步步高2015届一轮讲义:12.4光的干涉、衍射和偏振(3)

2019-08-31 17:52

振片P时各方向透射光强度相同,故A点光的强度不变;白炽灯光经偏振片P后变为偏振光,当Q旋转时,只有与P的偏振方向一致时才有光透过Q,因此B点的光强有变化,选项C正确. 模拟题组

3.图12是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏.用绿光从左

边照射单缝S时,可在光屏P上观察到干涉条纹.下列说法正确的是( )

图12

A.减小双缝间的距离,干涉条纹间的距离减小 B.增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大 C.将绿光换为红光,干涉条纹间的距离减小 D.将绿光换为紫光,干涉条纹间的距离增大 答案 B

l

解析 由双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,减小双缝间的距离d,干涉条纹间的距

d离Δx增大,A错误;增大双缝到屏的距离l,干涉条纹间的距离增大,B正确;将绿光换为红光,入射光的波长增大,干涉条纹间的距离增大,C错误;将绿光换为紫光,入射光的波长变短,干涉条纹间的距离减小,D错误.

4.某同学使用激光器做光源,在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝,进行光的

衍射实验,如图13所示,则他在光屏上看到的条纹是下图中的( )

图13

答案 D

解析 因为衍射条纹与单缝平行,条纹中间宽,两边窄,故D正确. 5.下列说法正确的是( )

A.无影灯利用的是光的衍射原理

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B.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性

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小反射光的强度 D.在光的双缝干涉实验中,将入射光由红光改为紫光,则条纹间距变宽 答案 BC

解析 无影灯是利用光的直线传播原理,选项A错误.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,选项C正确.在光的双缝干涉实验中,将入射光由红光改为紫光,波长变短,则条纹间距变窄,选项D错误.B项的叙述是正确的.

(限时:30分钟)

?题组1 双缝干涉与薄膜干涉问题的理解 1.关于光的干涉,下列说法中正确的是( )

A.在双缝干涉现象里,相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的 B.在双缝干涉现象里,把入射光由红光换成紫光,相邻两个亮条纹间距将变宽 C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉

D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定 答案 C

解析 在双缝干涉现象里,相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的,A错误;由l

条纹间距Δx=λ,入射光的波长越长,相邻两个亮条纹间距越大,因此,把入射光由

d红光换成紫光,相邻两个亮条纹间距将变窄,B错误;两列光波产生干涉时,频率必须相同,C正确,D错误.

2.双缝干涉实验装置如图1所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1

和S2与单缝的距离相等,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,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是( )

图1

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A.O点是红光的亮条纹 B.O点不是蓝光的亮条纹

C.红光的第一条亮条纹在P点的上方 D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方 答案 AC

解析 O点处光程差为零,对于任何光都是振动加强点,均为亮条纹,故A对,B错;l

红光的波长比绿光长,蓝光的波长比绿光短,根据Δx=λ可知,C对,D错.

d3.如图2甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空

气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是( )

图2

A.干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 B.干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 答案 AC

解析 由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面,故A正确,B错.由于凸透镜的下表面是圆弧面,所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的,形成不等间距的干涉条纹,故C正确,D错. 4.光热转换是将太阳能转换为其他物质内能的过程,太阳能热水器如图3所示,就是一种

光热转换装置,它的主要转化器件是真空玻璃管,这些玻璃管将太阳能转化成水的内能.真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光,使尽可能多的太阳能转换成热能,这种镀膜技术的物理依据是( )

图3

A.光的直线传播 B.光的粒子性

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C.光的干涉 D.光的衍射 答案 C

解析 真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜,利用了光的干涉的原理,故选项C正确. 5.如图4所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×107 m,屏上P点距双缝S1

和S2的路程差为7.95×107 m,则在这里出现的应是________(选填“亮条纹”或“暗

条纹”).现改用波长为6.30×107 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏

上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”).

图4

答案 暗条纹 变宽

l

解析 由于路程差Δr=7.95×10-7 m=1.5λ,所以P点将出现暗条纹;由Δx=λ可知,

d由于波长变大,故条纹间距变宽.

6.在观察光的干涉现象的实验中,将两刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间

隙的双缝;按图5所示的方法,让激光束通过自制的双缝.

图5

(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”);

(2)保持双缝的间隙不变,光屏到缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”);

(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝色光做实验时屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时____(选填“大”或“小”).

(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹,试运用波动理论对明条纹的形成加以解释. 答案 (1)越大 (2)越大 (3)小 (4)见解析 l

解析 (1)由Δx=λ可知d越小,Δx越大.

d

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l

(2)由Δx=λ可知,l越大,Δx越大.

d

l

(3)由Δx=λ可知,因蓝色光的波长比红色光的波长小,故用蓝色光做实验时的条纹间

d距比用红色光做实验时小.

(4)同一色光透过双缝形成相干光,在光屏处相遇,有的区域光振动加强,有的区域光振动减弱,光振动加强区呈现明条纹. ?题组2 光的衍射现象与偏振现象的理解

7.用单色光通过小圆盘和小圆孔分别做衍射实验,在光屏上得到衍射图形,则( )

A.用小圆盘时,图形中央是暗的,用小圆孔时,图形中央是亮的 B.用小圆盘时,图形中央是亮的,用小圆孔时,图形中央是暗的 C.两个图形均为中央为亮点的同心圆形条纹 D.两个图形均为中央为暗点的同心圆形条纹 答案 C

8.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )

A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C. 在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象 D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 答案 D

解析 用透明标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉,A错;用三棱镜观察白光看到彩色图样是利用了光的色散现象,B错;在光导纤维束内传送图象是利用了光的全反射,C错;光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象,D正确. 9.如图6所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置,一束偏振光射入光纤,由于温

度的变化,光纤的长度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的透振方向发生变化,光接收器接收的光强度就会变化.设起偏器和检偏器透振方向相同,关于这种温度计的工作原理,正确的说法是( )

图6

A.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大

B.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温

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度变化越大

C.到达检偏器的光的透振方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小

D.到达检偏器的光的透振方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小 答案 B

10.奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标,可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度,

从而鉴定含糖量.偏振光通过糖的水溶液后,偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α,这一角度α称为“旋光度”,α的值只与糖溶液的浓度有关,将α的测量值与标准值相比较,就能确定被测样品的含糖量了.如图7所示,S是自然光源,A、B是偏振片,转动B,使到达O处的光最强,然后将被测样品P置于A、B之间.

图7

(1)偏振片A的作用是__________________________________________________. (2)偏振现象证明了光是一种________. (3)以下说法中正确的是( ) A.到达O处光的强度会明显减弱 B.到达O处光的强度不会明显减弱

C.将偏振片B转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片B转过的角度等于α D.将偏振片A转动一个角度,使得O处光强度最大,偏振片A转过的角度等于α 答案 (1)把自然光变成偏振光 (2)横波 (3)ACD

解析 (1)自然光源发出的光不是偏振光,但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光,因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光. (2)偏振现象证明了光是一种横波.

(3)因为A、B的透振方向一致,故A、B间不放糖溶液时,自然光通过偏振片A后变成偏振光,通过B后到达O.当在A、B间放糖溶液时,由于溶液的旋光作用,使通过A的偏振光振动方向转动了一定角度,通过B的光的强度会明显减弱,A对,B错.但当B转过一个角度,恰好使B偏振片透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时,O处光强为最强,故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度.所以C对.同理D也对. 11.(1)肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是______现象;露珠在太阳光照射下呈现的彩色

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