物理（教科版選修34）練習(xí)階段質(zhì)量評(píng)估（五）光的波動(dòng)性

階段質(zhì)量評(píng)估(五)光的波動(dòng)性(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(每題3分，共18分)1．(高考浙江卷)與通常觀察到的月全食不同，小虎同學(xué)在2012年12月10日晚觀看月全食時(shí)，看到整個(gè)月亮是暗紅的．小虎畫了月全食的示意圖，并提出了如下猜想，其中最為合理的是()A．地球上有人用紅色激光照射月球B．太陽(yáng)照射到地球的紅光反射到月球C．太陽(yáng)光中的紅光經(jīng)地球大氣層折射到月球D．太陽(yáng)光中的紅光在月球表面形成干涉條紋解析：月全食是月亮、地球、太陽(yáng)三者在同一直線且地球在中間時(shí)，地球?qū)⑻?yáng)光擋住而形成的．看到月亮是暗紅的，原因是太陽(yáng)的紅光經(jīng)地球大氣層的折射到了月球表面，選項(xiàng)C正確．答案：C2.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖甲是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)．觀察到的現(xiàn)象是()A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變解析：在該實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生干涉的是在肥皂液膜的前、后兩表面的反射光，隨金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于重力作用薄膜的厚度分布保持不變，則在肥皂液膜的同一位置處前、后兩表面反射回來的光的路程差并沒有變，仍等于該處厚度的兩倍，所以原來是亮紋的地方仍然是亮紋，原來是暗紋的地方仍然是暗紋，因此干涉條紋保持原來狀態(tài)不變，選項(xiàng)D正確．答案：D3．英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊巧妙地解決了相干光源問題，第一次在實(shí)驗(yàn)室觀察到了光的干涉現(xiàn)象．如圖所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，M為豎直線光源(長(zhǎng)直燈絲鈉燈)、N和O均為有狹縫的遮光屏、P為像屏．現(xiàn)有四種不同的帶有狹縫的遮光屏，實(shí)驗(yàn)時(shí)的正確選擇是()A．N應(yīng)選1，O應(yīng)選2 B．N應(yīng)選3，O應(yīng)選4C．N應(yīng)選1，O應(yīng)選4 D．N應(yīng)選3，O應(yīng)選2解析：本題考查觀察光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置．要產(chǎn)生相干光源應(yīng)先讓光通過單縫，然后通過雙縫，且縫的方向與線光源方向一致，故選A.答案：A4．(高考上海卷)白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的()A．傳播速度不同 B．強(qiáng)度不同C．振動(dòng)方向不同 D．頻率不同解析：由條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，光的頻率不同則波長(zhǎng)不同，條紋間距不同．白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，是因?yàn)楣獾念l率不同．答案：D5．關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B．用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C．用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋D．照射單縫的單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬解析：用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋；單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋越窄．答案：B6．在演示雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用激光做光源，這主要是應(yīng)用激光的什么特性()A．亮度高 B．平行性好C．單色性好 D．波動(dòng)性好解析：頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過雙縫時(shí)能夠得到兩束相干光，故選項(xiàng)C正確．答案：C二、多項(xiàng)選擇題(每小題5分，共30分)7．對(duì)于激光的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是()A．普通光源發(fā)出的光都是激光B．激光是自然界普遍存在的一種光C．激光是一種人工產(chǎn)生的相干光D．激光已經(jīng)深入我們生活的各個(gè)方面解析：普通光源發(fā)出的光(即使是所謂的單色光)頻率是不一樣的，而激光器發(fā)出的激光的頻率幾乎是單一的，并且滿足相干條件，所以激光與普通光源發(fā)出的光有著質(zhì)的區(qū)別，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，要通過人工專門制得，所以并不是在自然界中普遍存在的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；在日常的生產(chǎn)、生活中很多方面都用到了激光，選項(xiàng)D正確．答案：CD8．一豎直的肥皂膜在單色光的照射下，表面會(huì)形成明暗相間的條紋，下列說法正確的是()A．干涉條紋基本上是豎直的B．干涉條紋基本上是水平的C．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在肥皂膜前后表面上反射的兩列波疊加的結(jié)果D．干涉條紋是彩色的解析：因?yàn)樨Q直肥皂薄膜在重力作用下形成上薄下厚的劈形結(jié)構(gòu)，且相同厚度的地方基本分布在同一水平線上，肥皂膜前后表面上反射的兩列單色光形成明暗相間的水平條紋，故選項(xiàng)B、C正確．答案：BC9．用a、b兩束單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在離雙縫恒定距離的屏上得到如圖所示的干涉圖樣，其中圖甲是a光形成的，圖乙是b光形成的．則關(guān)于a、b兩束單色光，下述正確的是()A．a(chǎn)光的頻率較高B．a(chǎn)光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)C．對(duì)同一介質(zhì)a光的折射率較大D．在水中a光傳播的速度較大解析：由雙縫干涉條紋間距與波長(zhǎng)成正比可判斷a光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，再由c＝λv可知a光的頻率低．對(duì)同一介質(zhì)來說折射率小，光在其間傳播的速度大，所以B、D正確．答案：BD10．如圖為用a、b兩種單色光分別通過同一雙縫干涉裝置獲得的干涉圖樣．現(xiàn)讓a、b兩種光組成的復(fù)色光穿過平行玻璃磚或三棱鏡時(shí)，光的傳播方向中可能正確的是()解析：由雙縫干涉圖樣知λa＞λb，故fa＜fb，na＜nb，以相同入射角射入玻璃磚時(shí)，b光折射大，A正確，B錯(cuò)誤；又Ca＞Cb，當(dāng)復(fù)色光垂直射入三棱鏡時(shí)只有一種光發(fā)生全反射，應(yīng)為b光，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：AD11．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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：對(duì)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知波長(zhǎng)λ越大，條紋間距越大，而紅光波長(zhǎng)比黃光波長(zhǎng)大，藍(lán)光波長(zhǎng)比黃光波長(zhǎng)小，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．若增大雙縫到屏之間的距離l，或減小雙縫之間的距離d，均能增大條紋間距，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC12．如圖所示，一束由不同頻率的單色光a和b組成的細(xì)光束，沿半徑射入截面為半圓的玻璃磚中，經(jīng)圓心O沿兩個(gè)不同方向射出．比較a、b光，下列說法正確的是()A．在玻璃中b光傳播速度較小B．若讓入射光的方向以O(shè)點(diǎn)為軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，出射光線最先消失的是b光C．若分別用a、b光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，保持其他實(shí)驗(yàn)條件相同，則b光在屏上形成的干涉條紋中，相鄰亮條紋的間距較大D．若用b光分別在空氣和水中進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，保持其他實(shí)驗(yàn)條件相同，則在水中的屏上形成的干涉條紋中，相鄰亮條紋的間距較大解析：光從玻璃磚射向空氣時(shí)，b光折射角大，所以b光的折射率大，波長(zhǎng)短．由v＝eq\f(c,n)可知b光在玻璃中的傳播速度小，故選項(xiàng)A正確；由sinC＝eq\f(1,n)可知，發(fā)生全反射時(shí)b光的臨界角小，在入射光轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，一定是b光先達(dá)到臨界角，即先消失，故選項(xiàng)B正確；在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知b光的間距小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用同一單色光在空氣和水中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，光在水中的波長(zhǎng)短，間距小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AB三、填空題(本題共2小題，共14分)13．(6分)(2014·大綱全國(guó)卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589nm的光，在距雙縫1.00m的屏上形成干涉圖樣．圖樣上相鄰兩亮紋中心間距為0.350解析：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰亮條紋間距Δx、雙縫間距d與雙縫到屏的距離L間的關(guān)系式為Δx＝eq\f(L,d)λ，則雙縫的間距d＝eq\f(Lλ,Δx)＝eq\f(1.00×589×10－9,0.350×10－2)m≈1.68×10－4m.答案：1.68×10－414．(8分)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，做“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)，他用帶有游標(biāo)尺的測(cè)量頭(如圖乙所示)測(cè)量相鄰兩條亮條紋間的距離Δx.轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊某一條亮條紋(將這一條紋確定為第1亮條紋)的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丙所示；轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊第6條亮條紋的中心，此時(shí)游標(biāo)尺上的示數(shù)情況如圖丁所示，則圖丙的示數(shù)x1＝__________mm；圖丁的示數(shù)x2＝______________mm.如果實(shí)驗(yàn)中所用的雙縫間的距離d＝0.20mm.雙縫到屏的距離L＝60cm，則計(jì)算波長(zhǎng)的表達(dá)式λ＝______________(用已知量和直接測(cè)量量的符號(hào)表示)．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，解析：由丙圖可看出，個(gè)位為0，游標(biāo)尺的第17個(gè)刻度與主尺對(duì)齊，則小數(shù)部分為0.05×17mm＝0.85mm，所以丙尺示數(shù)為0.85mm.同理，丁圖示數(shù)為x2＝8由干涉條紋的相鄰亮紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ得λ＝eq\f(Δx·d,L)＝eq\f(d,L)·eq\f(x2－x1,5)＝eq\f(d,5L)(x2－x1)代入數(shù)據(jù)得λ＝eq\f(0.20×10－3,5×60×10－2)×(8.95－0.85)×10－3m＝5.4×10－7m答案：0.858.95eq\f(d,5L)(x2－x1)5.4×10－7四、計(jì)算題(本題共2小題，共38分)15．(18分)如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1和S2距離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，求P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4×10－7(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)解析：(1)設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ1，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ2，由n＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m光程差δ＝2.1×10－6m，n1＝eq\f(δ,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5.由此可知，光程差δ是波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋．(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3).由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)λ3為λ3＝nλ介＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m由n2＝eq\f(δ,λ3)＝eq\f(2.1×10－6,5.25×10－7)＝4，可知用B光作光源，P點(diǎn)為亮條紋．答案：(1)暗條紋(2)亮條紋16．(20分)用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間距離為0.25mm，在距離雙縫為1.2m處的光屏上(1)求這種單色光的波長(zhǎng)．(2)若用這種單色光照射到增透膜上，已知增透膜對(duì)這種光的折射率為1.3，則增透膜的厚度應(yīng)取多少？解析：(1)根據(jù)公式Δx＝eq\f(l,d)λ，得λ＝eq\f(d,l)Δx由題意知Δx＝eq\f(x,n－1)＝eq\f(7.5,5－1)×10－3m＝eq\f(7.