高中物理单元测试——第5章光的干涉、衍射和偏振（较易版02）

高中物理单元测试 —— 第5章 光的干涉、衍射和偏振（较易版02）（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）随着科学技术的发展，无人机技术得以迅速发展，出现了如图所示的快递无人机，这种快递无人机在飞行过程中，通过机载雷达系统不断发出激光和超声波进行信号传输，下列关于激光和超声波的说法正确的是（     ） A．激光的传播需要介质 B．超声波和激光都能在真空中传播 C．激光是电磁波 D．超声波在介质中传播速度与它的频率有关 【答案】C 【详解】AC．激光是电磁波，传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误，C正确。 B．超声波是机械波，传播需要介质，不能在真空中传播，故B错误； D．在同一介质中，超声波的传播速度由介质的性质决定，与频率无关，故D错误。 故选C。 2．（本题4分）在暗室中，用激光照射不透明挡板上的两条平行狭缝，在后面的光屏上观察到如图所示的条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是光的衍射现象，说明光具有波动性 B．这是光的衍射现象，说明光具有粒子性 C．这是光的干涉现象，说明光具有波动性 D．这是光的干涉现象，说明光具有粒子性 【答案】C 【详解】激光照射两个平行狭缝，两个狭缝形成两个光源，它们的频率、相位和振动方向相同，这两个光源发出的光在挡板后面的空间发生干涉现象，在光屏上形成干涉条纹，说明光具有波动性。 故选C。 3．（本题4分）如图所示，自然光经过A、B两个偏振片呈现在光屏上，若偏振片B绕圆心匀速转动，转动周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　） A．2T B．T C．0.5T D．0.25T 【答案】C 【详解】根据偏振原理，自然光经两个偏振片呈到光屏上，光强从最强到最小，偏振片B转动90°，即，从最小到最强再转动，再从最强到最小再转动，可知光屏上两个光强最小的时间间隔为0.5T。 故选C。 4．（本题4分）如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的圆形狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环，下列说法正确的是（　　） A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．条纹宽度越大，说明该处凸透镜厚度越薄 C．条纹分布越密集，说明该凸透镜曲面半径越大 D．同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙的厚度相同 【答案】D 【详解】A．干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面的反射光叠加形成的，故A错误； B．条纹宽度越大，说明该处凸透镜下表面与平面玻璃间的空气隙厚度变化得越慢（几乎不变），不能说明空气隙的厚度，更不能反映凸透镜的厚度，故B错误； C．条纹分布越密集，说明凸透镜曲面半径越小，故C错误； D．同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙上、下表面反射光的光程差相同，空气隙的厚度相同，故D正确， 故选D。 5．（本题4分）我们常用衍射图样来分析事物的形状结构，激光通过小孔得到如图所示的衍射图样，则小孔的形状是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】衍射条纹为十字条纹，说明小孔为方形。根据水平方向条纹间距比竖直方向条纹间距更宽，说明小孔水平方向的宽度小于竖直方向的宽度。 故选C。 6．（本题4分）用双缝干涉实验装置得到自然光的干涉条纹后，在光源与单缝之间加上蓝色滤光片，在光屏上形成了清晰的蓝色干涉条纹。现仅将光源与单缝之间的蓝色滤光片换为红色滤光片，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹消失 B．中央条纹变成暗条纹 C．干涉条纹间距变大 D．彩色条纹中的红色条纹消失 【答案】C 【详解】ABD．当用自然光做干涉实验时，频率相同的色光相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹。当在光源与单缝之间加上蓝色滤光片后，只有蓝光能通过单缝，然后通过双缝，再相互叠加，在光屏上形成蓝色干涉条纹，光屏中央为加强点，中央条纹变成蓝色；当滤光片换为红色的后，在光屏上形成红色干涉条纹，中央条纹变成红色，故ABD错误； C．红光的波长比蓝光的波长大，根据条纹间距公式可知干涉条纹间距变大，故C正确。 故选C。 7．（本题4分）某兴趣小组用如图所示的装置做双缝干涉实验，图中单缝S到双缝、距离相等，光屏上O点到、距离也相等，一单色点光源发出的光经单缝、双缝到达光屏，形成明暗相间的等间距条纹。水平向左移动光屏少许，则O点处的条纹（　　） A．宽度变宽 B．宽度变窄 C．宽度不变 D．由亮条纹变成暗条纹 【答案】B 【详解】根据条纹间距表达式 则水平向左移动光屏少许，则l减小，条纹间距减小，则O点处的条纹宽度变窄，但仍是亮条纹。 故选B。 8．（本题4分）在光学仪器的表面镀一层透明介质薄膜，可以增强透射光或减弱透射光，这种薄膜叫增透膜或增反膜。如图所示，在玻璃透镜表面镀一层折射率的透明薄膜，用某单色光垂直照射薄膜表面，该单色光在空气中的波长。则（    ） A．增透膜和增反膜都是利用了光的衍射 B．增透膜和增反膜都是利用透射光干涉 C．若该薄膜是增反膜，薄膜的最小厚度约为 D．若该薄膜是增透膜，薄膜的最小厚度约为 【答案】C 【详解】A．增透膜和增反膜利用的是光的干涉原理（薄膜干涉），而不是衍射，故A错误； B．增透膜和增反膜是利用光在薄膜前后表面反射形成的两列光波发生干涉，通过控制反射光的干涉情况来改变透射光的强度，而非透射光干涉，故B错误； C．若该薄膜是增反膜，则要求反射光干涉加强。光由空气射入薄膜频率不变，速度满足 结合， 可知该单色光在薄膜中的波长 反射光干涉加强的条件为光程差 当时，薄膜的厚度取最小值，约为，故C正确； D．若该薄膜是增透膜，则要求反射光干涉减弱。反射光干涉减弱的条件为光程差 当时，薄膜的厚度取最小值，约为，故D错误。 故选C。 二、多选题 9．（本题6分）关于四幅图片中光学知识的应用，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，运动员在登雪山时戴眼镜能减弱进入眼睛的紫外线的强度，利用了光的干涉 B．图乙中，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，这种镀膜技术利用了光的衍射 C．图丙中，透过3D眼镜看电脑显示屏时，两侧镜片为透振方向相同的偏振片 D．图丁中，用激光检测抽制出的高强度纤维细丝的粗细，利用了光的衍射 【答案】AD 【详解】A．运动员在登雪山时戴眼镜能减弱进入眼睛的紫外线的强度，利用了光的干涉，故A正确； B．真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，这种镀膜技术利用了光的干涉，故B错误； C．电脑显示屏发出的偏振光没有穿过左侧镜片而穿过右侧镜片，故两侧镜片为透振方向不同的偏振片，故C错误； D．用激光检测抽制出的高强度纤维细丝的粗细，利用了光的衍射，故D正确。 故选AD。 10．（本题6分）观察图1、图2两幅图中的现象，下列说法正确的是（     ） A．图1中竖直浸在水中的这段筷子产生侧移，是由光的折射导致的 B．图1中竖直浸在水中的这段筷子产生侧移，是由光的全反射导致的 C．图2中肥皂膜上的条纹是由光的衍射导致的 D．图2中肥皂膜上的条纹是由光的干涉导致的 【答案】AD 【详解】AB．图1中竖直浸在水中的这段筷子产生了侧移，这是光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变而引起，可知是由光的折射引起的，故A正确，B错误； CD．图2中发生的是薄膜干涉，可知，肥皂膜上的条纹是由于光的干涉形成的，故C错误，D正确。 故选AD。 11．（本题6分）下列图片是光的衍射现象的是（　　） A．X射线下的DNA晶体 B．彩色的肥皂膜 C．泊松亮斑 D．光经过大头针的针尖 【答案】ACD 【详解】A ．X射线下的DNA晶体，是通过X射线的衍射拍到的图片，A正确； B．彩色的肥皂膜是薄膜干涉现象产生的，B错误； C．泊松亮斑是由光照射不透光的小圆板产生衍射现象形成的，C正确； D．光经过大头针的针尖时，大头针尖边缘轮廓模糊不清，这是光的衍射现象产生的，D正确。 故选ACD。 12．（本题6分）光的干涉现象在技术中有重要应用，例如：在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，从样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线（如图甲），则（　　） A．若要使条纹变疏，可以将薄片向右移动 B．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，表明被测表面对应位置向上凸 C．将样板平行上移，条纹向着劈尖移动 D．用黄光照射形成的干涉条纹间距比用绿光照射时小 【答案】BC 【详解】A．相邻亮条纹之间空气膜的厚度差等于半个波长，当薄片向右移动少许时，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距变小，条纹变密，故A错误； B．空气薄层干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，弯曲处是凸的，故B正确； C．根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当样板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确； D．条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长长，故黄光条纹间距大，绿光的条纹间距小，故D错误。 故选BC。 三、实验题 13．（本题8分）如图甲所示为用双缝干涉实验测量单色光的波长的实验装置。 (1)实验过程中左右轻调拨杆，目的是调整下列哪个元件的位置使图像清晰？（　　） A．滤光片 B．单缝 C．遮光筒 (2)下列关于仪器安装与实验操作的说法正确的是 A．应调节所有光学元件的中心在同一水平线上，且与光具座平行 B．安装单缝与双缝时，应使它们尽可能保持平行 C．若使用白光作为光源，应在单缝后面加装滤光片来获得单色光 (3)如图乙所示，用测量头测量相邻两条亮条纹的间距时，先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为，然后转动手轮，使分划板中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，示数为______； (4)。已知双缝间的距离，双缝到光屏间的距离，则光的波长为_____。 【答案】(1)B (2)AB (3) (4) 【详解】（1）双缝干涉实验中，拨杆的作用是左右调节单缝的位置，使获得的干涉条纹清晰，故选B。 （2）A．实验需要共轴调节，所有光学元件的中心需要在同一水平线，且与光具座平行，保证光线正常传播，A正确； B．只有单缝与双缝保持平行，才能得到清晰的干涉条纹，B正确； C．滤光片应置于单缝之前，C错误。 故选AB。 （3）图丙是10分度游标卡尺，精度为0.1mm：主尺读数为19mm，游标2刻线与主尺刻线对齐，游标读数为，总读数为 （4）根据双缝干涉公式 变形得波长：相邻亮纹间距 代入已知， 得： 14．（本题8分）某同学在学习薄膜干涉后，想利用如图甲所示的装置测量光的波长。把一块平板玻璃放置在水平面上，另一块平板玻璃放置在这一块平板玻璃的上面，在其右端插入一张薄片，这样就在两玻璃板之间形成一个劈形空气薄膜，当光线垂直入射后，从上往下看，就会在上面的平板玻璃表面看到明暗相间的干涉条纹。 (1)该同学用两种单色光竖直向下照射同一个装置，得到的干涉条纹如图乙、丙所示。由图可知______（选填“乙”或“丙”）光的波长较长一些。 (2)如果把薄片往左边稍微平移一点，得到的明暗相间的条纹______（选填“变密”或“变疏”或“不变”）。 (3)某次实验时，该同学测得两平板玻璃之间形成的劈形夹角为，相邻两条亮条纹间距为，则该光的波长为______。 【答案】(1)乙 (2)变密 (3) 【详解】（1）从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，设空气膜的厚度为l，则其光程差为Δx=2l 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时，此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ，相邻亮条纹之间的距离（θ为两平板玻璃的夹角） 由图可知乙的条纹间距大，所以乙光的波长较长一些。 （2）由于薄膜干涉中相邻亮条纹对应的薄膜厚度差恒定，根据相邻亮条纹之间的距离 可知将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密。 （3）设空气膜的厚度为l，则其光程差为Δx=2l 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差Δx=nλ时，此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ，相邻亮条纹之间的距离（θ为两平板玻璃的夹角） 可得波长为。 四、解答题 15．（本题12分）洛埃镜利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，装置如图所示。光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，为光源的像，光的波长为。 (1)写出相邻两条亮纹间距离的表达式； (2)若和，并测得五条连续亮条纹间距为。求：该光波长的大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）从S发出的光经过平面镜反射后射到屏上的光，相当于从S关于平面镜的像点发出的光射到屏上，也就相当于一个间距为2a的双缝，则在光屏上形成的相邻两条亮纹（或暗纹）间距 （2）五条连续亮条纹间距为6cm，则 代入公式，解得 16．（本题16分）如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为4.2×10－6 m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？ （1）已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m； （2）已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）。 【答案】（1）P点为亮条纹；（2）P点为亮条纹。 【详解】（1）设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由 n＝ 得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m 根据路程差 Δr＝4.2×10－6 m 由 Δr=k 解得 k=14 由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δr是波长的14倍，是偶数，所以P点为亮条纹。 （2）根据临界角与折射率的关系 sin C＝ 得 n＝ 由此可知，B光在空气中波长λ3为 λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m 有 Δr=k 解得 k=8 可见，用B光做光源，也是半波长的偶数倍，所以P点为亮条纹。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $ 高中物理单元测试 —— 第5章 光的干涉、衍射和偏振（较易版02）（原卷版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题4分）随着科学技术的发展，无人机技术得以迅速发展，出现了如图所示的快递无人机，这种快递无人机在飞行过程中，通过机载雷达系统不断发出激光和超声波进行信号传输，下列关于激光和超声波的说法正确的是（     ） A．激光的传播需要介质 B．超声波和激光都能在真空中传播 C．激光是电磁波 D．超声波在介质中传播速度与它的频率有关 2．（本题4分）在暗室中，用激光照射不透明挡板上的两条平行狭缝，在后面的光屏上观察到如图所示的条纹，下列说法正确的是（　　） A．这是光的衍射现象，说明光具有波动性 B．这是光的衍射现象，说明光具有粒子性 C．这是光的干涉现象，说明光具有波动性 D．这是光的干涉现象，说明光具有粒子性 3．（本题4分）如图所示，自然光经过A、B两个偏振片呈现在光屏上，若偏振片B绕圆心匀速转动，转动周期为T，则光屏上两个光强最小的时间间隔为（　　） A．2T B．T C．0.5T D．0.25T 4．（本题4分）如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的圆形狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环，下列说法正确的是（　　） A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．条纹宽度越大，说明该处凸透镜厚度越薄 C．条纹分布越密集，说明该凸透镜曲面半径越大 D．同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空气隙的厚度相同 5．（本题4分）我们常用衍射图样来分析事物的形状结构，激光通过小孔得到如图所示的衍射图样，则小孔的形状是（    ） A． B． C． D． 6．（本题4分）用双缝干涉实验装置得到自然光的干涉条纹后，在光源与单缝之间加上蓝色滤光片，在光屏上形成了清晰的蓝色干涉条纹。现仅将光源与单缝之间的蓝色滤光片换为红色滤光片，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹消失 B．中央条纹变成暗条纹 C．干涉条纹间距变大 D．彩色条纹中的红色条纹消失 7．（本题4分）某兴趣小组用如图所示的装置做双缝干涉实验，图中单缝S到双缝、距离相等，光屏上O点到、距离也相等，一单色点光源发出的光经单缝、双缝到达光屏，形成明暗相间的等间距条纹。水平向左移动光屏少许，则O点处的条纹（　　） A．宽度变宽 B．宽度变窄 C．宽度不变 D．由亮条纹变成暗条纹 8．（本题4分）在光学仪器的表面镀一层透明介质薄膜，可以增强透射光或减弱透射光，这种薄膜叫增透膜或增反膜。如图所示，在玻璃透镜表面镀一层折射率的透明薄膜，用某单色光垂直照射薄膜表面，该单色光在空气中的波长。则（    ） A．增透膜和增反膜都是利用了光的衍射 B．增透膜和增反膜都是利用透射光干涉 C．若该薄膜是增反膜，薄膜的最小厚度约为 D．若该薄膜是增透膜，薄膜的最小厚度约为 二、多选题 9．（本题6分）关于四幅图片中光学知识的应用，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，运动员在登雪山时戴眼镜能减弱进入眼睛的紫外线的强度，利用了光的干涉 B．图乙中，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，这种镀膜技术利用了光的衍射 C．图丙中，透过3D眼镜看电脑显示屏时，两侧镜片为透振方向相同的偏振片 D．图丁中，用激光检测抽制出的高强度纤维细丝的粗细，利用了光的衍射 10．（本题6分）观察图1、图2两幅图中的现象，下列说法正确的是（     ） A．图1中竖直浸在水中的这段筷子产生侧移，是由光的折射导致的 B．图1中竖直浸在水中的这段筷子产生侧移，是由光的全反射导致的 C．图2中肥皂膜上的条纹是由光的衍射导致的 D．图2中肥皂膜上的条纹是由光的干涉导致的 11．（本题6分）下列图片是光的衍射现象的是（　　） A．X射线下的DNA晶体 B．彩色的肥皂膜 C．泊松亮斑 D．光经过大头针的针尖 12．（本题6分）光的干涉现象在技术中有重要应用，例如：在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，从样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线（如图甲），则（　　） A．若要使条纹变疏，可以将薄片向右移动 B．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，表明被测表面对应位置向上凸 C．将样板平行上移，条纹向着劈尖移动 D．用黄光照射形成的干涉条纹间距比用绿光照射时小 三、实验题 13．（本题8分）如图甲所示为用双缝干涉实验测量单色光的波长的实验装置。 (1)实验过程中左右轻调拨杆，目的是调整下列哪个元件的位置使图像清晰？（　　） A．滤光片 B．单缝 C．遮光筒 (2)下列关于仪器安装与实验操作的说法正确的是 A．应调节所有光学元件的中心在同一水平线上，且与光具座平行 B．安装单缝与双缝时，应使它们尽可能保持平行 C．若使用白光作为光源，应在单缝后面加装滤光片来获得单色光 (3)如图乙所示，用测量头测量相邻两条亮条纹的间距时，先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数为，然后转动手轮，使分划板中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，示数为______； (4)。已知双缝间的距离，双缝到光屏间的距离，则光的波长为_____。 14．（本题8分）某同学在学习薄膜干涉后，想利用如图甲所示的装置测量光的波长。把一块平板玻璃放置在水平面上，另一块平板玻璃放置在这一块平板玻璃的上面，在其右端插入一张薄片，这样就在两玻璃板之间形成一个劈形空气薄膜，当光线垂直入射后，从上往下看，就会在上面的平板玻璃表面看到明暗相间的干涉条纹。 (1)该同学用两种单色光竖直向下照射同一个装置，得到的干涉条纹如图乙、丙所示。由图可知______（选填“乙”或“丙”）光的波长较长一些。 (2)如果把薄片往左边稍微平移一点，得到的明暗相间的条纹______（选填“变密”或“变疏”或“不变”）。 (3)某次实验时，该同学测得两平板玻璃之间形成的劈形夹角为，相邻两条亮条纹间距为，则该光的波长为______。 四、解答题 15．（本题12分）洛埃镜利用平面镜同样得到了杨氏双缝干涉的结果，装置如图所示。光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，为光源的像，光的波长为。 (1)写出相邻两条亮纹间距离的表达式； (2)若和，并测得五条连续亮条纹间距为。求：该光波长的大小。 16．（本题16分）如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1和S2距离之差为4.2×10－6 m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？ （1）已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m； （2）已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°（sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 2 / 2 $