2023魯科版新教材高中物理選擇性必修第一冊同步練習(xí)-第5章光的干涉、衍射和偏振測評卷

第5章光的干涉、衍射和偏振

注意事項

1.本試卷滿分100分,考試用時75分鐘。

2.無特殊說明，本試卷中g(shù)取10m/s\

一、單項選擇題（本題共8小題,每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要

求的）

1.關(guān)于光的干涉、衍射和偏振，下列說法中錯誤的是（）

A.高級照相機(jī)鏡頭在陽光下呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象

B.全息照相的拍攝主要利用了光的偏振原理

C.通過手指間的縫觀察日光燈,可以看到彩色條紋,這是光的衍射現(xiàn)象

D.與紫外線相比,紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

2.關(guān)于下面四幅圖所對應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象，下列說法不正確的是（）

A.圖1是某單色光的雙縫干涉條紋

B.圖2檢查工件的平整度是利用光的反射

C.圖3肥皂液膜呈現(xiàn)彩色條紋是光的薄膜干涉現(xiàn)象

D.圖4拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時,要在鏡頭前加裝一個偏振片以過濾櫥窗玻璃的反射光

3.關(guān)于下列四幅圖中所涉及物理知識的論述中，正確的是（）

min

乙

T

A.甲圖是光的干涉圖樣

B.乙圖是光的衍射圖樣

C.丙圖是光的折射現(xiàn)象

D.丁圖是光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理，其內(nèi)芯折射率小于外套的折射率

4.抽制高強(qiáng)度纖維細(xì)絲可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖所示,激光束越過細(xì)絲時產(chǎn)生的條紋和它通過遮光板的同

樣寬度的窄縫規(guī)律相同。觀察光束經(jīng)過細(xì)絲后在光屏上所產(chǎn)生的條紋即可判斷細(xì)絲粗細(xì)的變化,下列敘述中

正確的是（）

A.這里應(yīng)用的是光的干涉現(xiàn)象

B.這里應(yīng)用的是光的偏振

C.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變粗

D.如果屏上條紋變寬,表明抽制的絲變細(xì)

5.如圖所示,讓太陽光通過M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上,P的右側(cè)再放一光屏Q,現(xiàn)使P繞

著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動一周，則關(guān)于光屏Q上的亮度變化情況,下列說法中正確的是（）

太陽光’匚巨&@'匚二二

MQ

A.只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時光屏才被照亮,在其他位置時光屏上無亮光

B.光屏上亮、暗交替變化

C.光屏上亮度不變

D.光屏上只有一條亮線,隨偏振片轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動

6.某同學(xué)利用如圖所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫屏,C為光屏。當(dāng)他讓一束陽光照

射A時，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋,他移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實驗失敗的原因,最大的可能是

（）

AIBC

A.單縫S太窄B.單縫S太寬

C.S到S?S2距離不等D.陽光不能作為光源

7.劈尖干涉是一種薄膜干涉,將一平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃

表面之間形成一個劈形空氣薄膜,如圖甲所示，當(dāng)光從上方入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示。現(xiàn)

從圖示裝置中抽去一張紙片,從上往下看到的干涉條紋是（）

甲

乙

川川川IIIIIlliIIIIIIIIHIIIillIII

ARCD

8.一束光照射到底面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出，光線分為a、b兩束,

如圖所示，下列說法正確的是（）

玻璃

ZZ/ZZZZZM%%%*%勿%ZZZ勿

涂層

A.在玻璃中a光的傳播速度大于b光的傳播速度

B.在真空中遇到障礙物時,b光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象

C.增大空氣一側(cè)的入射角,a光先消失

D.在真空中用同一裝置進(jìn)行雙縫干涉實驗,a光的條紋間距大于b光的條紋間距

二、多項選擇題（本題共4小題,每小題4分，共16分。在每小題給出的選項中，有多項符合題目要求。全部

選對的得4分,部分選對的得1分,有選錯的得0分）

9.兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到的干涉圖樣如圖甲、乙所示。圖丙中有一半圓玻璃石專,0是圓

心,MN是法線,PQ是足夠長的光屏.甲單色光以入射角i由玻璃磚內(nèi)部射向。點，折射角為r。則下列說法正

確的是（）

IIIIIIIIIIIMIIII

丙

A.乙光以入射角i入射時一定發(fā)生全反射

B.甲光的頻率比乙光的頻率大

C.光的干涉現(xiàn)象說明光是一列橫波

D.若繞0點逆時針旋轉(zhuǎn)玻璃磚,PQ上可能接收不到甲光

10.形成彩虹時，陽光進(jìn)入水滴,先折射一次,然后在水滴的內(nèi)表面反射,最后離開水滴時再折射一次。彩虹形

成的示意圖如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入水滴,a、b是白光射到水滴后經(jīng)過一次反射和兩次折射后的兩

條出射光線（a、b是單色光）。下列關(guān)于a光與b光的說法中正確的是（

A.水滴對a光的折射率大于對b光的折射率

B.a光在水滴中的傳播速度大于b光在水滴中的傳播速度

C.用同一臺雙縫干涉儀器做光的雙縫干涉實驗,a光相鄰的亮條紋間距小于b光的相鄰亮條紋間距

D.a、b光在水滴中傳播的波長都比各自在真空中傳播的波長要長

E.若a、b光在同一介質(zhì)中，以相同的入射角由介質(zhì)射向空氣，若b光能夠發(fā)生全反射，則a光也一定能夠發(fā)

生全反射

11.如圖所示,一束由兩種單色光組成的細(xì)光束沿PO方向由空氣射向玻璃磚,通過玻璃磚后分成兩單色細(xì)光

束A、B。下列說法正確的是（）

A.若增大入射角i,則B光先消失

B.在玻璃中A光的速度比B光的大

C.通過狹縫時A光比B光更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

D.利用同一雙縫干涉實驗裝置分別用A、B光做實驗,A光的干涉條紋間距比B光的小

E.若A光為綠光,則B光可能為紫光

12.利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度,如圖（a）所示，現(xiàn)使透明標(biāo)準(zhǔn)板M和待檢工件N間形成一楔形空

氣薄層,并用單色光照射,可觀察到如圖（b）所示的干涉條紋,條紋的彎曲處P和Q對應(yīng)于A和B處,C、D兩點

表示亮條紋的正中間，下列判斷中正確的是（）

A.N的上表面A處向下凹陷

B.N的上表面B處向下凹陷

C.C、D兩點對應(yīng)M、N板所形成的空氣薄膜厚度差&-4=4入

D.C、D兩點對應(yīng)M、N板所形成的空氣薄膜厚度差d?-di=2A

三、非選擇題（本題共6題，共60分）

13.（9分）某同學(xué)在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻線對齊A條紋中心時（圖1）,

游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖2所示,第二次分劃板中心刻線對齊B條紋中心時（圖3）,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖4所示,

已知雙縫間距離為0.05mm,雙縫到屏的距離為1m。圖2中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為mm,圖4中游標(biāo)卡尺

的讀數(shù)為mm,所測光波的波長為_______m（保留兩位有效數(shù)字）。

圖1圖2

w圖-圖

34

14.（10分）小明和小強(qiáng)兩位同學(xué)根據(jù)老師的要求到實驗室利用雙縫干涉測量光的波長,實驗老師給他們提供

（如圖甲所示的）實驗儀器。接通電源使光源正常發(fā)光?；卮鹣铝袉栴}:

凸透鏡單縫雙縫遮光筒光屏手輪

甲

（1）一開始小明和小強(qiáng)同學(xué)按圖甲所示將儀器安裝在光具座上之后，在目鏡中什么也看不到，兩人看了說明

書之后，相互配合做了如下調(diào)節(jié)：一是調(diào)節(jié)光源、凸透鏡、遮光筒軸線在同一高度上；二是調(diào)節(jié)單縫與雙

縫,使縫的中點位于遮光筒軸線上。但是這次小明同學(xué)在目鏡中看到了模糊不清的條紋，為了得到

清晰的條紋，因儀器裝置較長，一人無法完成操作，兩人開始分工，小明在目鏡中觀察，小強(qiáng)必須前后微調(diào)

（填寫圖中所給的儀器名稱）才能看到清晰的干涉條紋。

（2）經(jīng)過認(rèn)真、正確地調(diào)節(jié)，小明和小強(qiáng)看到了彩色干涉條紋，說明在實驗裝置當(dāng)中缺少了。小明和

小強(qiáng)認(rèn)為同樣可以測出彩色條紋間距，從而測出光源發(fā)出的光的波長，因此調(diào)節(jié)出如圖乙、丙、丁所示的三

個彩色條紋圖樣，請問觀察到圖乙情景時目鏡中心相對于遮光筒軸線是（填“偏左”或“偏右”）

的。

乙丙丁

（3）觀察到圖乙情景時,將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪

上的示數(shù)為20.00mm。然后轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第9條亮紋中心對齊,記下此時手輪上的示數(shù)

為3.00mm,求得相鄰亮紋的中心間距Ax=mm。

（4）已知雙縫間距d=0.200mm,測得雙縫到光屏的距離＞700mm,由計算表達(dá)式入=,求得所測光源

發(fā)出光的波長為nm（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

15.（12分）如圖給出了“用雙縫干涉測量光的波長”實驗示意圖，雙縫8和S2間距為0.80mm,雙縫到屏的距

離為0.80mo波長為500nm的單色平行光垂直入射到雙縫Si和S2±,在屏上形成干涉條紋。中心軸線00'

上方第1條亮紋中心位置在Pi處，第3條亮紋中心位置在P2處?，F(xiàn)在1號、2號蟲子分別從Si和%出發(fā)以相

同速度沿垂直屏方向飛行，1號蟲子到達(dá)屏后,沿屏直線爬行到Pb2號蟲子到達(dá)屏后,沿屏直線爬行到巳。假

定兩只蟲子爬行速率均為103m/s。求兩只蟲子運動的時間差。

16.(10分)如圖所示是通過游標(biāo)卡尺兩腳間的狹縫觀察白熾燈線光源時所拍下的四張照片。

(1)試通過圖樣分析四張照片對應(yīng)的兩腳間的寬度大小關(guān)系。

(2)試說明照片丁中中央條紋的顏色及成因。

甲乙丙丁

17.(10分)電腦、手機(jī)的屏幕會發(fā)出短波藍(lán)光，這種藍(lán)光長時間照射對視網(wǎng)膜的危害程度極大。某同學(xué)利用

薄膜干涉的原理設(shè)計“增反膜”眼鏡來減小短波藍(lán)光對眼睛的傷害，制作時需要測量短波藍(lán)光的波長。他利

用雙縫干涉進(jìn)行波長的測量，實驗中使用的雙縫間距d=0.10mm,雙縫到屏的距離L=l.0m,測得屏上干涉條

紋中亮條紋間距Ax=4.5mm。求：

(1)被測短波藍(lán)光的波長X；

(2)若選用薄膜材料的折射率為n=L25,要消除該短波藍(lán)光，則制作“增反膜”眼鏡時“增反膜”的最小厚

度是多少。

18.(9分)如圖所示,雙縫干涉測波長的實驗中，雙縫SHSz的間距d=0.25mm,雙縫到光屏的距離1=60cm,光

屏上的P點到S,>&的距離之差8=1.5X106m,現(xiàn)用某單色光在空氣中做雙縫干涉實驗,測得兩條相鄰亮條

紋的中心間距y=1.44mm,光在空氣中的傳播速度c=3X10'm/s。

(1)求單色光的波長和頻率；

(2)判斷P處是亮條紋還是暗條紋(寫出判斷依據(jù))。

答案全解全析

第5章光的干涉、衍射和偏振

1.B高級照相機(jī)鏡頭在陽光下呈現(xiàn)淡紫色,這是由于鏡頭表面鍍膜的上表面與玻璃表面反射的光發(fā)生了干

涉現(xiàn)象,故A不符合題意;全息照相的拍攝主要是利用了光的干涉原理,故B符合題意;通過手指間的縫隙觀

察日光燈，可以看到彩色條紋，這是光的衍射現(xiàn)象，故C不符合題意;波長越長的光越容易發(fā)生衍射，紅外線的

波長比紫外線長,因此紅外線更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,故D不符合題意。

2.B圖1中的條紋為等間距明暗相間條紋，是某單色光的雙縫干涉條紋,A說法正確；圖2利用透明的標(biāo)準(zhǔn)樣

板和單色光檢查工件的平整度，利用了光的干涉現(xiàn)象,B說法錯誤；圖3肥皂液膜呈現(xiàn)彩色條紋是光在前后膜

的反射光疊加產(chǎn)生干涉形成的,C說法正確；圖4拍攝玻璃窗內(nèi)的物品時，在鏡頭前加裝一個偏振片，利用反射

光是偏振光,則可阻礙反射光通過,從而減小反射光的干擾,D說法正確。故選Bo

3.C甲圖是光的衍射圖樣，乙圖是光的干涉圖樣，故A、B錯誤;丙圖是光的折射現(xiàn)象,C正確;丁圖中光導(dǎo)纖

維的內(nèi)芯折射率大于外套的折射率,D錯誤。

4.D當(dāng)障礙物的尺寸與波的波長相當(dāng)或小于波的波長，會發(fā)生明顯的衍射,該裝置的原理是應(yīng)用光的衍射

現(xiàn)象，如果屏上條紋變寬，則表明抽制的絲變細(xì)，故D正確,A、B、C錯誤。

5.C因為太陽光為自然光，自然光在垂直于傳播方向上沿各個方向振動的光的強(qiáng)度都相同，故光屏Q上的亮

度不變，故選C?

6.B光的雙縫干涉實驗中，單縫的作用是獲得線光源，而線光源可以看成是由許多個點光源沿一條線排列

組成的,這里觀察不到光的干涉現(xiàn)象最大的可能是單縫S太寬,得不到線光源,選Bo

7.B設(shè)劈尖的角度為0,第n級明條紋對應(yīng)的劈尖膜厚度為d”第n+1級明條紋對應(yīng)的劈尖膜厚度為山?

相鄰兩明條紋的間距為1。根據(jù)干涉條紋與光程差的關(guān)系有2d“「2d,=入，根據(jù)幾何關(guān)系有1sin9=d?H-d,?

即1sin0弓,抽去一張紙片后，9減小，所以1增大，即干涉條紋變稀疏，故B正確。故選B。

&B光路圖如圖所示,在玻璃磚上表面折射時,a光的偏折程度較大,則玻璃對a光的折射率較大，由知，

在玻璃中a光的傳播速度小于b光的傳播速度,故A錯誤；由于b光的偏折程度較小,故玻璃對其折射率較小，

所以其波長較長,遇到障礙物時更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故B正確;兩列光在玻璃上表面折射后經(jīng)下表面

反射再從玻璃上表面折射進(jìn)入空氣，由幾何關(guān)系可知第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根據(jù)光

路的可逆性可得兩列光均不能發(fā)生全反射，故兩列光都不會消失，故C錯誤;玻璃對a光的折射率大,則a光

的頻率大、波長小，根據(jù)Ax=lx可知,a光的條紋間距小于b光的條紋間距，故D錯誤。故選B。

9.BD根據(jù)干涉條紋間距公式Ax=ix可知乙光的波長較長，根據(jù)c=Af可知乙光的頻率小于甲光的頻率，

所以乙光的折射率小于甲光的折射率,根據(jù)sinC△可知乙光的臨界角較大，所以甲單色光以入射角i由玻璃

n

磚內(nèi)部射向0點時發(fā)生折射，乙光以i入射時不會發(fā)生全反射,A錯誤,B正確;光的干涉現(xiàn)象說明光具有波動

性,光的偏振說明光是一列橫波,C錯誤;若繞0點逆時針旋轉(zhuǎn)玻璃磚,入射角i增大,當(dāng)i大于等于甲光的臨

界角時,PQ上接收不到甲光,D正確。

10.ACE進(jìn)入水滴時,a、b光的入射角相等,而折射角不等,且光線a的折射角較小,根據(jù)折射定律n見,可

smr

得光線a折射率較大,故A正確;根據(jù)光速與折射率的關(guān)系v二得到光線a在水滴中的傳播速度較小,故B錯

n

誤；折射率越大的光波長越短，即a光波長較短,根據(jù)干涉條紋間距公式Ax=lx可知a光條紋間距較小,故C

d

正確；因為n-條3所以光在水滴中的波長入。上〈人，即a光、b光在水滴中傳播的波長都比各自在真空中

傳播的波長要短，故D錯誤;根據(jù)臨界角公式sinCq知,折射率較大的光,臨界角較小,容易發(fā)生全反射,則知

b光的臨界角比a光的大,因a、b光入射角相同,若b光能夠發(fā)生全反射,則a光也一定能夠發(fā)生全反射,故

E正確。故選A、C、E,,

11.BCE根據(jù)折射定律可知，光線由空氣射入玻璃磚時的折射角只能接近臨界角，不能達(dá)到臨界角，即射出

玻璃磚時,入射角不能達(dá)到臨界角，不會發(fā)生全反射,所以增大入射角i,A、B光線仍都能射出玻璃磚,故A錯

誤;光由空氣射向玻璃磚時,兩種單色光的入射角相同，但B光偏折程度大,根據(jù)折射定律n嘿,可知有m〈nB,

根據(jù)知VA>VB,故B正確；由nA〈nB可知f《fn,根據(jù)c=8f,知XA>X所以兩單色光通過相同的狹縫時A光

更容易發(fā)生衍射,故C正確;根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式AX1入，因為人，人,,所以A光的干涉條紋間距比B

光的大，故D錯誤；由B選項的分析知nA<nB,若A光為綠光，由于玻璃對紫光的折射率大于對綠光的折射率,B

光可能為紫光，故E正確。

12.AD題述薄膜干涉是等厚干涉，同一明條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條紋可知,A處的空氣膜厚度

與其左側(cè)的空氣膜厚度相同,B處的空氣膜厚度與其右側(cè)的空氣膜厚度相同，故A處凹陷,B處凸起,B錯誤,A

正確；由圖可知,C、D兩點對應(yīng)M、N板所形成的空氣薄膜厚度差為d2-di=4X?=2A,C錯誤,D正確。

13.答案11.4（3分）15.6（3分）5.3X1（）T（3分）

解析游標(biāo)卡尺讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)尺讀數(shù)。題圖2中讀數(shù)為：11mni+4X0.1mm;題圖4中

讀數(shù)為：15mm+6X0.1mm=15.6mm;故條紋間距為：Ay二生智qmm=l.05mm。根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公

式得出：

d

、Ay?d1.05x10-3x0.05x1（）3°xz1八8

A二一一二-----------------------------------------m=5.3X10m

11

14.答案（1）相互平行（1分）凸透鏡（1分）（2）濾光片（2分）偏右（2分）（3）2.125（2分）（4）竿（1

分）607（1分）

解析（1）單縫與雙縫相互平行是干涉條紋清晰的前提條件，所以必須調(diào)節(jié)單縫與雙縫相互平行;在調(diào)節(jié)光

源、凸透鏡、遮光筒軸線在同一高度上，單縫與雙縫相互平行后，還必須認(rèn)真前后微調(diào)凸透鏡,才能在光屏上

得到清晰的干涉條紋圖樣。

（2）不加濾光片，觀察到的是復(fù)色光的彩色條紋;根據(jù)實際操作易知，觀察到圖乙情景時目鏡中心相對于遮光

筒軸線是偏右的。

（3）相鄰亮紋的中心間距為A2a噂，=2.125mm。

9-1801m

⑷由Ax孕知入華代入數(shù)據(jù)得入=62紫125mm=6.07X104mm=607nm。

d