬．B、D選項(xiàng)正確． 答案　BD 9. 圖3 一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)為圓心的同一圓周上，光通過(guò)空氣楔的光程差是相同的，故干涉條紋是環(huán)形的，故B對(duì)． 答案　B 10. 圖4 某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如4(甲)圖所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如(乙) 圖所示．他改變的實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤；減小雙縫之間的距離d，B對(duì)；換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)，即頻率更低的單色光，D錯(cuò)；改變光源到單縫的距離不會(huì)改變?chǔ)，A錯(cuò)． 答案　B 11．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示，綠光通過(guò)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(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋．屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋，如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，綠光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．O點(diǎn)是紅光的亮條紋 B．紅光的距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方 C．O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋 D．藍(lán)光的距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方 解析　由于O點(diǎn)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(cuò)；P點(diǎn)由于是綠光的距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋，因?yàn)榧t光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng)，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(cuò)． 答案　AB 12. 圖6 如圖6所示，A、B兩束可見(jiàn)光以不同的角度同時(shí)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)小，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)速度小，由Δy＝λ可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，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(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖7)． 圖7 (1)下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是________．(填選項(xiàng)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(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫 B．測(cè)量某條干涉亮條紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃中心刻線與該亮條紋的中心對(duì)齊 C．為了減少測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)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(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖8，其示數(shù)為_(kāi)_______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(shí)，無(wú)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(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，需要從標(biāo)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(gè)亮條紋中心的距離為Δy，則光的波長(zhǎng)表示為λ＝________(字母表達(dá)式)，某同學(xué)在兩條亮條紋之間測(cè)量，測(cè)出以下結(jié)果，其他數(shù)據(jù)為：d＝0.20mm，l＝700mm，測(cè)量Δy的情況如圖10所示．由此可計(jì)算出該光的波長(zhǎng)為：λ＝________m. 圖10 解析　從題圖中可以看出，主尺示數(shù)為5mm，游標(biāo)尺第12條刻線與主尺上的刻線對(duì)齊，即游標(biāo)尺示數(shù)為：120.02mm＝0.24mm，所以圖中的游標(biāo)卡尺的示數(shù)為：5mm＋0.24mm＝5.24mm.由干涉條紋間距的計(jì)算公式：Δy＝λ，得光的波長(zhǎng)表達(dá)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(zhǎng)為：λ＝5.610－7m. 答案　5.24　Δy　5.610－7 三、計(jì)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(shí)驗(yàn)中，已知雙縫之間的距離為0.6mm，測(cè)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(jì)算此單色光的波長(zhǎng)． 解析　先計(jì)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(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)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(shí)驗(yàn)，問(wèn)P點(diǎn)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(zhǎng)為410－7m； (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.1510－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，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(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ1，在介質(zhì)中波長(zhǎng)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(diǎn)的路程差是波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋． (2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝得n＝＝ 由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)λ3為： λ3＝nλ介＝3.1510－7m＝5.2510－7m 路程差Δr和波長(zhǎng)λ3的關(guān)系為：N2＝＝＝4 可見(jiàn)，用B光做光源，P點(diǎn)為亮條紋． (3)若讓A光和B光分別照射S1和S2，這時(shí)既不能發(fā)生干涉，也不發(fā)生衍射，此時(shí)在光屏上只能觀察到亮光． 答案　(1)暗條紋　(2)亮條紋　(3)見(jiàn)解析