内容正文:
第3节 光的干涉
[A组 基础巩固练]
1.下列关于双缝干涉实验的说法中正确
的是 ( )
A.单缝的作用是获得频率保持不变的
相干光源
B.双缝的作用是获得两个振动情况相
同的相干光源
C.光屏上距两缝的路程差等于半波长
的整数倍处出现暗条纹
D.在光屏上能看到光的干涉图样,但在
双缝与光屏之间的空间却没有干涉
发生
2.光通过双缝后在屏上产生彩色条纹,若
用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝,
则屏上将出现 ( )
A.黄色的干涉条纹
B.红绿相间的条纹
C.黑白相间的条纹
D.无干涉条纹
3.(多选)在单色光的双缝干涉实验中
( )
A.两列光波谷和波谷重叠处出现暗
条纹
B.两列光波峰和波峰重叠 处 出 现 亮
条纹
C.从两个狭缝到达屏上的路程差是光
波长的整数倍时,出现亮条纹
D.从两个狭缝到达屏上的路程差是光
波长的奇数倍时,出现暗条纹
4.杨氏双缝干涉实验中,下列说法正确的
是(n为自然数,λ为光波波长) ( )
①在距双缝的路程相等的点形成暗条
纹;②在距双缝的路程差为nλ的点形
成亮条纹;③在距双缝的路程差为nλ2
的
点形成亮条纹;④在距双缝的路程差为
n+12
æ
è
ç
ö
ø
÷λ的点形成暗条纹.
A.①② B.②③
C.③④ D.②④
5.如图所示为双缝干涉实验装置示意图,
其中甲图是用绿光进行实验时,光屏上
观察到的条纹情况,a为中央明条纹;乙
图为换用另一颜色的单色光实验时观
察到的条纹情况,b为此时中央明条纹.
则下列说法正确的是 ( )
A.乙图可能是用红光实验产生的条纹,
表明红光波长较长
B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,
表明紫光波长较长
C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,
表明紫光波长较短
D.乙图可能是用红光实验产生的条纹,
表明红光波长较短
94
第四章 光
6.(多选)双缝干涉实验装置如图所示,绿
光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡
板上,双缝S1 和S2 到单缝S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 点到双缝S1 和
S2 的距离相等,P 点是距O 点最近的第
一条亮条纹,如果将入射的绿光换成红
光或蓝光,已知红光波长大于绿光波
长,绿光波长大于蓝光波长,则下列说
法正确的是 ( )
A.O点是红光的亮条纹
B.红光的第一条亮条纹在P 点的上方
C.O点不是蓝光的亮条纹
D.蓝光的第一条亮条纹在P 点的上方
7.如图所示,用频率为f的单色光垂直照
射双缝,在光屏上P 点出现第三条暗条
纹,已知光速为c,则P 点到双缝的距离
之差(r2-r1)应为 ( )
A.c2f B.
3c
2f
C.2c3f D.
5c
2f
8.(多选)如图所示,
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,这时可以看
到亮暗相间的条纹.下面关于条纹的说
法中正确的是 ( )
A.干涉条纹的产生是由于光在空气劈
尖膜的前后两表面反射形成的两列
光波叠加的结果
B.干涉条纹中的暗纹是由于上述两列
反射光的波谷与波谷叠加的结果
C.将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖
移动
D.观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另
一侧
9.如图所示,我国成功研发
的反隐身先进米波雷达
堪称隐身飞机的克星,它
标志着我国雷达研究又
创新的里程碑,米波雷达发射无线电波
的波长在1~10m 范围内,则对该无线
电波的判断正确的是 ( )
A.米波的频率比厘米波频率高
B.和机械波一样须靠介质传播
C.同光波一样会发生反射现象
D.不可能产生干涉和衍射现象
[B组 素养提升练]
10.(多选)用a、b两束单色光分别照射同
一双缝干涉装置,在离双缝恒定距离
的屏上得到如图所示的干涉图样,其
中图甲是a光形成的,图乙是b光形
成的,则关于a、b两束单色光,下述正
确的是 ( )
甲 乙
05
选择性必修第一册
A.a光的频率较高
B.a光的波长较长
C.对同一介质a光的折射率较大
D.在水中a光传播的速度较大
11.如图所示为双缝干涉实验装置,当使
用波长为6×10-7 m 的橙色光做实验
时,光屏P 点及上方的P1 点形成相邻
的亮条纹.若使用波长为4×10-7 m
的紫光重复上述实验,在P 和P1 点形
成的亮、暗条纹的情况是 ( )
A.P 和P1 都是亮条纹
B.P 是亮条纹,P1 是暗条纹
C.P 是暗条纹,P1 是亮条纹
D.P 和P1 都是暗条纹
12.如图所示是单色光双缝干涉实验某一
时刻的波形图,实线表示波峰,虚线表
示波谷.在此时刻,介质中A 点为波峰
相叠加点,B 点为波谷相叠加点,A、B
连线上的C 点为某中间状态相叠加
点.如果把屏分别放在A、B、C 三个位
置,那么 ( )
A.A、B、C三个位置处都出现亮条纹
B.B 位置处出现暗条纹
C.C位置处出现亮条纹或暗条纹要由
其他条件决定
D.以上结论都不正确
13.S1、S2 为两个相干光源,发出的光的频
率为75×1014 Hz,光屏上A 点与S1、
S2 的路程差为18×10-6 m.
(1)若S1、S2 的振动步调完全一致,则
A 点出现什么条纹?
(2)若S1、S2 的振动步调完全相反,则
A 点出现什么条纹?
15
第四章 光
5.C [由题图看出b光的折射角小于a 光的折射角,b光
的偏折程度大,根据折射定律得知玻璃对b光的折射率
大于对a 光的折射率,故 A 错误;由v=cn
可知,在该玻
璃中a光的传播速度大于b光的传播速度,故B错误;由
临界角公式sinC=1n
得知,折射率越大,临界角越小,
则可知a光的全反射临界角大于b 光的全反射临界角,
故D错误;玻璃对b光的折射率大于对a 光的折射率,则
b光的频率大于a 光的频率,故 C正确.]
6.D [如图所示,当棱镜绕A 点转过一个
较小的角度α时,这时光线1射向AC 面
时的入射角为α,折射后进入玻璃中,折
射角小于α,这条折射光线射向AB 面时
的入射角略大于45°,而光由玻璃射入空
气时发生全反射的临界角小于等于45°,故这条在玻璃
中的折射光线会在AB 面上发生全反射,再射至BC 面
时入射角略小于45°,再次发生反射后射向AC 面,从图
中可以看出,最后射向AC 面的光线与原来从AC 面射
入的光线平行,根据光的折射定律可知出射光线2′与原
入射光线1′平行.故正确答案为 D.]
7.C [发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质及入
射角i要大于或等于临界角C,即光线传播到光纤侧面时的
入射角i应满足i=90°-θ≥C,θ≤90°-C,故选项C正确.]
8.B [这是一道典型的视野问题,解决视野问题关键是如
何确定边界光线,是谁约束了视野等.如本题中由于井
口边沿的约束,而不能看到更大的范围,据此根据边界
作出边界光线,如图所示.
由图可看出α>γ,所 以 水 井 中 的 青 蛙 觉 得 井 口 小 些;
β>α,所以水井中的青蛙可看到更多的星星.故选B.]
9.解析:首先画出光路图,
如图所 示.设 光 线 射 向
CD 面 上 时 入 射 角 为
θ1,根 据 两 次 反 射 的 入
射角相 等,结 合 光 路 图
可得θ1=θ2=θ3=θ4=
225°,又 折 射 率 n=
1
sinC
,当 临 界 角 C=θ1
=225°时,折射率最小,故五棱镜折射率的最小值为n
= 1sin22.5°.
答案: 1
sin22.5°
10.A [根据发生全反射的条件,光从光密介质射向光疏
介质,介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质,光线a不能发
生全反射,光线b可能发生全反射,临界角为C,有sinC
=1n=
1
2
,则C=45°.题图中光线b与界面的夹角为
60°,而此时的入射角为30°<45°,故光线b也不能发生
全反射,故正确选项为 A.]
11.D [光线射向底边的入射角为45°,因为发生全反射,
所以临界角要小于或等于45°,故n≥ 2,D不可能.]
12.C [由临界角公式sinC=1n
,得C=45°,取光线a射
到A 点的入射角等于45°,如图甲所示,则在A 点恰好
沿AD 方向发生全反射,则只有光线a右侧、O 点左侧
的光线能射出到水平桌面上.
甲 乙
取a右侧非常靠近a 的光线,射到球面上发生折射,由
折射定律得到r=90°,即沿AB 方向射到水平桌面上B
点.a、b之间的光线均发生全反射,射不到桌面上,如图
乙所示.
由几何关系得到QB=2QN=R(2- 2),x=R-QB=
(2-1)R
暗环的面积为S=πR2-πx2=2(2-1)πR2.]
13.解析:据题意得光从光源S 到玻璃砖上表面的传播时
间t1=
d
ccosθ
光在玻璃砖中的传播速度v=cn
设光进入玻璃砖的折射角为γ,光在玻璃砖中传播时间
t2=
3
2d
vcosγ
由折射定律得n=sinθsinγ
由于t1=t2,所以联立以上各式解得γ=30°,n= 2
又根据临界角定义可得n= 1sinC
所以可得C=45°.
答案:2 45°
第3节
1.B [在双缝干涉实验中,单缝的 作 用 是 获 得 一 个 线 光
源,使光有唯一的频率和振动情况,双缝的作用是获得
两个振动情况完全相同的相干光源,故 A 项错误,B项
正确.在两个相干光源完全相同的情况下,光屏上距两
缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹,C项错误.
两列光波相遇就会叠加,满足相干条件就能发生干涉,
所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉,用光
屏接收只是为了方便肉眼观察,故 D项错误.]
2.D [有色玻璃只允许同色光通过,红光和绿光的频率不同,
根据光和干涉条件,可知不能产生干涉现象,所以选项 D
正确.]
3.BC [两列光的峰峰相遇和谷谷相遇都是亮条纹.从空
间中一点到两光源的路程差等于波长的整数倍,该点出
现亮条纹;若为半波长的奇数倍,则为暗条纹.]
4.D [在双缝干涉实验中,当某处距双缝距离之差 Δx 为
波长的整数倍时,即 Δx=kλ,k=0,1,2,3,这点为加强
点,该处出现亮条纹;当某处距双缝距离之差 Δx为半波
长的奇数倍时,即 Δx=(2k+1)λ2
,k=0,1,2,3,这
点为减弱点,该处出现暗条纹.]
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参考答案
5.A [本题主要考查学生观察图像的能力,在双缝干涉实
验中,相邻两条明(或暗)条纹之间的距离 Δx 与哪些因
素有关等知识.]
6.AB [O 点到双缝的路程差为0,该点为亮条纹,当用红
光或蓝光照射时,在O 点也产生红光的亮条纹或蓝光的
亮条纹,A正确,C错误;根据双缝干涉条纹间距公式 Δx
=ldλ
和红光的波长大于绿光的波长可知,红光的条纹
间距大于绿光的条纹间距,所以红光的第一条亮条纹在
P 点的上方,B正确;同理可知,蓝光的第一条亮条纹在
P 点的下方,D错误.]
7.D [由题中条件可知,r2-r1=
5
2λ
,又因为λ=cf
,联立
可得r2-r1=
5c
2f
,选项 D正确.]
8.AC [根据薄膜干涉的产生原理,上述现象是由空气膜
前后表面反射的两列光叠加而成的,当波峰与波峰、波
谷与波谷相遇叠加时,振动加强,形成亮条纹,所以选项
A正确,选项B错误;因相干光是反射光,故观察薄膜干
涉时,应在入射光的同一侧,故选项 D错误;根据条纹的
位置与空气 膜 的 厚 度 是 对 应 的,当 上 玻 璃 板 平 行 上 移
时,同一厚度的空气膜向劈尖移动,所以条纹向着劈尖
移动,故选项 C正确.]
9.C
10.BD [由双缝干涉条纹间距与波长成正比可判断a光
的波长较长,再由c=λf 可知a光的频率低.对同一介
质来说折射 率 小,光 在 其 间 传 播 的 速 度 大,所 以 B、D
正确.]
11.B [从单缝S射出的光波被S1、S2 两缝分成两束相干
光,由题意知屏中央P 点到S1、S2 的距离相等,即分别
由S1、S2 射出的光到P 点的路程差为零,因此P 是亮
条纹中心,因而,无论入射光是什么颜色的光,波长多
大,P 点都是亮条纹.而分别由S1、S2 射 出 的 光 到 P1
点的路程差刚好是橙光的一个波长,即|P1S1-P1S2|
=600nm=λ橙 ,则两列光波到达P1 点振动情况完全一
致,振 动 得 到 加 强,因 此,出 现 亮 条 纹.当 换 用 波 长 为
400nm 的紫光时,|P1S1-P1S2|=600nm=
3
2λ紫
,则
两列光波到达 P1 点时振动情况完全相反,即 分 别 由
S1、S2 射出的光到达P1 点时相互削弱,因此,在P1 点
出现暗条纹.综上所述,选项B正确.]
12.A [在干涉现象中,所谓“振动加强的点”是指两列波在
该点引起的振动方向总是相同的,该点的振幅是两列波的
振幅之和,而不要理解为该点始终处于波峰或波谷,在某
些时刻它也可以位于平衡位置(如题图中C点);所谓“振
动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反
的,该点的振幅是两列波的振幅之差,如果两列波的振幅
相同,则该点始终在平衡位置,对光波而言,该点是完全暗
的.本题中,A、B、C三点总是振动加强的点,屏上对应出现
的都是亮条纹.另外,要特别注意波谷与波谷相遇的点(题
图中B点)振动也是加强的.]
13.解析:(1)由c=λf,得λ=cf =
3.0×108
7.5×1014
m=4×10-7 m
路程差s=18×10-6 m,则sλ =
1.8×10-6
4×10-7
=92
若S1、S2 振动步调完全一致,则在A 点出现暗条纹.
(2)若S1、S2 两光源振动步调完全相反,路程差是半波
长的奇数倍,则在 A 点 刚 好 两 列 波 相 互 加 强,出 现 亮
条纹.
答案:(1)暗条纹 (2)亮条纹
第5节 第6节
1.B [泊松亮斑为光绕过不透光的圆盘而在圆盘阴影中心形
成的一个亮斑,其图样周围还有明暗相间的圆环,故选项B
正确.题图 A小孔较大,没发生明显的衍射现象.题图 D小
孔较小,发生了小孔衍射.题图C为干涉条纹.]
2.BD [由于是激光束越过细丝,也就是通过障碍物,所以
这是利用光的衍射现象,A错误,B正确;当细丝较细时,
细丝的直径比较接近激光的波长,衍射现象会较明显,
条纹宽度会更宽一些,C错误,D正确.]
3.AD [根据光栅特点可知选项 A、D正确.]
4.B [根据衍射条纹的特点进行判断,光的衍射条纹与狭
缝平行,且中间宽、两边窄,不等间距,故B项正确,A、C、
D项错误.]
5.B [太阳光是自然光,在垂直于 光 的 传 播 方 向 的 平 面
内,光的振动沿任意方向,且各个方向上的光振动强度
相同,所以旋转偏振片只能改变光振动的方向,不能改
变光的强度.]
6.D [如果每辆汽车的前灯玻璃和司机座位前面的玻璃
都改为偏振玻璃,并使它们的透振方向都跟水平方向成
45°,就可以解决这个问题.这时,从对面车灯射来的偏振
光,由于振 动 方 向 跟 司 机 座 位 前 玻 璃 上 的 透 振 方 向 垂
直,所以不会射进司机眼里;而从自己车灯射出去的偏
振光,由于振动方向跟自己窗玻璃上的透振方向相同,
所以司机仍能看清自己车灯照亮的路面和物体.]
7.D [两偏振片透振方向相同时透过的偏振光最强,两偏
振片透振方向垂直时几乎没有偏振光透过.]
8.C [激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来,所以在
医学上作“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或做其他外科手术.]
9.AB [激光用来控制核聚变,是因为它的方向性好,光源
的能量能集中在很小一点上,可以在空间某个小区域内
产生极高的温度,故 A正确;由于激光是相干光,所以它
能像无线电波那样被调制,用来传递信息,故 B正确;用
激光拦截导 弹,摧 毁 卫 星,是 因 为 激 光 方 向 性 好、能 量
高,故 C错误;能利用激光测量地面到月球表面的距离,
是因为激光平行度好、方向性好,故 D错误,故选 A、B.]
10.AD [当做单缝实验时,中央是亮条纹,往两侧条纹亮
度逐渐降低,且亮条纹的宽度不等,所以其光强分布图
如题乙图所示,A 项正确,B项错误;当做双缝实验时,
在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹,所以其光强分布
图如题丙图所示,C项错误,D项正确.]
11.AD [反射光与折射光都是偏振光,当使反射光束1和
折射光束2恰好垂直时,光束1的光振动方向垂直于纸
面,而光束2的光振动方向平行于纸面.当入射光线的
方向上加偏振片P后,偏振片与入射光线垂直,其透振
方向在纸面内,此时反射光束1应消失,A正确,B、C错
误;当偏振片P以入射光线为轴旋转90°角时,其透振
方向垂直于纸面,则透射光束2消失,D正确.]
12.解析:由题图乙可知,条纹中间较亮、两边较暗,是衍射
条纹,所以在缝屏上安装的是单缝;根据 Δx=ldλ
知,
要使干涉条纹间距变大,可使双缝的宽度减小,即选择
宽度较窄的双缝,或使双缝与光屏间的距离增大.
答案:单缝 窄 增大
13.(1)能.到达S1、S2 的光是从同一偏振光分解出来的,
它们满足相干条件,能看到干涉条纹,且由于偏振片很
薄,对路程差的影响可忽略,干涉条纹的位置与间距和
没有P时基本一致,只是强度由于偏振片的吸收作用
而减小.
(2)不能.由于从P1、P2 射出的光的振动方向相互垂直,不
满足干涉条件,故光屏E被均匀照亮,但无干涉现象.
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选择性必修第一册