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2019年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振綜合檢測 魯科版選修3-4 一、選擇題(本題包括7小題，每小題6分，共42分，第1－4小題只有一項符合題目要求，第5－7小題有多項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不選的得0分) 1．光在科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列說法正確的是(　　) A．用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的偏振現(xiàn)象 B．用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的衍射現(xiàn)象 C．在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的色散現(xiàn)象 D．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象 【解析】　用透明的標(biāo)準(zhǔn)平面樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用薄膜干涉的原理，選項A錯；用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是利用光的色散，選項B錯；在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖象是利用光的全反射，選項C錯；光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，選項D對． 【答案】　D 2．光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波．下列現(xiàn)象中不能反映光的偏振特征的是(　　) A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強(qiáng)度發(fā)生變化 B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當(dāng)反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90時，反射光是偏振光 C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機(jī)鏡頭前裝上偏振濾光片可以使景象更清晰 D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋 【解析】　在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定方向振動的光是偏振光，A、B選項反映了光的偏振特性，C是偏振現(xiàn)象的應(yīng)用，D是光的衍射現(xiàn)象． 【答案】　D 3．用單色光通過小圓盤與小圓孔做衍射實驗時，在光屏上得到衍射圖形，它們的特點是(　　) A．用小圓盤時中央是暗的，用小圓孔時中央是亮的 B．中央均為亮點的同心圓形條紋 C．中央均為暗點的同心圓形條紋 D．用小圓盤時中央是亮的，用小圓孔時中央是暗的 【解析】　圓盤的衍射條紋中間為一亮斑且條紋外面是亮的，而小孔的衍射條紋外面是暗的． 【答案】　B 4．通過游標(biāo)卡尺兩腳間的狹縫觀看與縫平行的紅色燈泡的燈絲，可以看到亮暗相間的衍射條紋，如果將狹縫調(diào)整得更窄，衍射條紋的中央亮條紋寬度和亮度的變化情況是(　　) A．變窄、變亮　　　　 B．變寬、變亮 C．變窄、變暗 D．變寬、變暗 【解析】　把狹縫調(diào)整到更窄時，衍射現(xiàn)象將明顯，表現(xiàn)為中央亮條紋更寬．但由于狹縫更窄，透過光量減小，條紋將變暗． 【答案】　D 圖1 5．用波長為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)雙縫N、M在屏上產(chǎn)生亮暗相間的干涉條紋，如圖1所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則光從(　　) A．O到達(dá)a、b的路程差為零 B．N、M到達(dá)b的路程差為λ C．O到達(dá)a、c的路程差為4λ D．N、M到達(dá)e的路程差為2λ 【解析】　干涉時出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差為半個波長的偶數(shù)倍，出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差為半個波長的奇數(shù)倍，而路程差是指雙縫到屏的距離，故A、C錯． 【答案】　BD 6．(xx全國高考)在雙縫干涉實驗中，某同學(xué)用黃光作為入射光．為了增大干涉條紋的間距，該同學(xué)可以采用的方法有(　　) A．改用紅光作為入射光 B．改用藍(lán)光作為入射光 C．增大雙縫到屏的距離 D．增大雙縫之間的距離 【解析】　根據(jù)Δx＝λ，要增大條紋間距Δx，將L、λ增大或?qū)減小均可以，紅光比黃光波長大，故A選項正確；而藍(lán)光比黃光波長小，故B選項錯誤；增大雙縫到屏的距離L，則Δx增大，故C選項正確；增大雙縫間距d，則Δx變小，故D選項錯誤． 【答案】　AC 7．用激光做單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗，比普通光源效果更好，圖象更清晰．如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況．下列說法正確的是(　　) 圖2 A．當(dāng)做單縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如乙所示 B．當(dāng)做單縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如丙所示 C．當(dāng)做雙縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如乙所示 D．當(dāng)做雙縫實驗時，光強(qiáng)分布圖如丙所示 【解析】　當(dāng)做單縫實驗時，中間是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低，且亮條紋的寬度不等，所以其光強(qiáng)分布圖如乙所示，A項正確，B項錯誤；當(dāng)做雙縫實驗時，在屏上呈現(xiàn)的是寬度相等的亮條紋，所以其光強(qiáng)分布圖如丙所示，C項錯誤，D項正確． 【答案】　AD 二、非選擇題(本題共5小題，共58分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(13分)在雙縫干涉實驗中，要使屏上單色光的干涉條紋之間的距離變寬，可采取以下措施： ①_______________________________________________________________ ②________________________________________________________________ ③________________________________________________________________ 為測量紅光的波長，現(xiàn)測得屏上6條亮條紋間的距離為7.5 mm，已知雙縫間的距離為0.5 mm，雙縫到屏幕的距離為1 m，則此紅光波長為________． 【解析】　在雙縫干涉實驗中，根據(jù)公式Δy＝λ可知，要使屏上單色光的干涉條紋之間的距離變寬，可以采取的措施是：①使用波長較長的單色光．②增加雙縫到光屏間的距離或選用較長的遮光筒．③減小雙縫之間的距離． 根據(jù)測量值，計算相鄰條紋間的距離： Δy＝＝mm＝1.5 mm 再代入公式求得該紅光的波長為 λ＝Δy＝7.510－7 m 【答案】　使用波長較長的單色光　增加雙縫到光屏間的距離或選用較長的遮光筒　減小雙縫之間的距離 7．510－7 m 9．(9分)用干涉法檢查平整的工作表面，產(chǎn)生的干涉條紋是一組平行的直線．若將標(biāo)準(zhǔn)樣板向上平移，如圖3甲所示，干涉條紋將________(選填“變密”“變疏”或“不變”，下同)；若增大標(biāo)準(zhǔn)樣板與被檢查平面間的角度，如下圖乙所示，干涉條紋會________；若在楔形空氣層內(nèi)充滿折射率為n的某種透明介質(zhì)，如下圖丙所示，干涉條紋會________． 甲　　　 乙　　　 丙 圖3 【答案】　不變　變密　變密 10．(9分)用三角形單色光源照射帶有圓孔的不透明擋板，當(dāng)圓孔的直徑分別為1 cm、1 mm和0.5μm時，圓孔后的光屏上分別出現(xiàn)_________、___________和_________圖樣． 【答案】　與圓孔形狀相同的光斑　倒立的三角形光斑　中央為亮斑，周圍有明暗相間的同心圓環(huán) 11．(13分)利用雙縫干涉測定單色光波長，某同學(xué)在做該實驗時，第一次分劃板中心刻度對齊A條紋中心時(圖4甲)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對齊B條紋中心時(圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5 mm，從雙縫到屏的距離為1 m，則圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________ mm.圖丁游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________ mm.在實驗中，所測單色光的波長為________ m．在本實驗中如果在雙縫上各有一個紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或者“不能”)看到明暗相間的條紋． 圖4 【解析】　根據(jù)游標(biāo)卡尺的原理，可讀出圖丙的示數(shù)為11.4 mm；圖丁的示數(shù)是16.8 mm.Δy＝ mm＝1.35 mm.又根據(jù)Δy＝λ，則λ＝＝6.7510－7 m. 當(dāng)在雙縫上各有一個紅色和綠色濾光片時，不滿足干涉條件，故不能看到明暗相間的條紋． 【答案】　11.4　16.8　6.7510－7　不能 12．(14分)如圖5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和S2距離之差為2.110－6 m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗． (1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為410－7 m. (2)已知B光在折射率為5/3的介質(zhì)中波長為3.1510－7 m. 問P點是亮條紋還是暗條紋？ 圖5 【解析】　(1)設(shè)A光在空氣中波長為λ1，在介質(zhì)中波長為λ2，由n＝，得λ1＝nλ2＝1.5410－7 m＝610－7 m. 根據(jù)光程差δ＝2.110－6 m．所以N1＝＝＝3.5.由此可知，從S1和S2到P點的光程差δ是波長λ1的3.5倍，所以P點為暗條紋． (2)B光在空氣中波長λ3為 λ3＝nλ介＝3.1510－7 m＝5.2510－7 m. 由光程差δ和波長λ3的關(guān)系N2＝＝＝4，可知，用B光作光源，P點為亮條紋． 【答案】　(1)暗條紋　(2)亮條紋