假期作业(17)光的干涉和衍射 光的偏振-【百汇大课堂·寒假作业】2024-2025学年高二物理假期作业

有太代军高二寒假·物理 假期作业（十七） 光的干涉和衍射 光的偏振 知识要点· ·条养测评 1.干涉条件和干涉条纹 1.下列光现象中，光学原理与其他各项不同 (1)干涉条件 的是 ) 两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定， (2)亮条纹的条件：光屏上某点P到两缝S,和 S2的路程差正好是波长的 或半波长 的 A.光照射肥皂膜 B.泊松亮斑 即1P5-P5,=从=2k·含k=012,3… 得到的图样 (3)暗条纹的条件：光屏上某点P到两缝S 和S2的路程差正好是半波长的 即P西-Ps,=(2k+1D含=01,23…) C光照射针尖 D.光通过圆孔 2.干涉条纹和光的波长之间的关系 得到的图样 得到的图样 (1)相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式： 2.如图所示，一束由红光和 △x= 紫光组成的复色光，垂直 (2)条纹间距与光波的波长 等边三棱镜的AC边射向 (3)不同颜色的光条纹间距 ,例如 BC边O点后，分成a、b 两束光.下列说法正确的是 黄光条纹间距比红光 A.红光的临界角一定小于60 3.光的衍射 B.a光一定为单色光，b光一定为复色光 (1)单缝衍射 C.用同一装置进行单缝衍射实验时，紫光条 ①缝比较宽时，光沿 通过. 纹比红光条纹宽 ②当缝很窄时，出现 D.用同一装置进行双缝干涉实验时，紫光条 ③用白光做实验，得到 纹比红光条纹稀疏 (2)发生明显衍射的条件：缝、小孔及障碍物 3.如图所示为一显示薄膜干涉 的尺寸与 ,甚至 现象的实验装置，P是附有 4.自然光和偏振光 肥皂膜的铁丝圈，S是一点 (1)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的 燃的酒精灯.往火焰上洒些 光，包含着在垂直于 方向上沿 盐后，在图示的情况下 ( 方向振动的光，沿着各个方向振动的光波的 A.从肥皂薄膜的右面观察时，在簿膜上可 强度都相同。 看到黄黑相间水平条纹 (2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只 B.从肥皂薄膜的右面观察时，在薄膜上可看 沿着某个特定的方向振动的光。 到黄黑相间竖直条纹 46 假期作业产方 C.从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看 7.用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所 到黄黑相间水平条纹 得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中 D.从肥皂薄膜的左面观察时，在薄膜上可看 心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡 到黄黑相间竖直条纹 尺的示数为11.4mm,移动手轮使分划板中 4.如图所示，把一个底角很 心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头 小的圆锥玻璃体（上表面 卡尺的示数为15.2mm.已知双缝挡板与光 为圆形平面，纵截面为等腰三角形)倒置，紧 屏间距为0.4m,双缝相距0.1mm,则所测 挨玻璃体下方有一平整矩形玻璃砖，它和圆 单色光的波长为 ( 锥玻璃体间有一层空气薄膜.现用红色光垂 直于上表面照射，从装置的正上方向下观察， 白灯滤光片单缝双缝遮光简 屏 可以看到 () A.一系列不等间距的三角形条纹 B.一系列明暗相间的等间距圆形条纹 图甲 C.若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹 D.若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将 变少 5.a、b两种单色光以相同的人 图乙 射角从半圆形玻璃砖的圆 A.2.38×10-7m B.2.38×10-9m 心O射向空气，其光路如图 C.9.5×10-7m D.9.5×10-9m 所示，下列说法正确的是 8.在双缝干涉实验中，图甲 A.由玻璃射向空气发生全反射时玻璃对b 是用绿光进行实验时，屏 光的临界角较大 上观察到的条纹情况， B.在相同的条件下，a光比b光更容易产生 a处为中央亮条纹，图乙是换用另一种颜色 明显的衍射现象 的单色光进行实验时，屏上观察到的条纹情 C.a光在玻璃中传播的波长较短 况，a处仍为中央亮条纹，则以下说法中正 D.a光的光子能量较大 6.如图所示，让太阳光或电灯发出的光先后通过 确的是 () 偏振片P和Q,以光的传播方向为轴旋转偏振 A.图乙可能是用红光实验产生的条纹，表 片P或Q,可以看到透射光的强度会发生变 明红光波长较长 化，这是光的偏振现象.这个实验表明 ( B.图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明 紫光波长较长 C.图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明 紫光波长较短 A.光是电磁波 B.光是一种横波 D.图乙可能是用红光实验产生的条纹，表 C.光是一种纵波 D.光是概率波 明红光波长较短 47 有衣代军高二寒假·物理 9.（多选)如图所示，一细束 C.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉 白光通过玻璃三棱镜折白光 条纹间距变窄 射后分为各种单色光射 D.去掉滤光片后，干涉现象消失 在竖直放置的光屏上，取其中a、b、c三种色 (3)已知双缝之间距离为d,测的双缝到 光，下列说法正确的是 ( 屏的距离为L,相邻条纹中心间距为 A.a、b、c三种色光中，c光的波长最长 △x,由计算公式λ= ,可求得波长 B.a、b、c三种色光中，a光的频率最大 如果测得第一条亮条纹中心与第六条亮条 C.a、b、c三种色光中，a光折射率最大 纹中心间距是11.550mm,求得这种色光 D.若分别让a、b、c三种色光通过同一双缝 的波长为 m.(已知双缝间距d= 装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大 0.2mm,双缝到屏的距离L=700mm,计 10.（多选)如图所示 算结果保留一位小数) 为用a、b两种单 12.用氦氖激光器发出的红外线进行双缝干涉 光 b光 色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干 实验，已知使用的双缝间距d=0.1mm,双 涉图样.现让a、b两种光组成的复色光穿 缝到屏的距离L=6m,测得屏上干涉条纹 过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径 中亮条纹间的距离是3.8cm. 与方向可能正确的是 ) (1)氨氖激光器发出的红光波长入是多少？ 复色 复色 (2)如果把整个装置放入折射率是专的水 中，这时屏上的条纹间距是多少？ 复色光 复色光 复色光 复色光 11.如图所示：某同学对实验装置进行调节并 观察实验现象： 光源凸透镜滤光片单缝双缝 遮光筒测量头及目镜 凤风0 (1)图甲、图乙是光的条纹形状示意图，其 中干涉图样是 (填A或B) B 图甲 图乙 (2)下述现象中能够观察到的是 A.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条 纹间距变宽 B.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉 条纹间距变宽 48假期作业 *1 线不发生偏折,当第二次折射时,由于入射角等于 LoD 60{*}.所以会在BA面上发生全反射,由几何知识得知 反射光线恰好垂直射出,由题意可知,ON一r,则OA 由几何关系可知,光线OE在AC面上的折射角为 一2r.由于 MOA= AMO-30*,所以光斑的半径 45^{},根据光的折射定律有,OE光线在AC面上的入 AM-2r.则光斑的面积S-x(2r)?-4xr?,故选C.] 射角为30{},故题图中 OEC-60{},则△ODE为等边 7.D [ON为反射光,应为复色光;而折射后只有一束光 线,故有一束光发生了全反射;而红光与紫光相比较,紫 光的折射率较大,临界角较小,故紫光发生了全反射;可 答案(1)45* (2) 知OM应为红光.故D正确,A、B、C错误.故选D.] 8.AC [由题意可知sinC-1-1 12.解析(1)光在水中传播的速度-C n2 当光竖直向上传播时间最短:-H_"H 点发出的光,竖直向上从M点射B (2)发生全反射的临界角为C,有sinC-1 7 出的光线恰好是出射光线的边缘,同时C点也恰好是 H 出射光线的边缘,如图所示:因此光线只能从MC段射 出,根据几何关系可知,M恰好为AC的中点,因此在 答案 (1)H 平面上有一半的面积有光线射出,故A正确,B错误; (2)-H 由于频率越高,折射率越大,当光源发出的光的频率 假期作业(十七)光的干涉和衍射 变小,折射率也会变小,导致临界角会增大,这时M点 光的偏振 上方也会有光线射出,因此出射光线区域的面积将增 知识要点 大,故C正确,D错误.] ☆2.(1) 1.(2)整数倍 偶数倍 (3)奇数倍 9.D [根据题意,当不通电时,由于液晶分子排列不规 (2)成 则,则入射光在液晶层发生了漫反射,导致光线无法 正比(3)不同 小 3.①直线 ②明暗相间的条纹 通过,选项A、B错误;通电时,液晶分子排列规则,整 ③彩色的条纹 (2)光的波长相当 比光的波长还小 个液晶层相当于一块普通的透明玻璃,故入射光在通 4.(1)传播 。一切 过液晶层后按原来方向传播,选项C错误,D正确,] 素养测评 10.解析 根据光路可逆得 1.A [A中的图像是由于光的干涉形成的,B、C、D中的 光从空气进入三校镜时 图像是由于光的衍射形成的,] 的入射角为60{,折射角 2.B [复合光在O点入射角为60{*},紫光频率大,在同 为30*,则折射率为n= sin60* 一介质中折射率大,临界角小,只有一条光线发生 30一、3,若用该红色 A 全反射,红光临界角大于60{},紫光临界角小于60^{*} 激光平行于NP从MN的中点射入此三校镜,光路 故A错误;光发生折射时,一定伴随着反射现象,故 图如图所示,由几何关系可知,入射角为60{*},由公式 b光既有全反射的紫光,也有部分反射的红光,是复 n-sin可知,折射角为30”,易得 OCB-30”,则光 色光,故B正确;紫光频率大,波长短,条纹更细, sinr 故C错误;紫光频率大,波长短,条纹更密集,故 射到NP边上的入射角为60*,由公式sinC--可知 D错误。] 3.A [肥宅薄膜前后表面的反射光在前表面发生叠加, 所以在薄膜的右侧出现条纹,则应该从肥卓薄膜的右 线应从MP射出,由上述分析可知 OCB一30{*,即出 面观察;由于各种色光的波长不一样,所以在薄膜的 射光线与NP所成的角度为30*或150。 右侧出现黄黑相间的条纹,因为路程差是半波长的偶 答案 3 MP 30(或150*) 数倍,振动加强,为亮条纹,路程差是半波长的奇数 11.解析(1)由几何关系可知,题图中 ODE一60{*,故 倍,振动减弱,为暗条纹,所以出现亮条纹时,膜的厚 光线OD在AC面上的入射角为30{,折射角为45^{} 度相同,则条纹水平排列.] 4.B [由于截面是等腰三角形,从圆心水平向外经过 根据光的折射定律有n-sin450 相同的宽度,空气膜厚度增加量相同,根据光的千 知C-45”. 涉原理,从装置的正上方向下观察,可以看到一系 67 #1空 高二寒假·物理 列明暗相间的等间距圆形条纹,A错误,B正确;若 折射率小,对光的折射率大,根据平行玻璃砖的 将红光换成白光,则看到明暗相间的彩色条纹,C错 光学特性可知,出射光线与入射光线平行,由于a 误;由于红光的波长比紫光的长,若将红光换成 光的折射率小,偏折程度小,所以出射时a光应在 紫光,则看到的条纹间距减小,从而亮条纹数将增多, 右侧,故A符合题意,B不符合题意;由sinC-1 D错误.] 5.B [由光路图可知,a、b光入射角相同,在分界面上a 分析可知,a光的临界角较大,当光从梭镜射入空 光发生反射及折射,而b光发生全反射,可知b光的临 气中时,若发生全反射的话首先是光,若不发 生全反射,能射出校镜,则a光一定也不发生全反 射从校镜射出;若a不发生全反射,能射出校镜,b 射率小于b光折射率,故A错误;由公式o-f可知,a 光可能发生全反射不从校镜射出,故D符合题意, C不符合题意.] 光在玻璃中的传播速度较大,频率较小,再由公式 11.解析(1)双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮 f可知,a光在玻璃中的波长较长,在相同的条件下, 度;衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗, a光比6光更容易产生明显的衍射现象,选项B正确, 且不等间距;根据此特点知甲图是干涉条纹,故选A; C错误;b光的折射率大,知6光的频率大,根据E一h 知,b光的光子能量大,故D错误.] 6.B [由于在横波中,各质点的振动方向与波的传播方 光片由蓝色的换成红色的,频率减小,波长变长,则 向垂直,当波的振动方向与P或Q的透振方向一致 干涉条纹间距变宽,故A正确;根据双缝干涉条纹的 时,波能通过偏振片,而当它的振动方向与P或Q的 间距公式△r一 入,将单缝向双缝移动一小段距离 透振方向垂直时,不能通过偏振片,从P与Q的透振 方向平行时,通过的光最强,而当P的透振方向旋转 后,干涉条纹间距不变,故B错误;根据双缝干涉条 纹的间距公式△x- 到与Q的垂直过程中,透过Q的光线越来越弱,当两 -L,换一个两缝之间距离较大的 偏振片透振方向垂直时,光不能通过Q,说明光的振动 双缝,干涉条纹间距变窄,故C正确;去掉滤光片后 方向与传播方向垂直,是横波, 通过单缝与双缝的光成为白色光,白色光通过双缝 7.C [由题意可知,相邻亮条纹间距为△x一 后,仍然能发生干涉现象,故D错误. (15.2-11.4)×10-3 一m-3.8×10-3m,双缝的间距为 (3)已知双缝之间距离为d,测的双缝到屏的距离为 d-0.1mm-1×10-m,双缝档板与光屏间距为L -△1X10-4x3.8×10-3 -m-9.5×10-7m, 0.4 心问距x-11.550mm,可得Ax-11. 550 55 mm- A、B、D错误,C正确.] 8.A [在同一实验装置下,1、d相同,由Ax-入可知, 11.55×10-3×2×10-4 相邻两条亮条纹(或暗条纹)之间的距离△x与入成正 5X0.7 -m-6.6×10-7m 比,由题意知乙中互大于甲中a,所以乙图所用光的波 答案(1)A(2)AC(3)x 6.6×10-7 长要长,而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、趁、紫,波长依 次变短,由此可知可能是红光而不是紫光,] 12.解析(1)根据△x-,红光的波长为: 9.ABC[a、b、c三种色光中,a光的折射率最大,则频率 最大,波长最短,c光的折射率最小,频率最小,波长最 -x3.8×10-2m-63×10-7m 6 长,A、B、C正确;根据△r一a可知,若分别让a、、c 三种色光通过同一双缝装置,则c光形成的干涉条纹 则红光进入水中的波长x'-卫--A 的间距最大,D错误.故选A、B、C.] fnf” 10.AD[由干涉图样可知,a光的双缝干涉条纹间距 所以△-y-r-2. 85x10-2}m 比b光的大,根据双缝干涉相邻条纹间距公式 故屏上的明条纹间距是2.85×10-2m. △- 答案(1)6.3×10-7m(2)2.85×10-2m 68