高考物理二輪復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練模型74光的干涉、衍射、偏振模型（解析版）

模型72光的干涉、衍射、偏振模型1.（2023高考江蘇學(xué)業(yè)水平選擇性考試）用某種單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢.SKIPIF1<0倍 B.SKIPIF1<0倍 C.2倍 D.3倍【參考答案】B【名師解析】根據(jù)雙縫干涉的條紋間距與波長關(guān)系有SKIPIF1<0由題圖知x乙=2x甲則SKIPIF1<0。B正確。2.（2023高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級考試）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，下列說法正確的是（）A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動【參考答案】A【名師解析】由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動。A正確。8.（2023學(xué)業(yè)水平等級考試上海卷）我國科學(xué)家獲得單色性很好的兩種光A，B，且頻率νA小于νB，若它們在真空中通過相同距離的時間分別是tA和tB，則tAtB，（選填“＞”“＜”“=”）。若它們通過相同的雙縫達到同一光屏，則頻率為的光產(chǎn)生的干涉條紋間隔更寬?！緟⒖即鸢浮?νA【名師解析】真空中所有光的傳播速度相同，所以tA=tB，由于頻率大的光波長短，若它們通過相同的雙縫達到同一光屏，根據(jù)雙縫干涉條紋間隔公式可知波長較長的νA光產(chǎn)生的干涉條紋間隔更寬。3．（2023高考北京卷）陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，這種現(xiàn)象屬于光的（）A．偏振現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象C．干涉現(xiàn)象D．全反射現(xiàn)象【參考答案】C【名師解析】太陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，這種現(xiàn)象屬于薄膜干涉現(xiàn)象，C正確。最新模擬題1.（2024南京六校聯(lián)合體調(diào)研）以下四幅圖都源自教材插圖，下列說法正確的是（）A.圖甲為一定波長光照射到不透明圓盤上，在圓盤后得到的衍射圖樣B.圖乙為雙縫干涉示意圖，雙縫間距越大，則相鄰亮條紋間距越大C.圖丙為光導(dǎo)纖維工作原理示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小D.圖丁為自然光照射兩個豎直放置的偏振片，若只旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，光屏上的亮度不變【參考答案】A【名師解析】圖甲為一定波長的光照射到不透明圓盤上，在圓盤后得到的衍射圖樣，稱為泊淞亮斑，選項A正確；圖乙為雙縫干涉示意圖，根據(jù)SKIPIF1<0可知，雙縫間距越大，則相鄰亮條紋間距越小，選項B錯誤；圖丙為光導(dǎo)纖維工作原理示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，選項C錯誤；圖丁為自然光照射兩個豎直放置的偏振片，若只旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，偏振方向不平行，此時光屏上的亮度變暗，選項D錯誤。2.（2023年7月浙江紹興期末）自然界中有一種叫做大藍閃蝶的蝴蝶，整個翅膀呈現(xiàn)出大面積鮮艷的藍色，如圖甲所示。如果我們放大翅膀上的鱗片，會看到一些小山脊形狀。繼續(xù)放大這些山脊，我們會看到它的形狀像“樹枝”狀結(jié)構(gòu)，而“樹枝”的排列使它的翅膀呈現(xiàn)藍色。其原因為：當(dāng)光線進入該結(jié)構(gòu)時，一部分光會在“樹枝”的上表面發(fā)生反射，另一部分光會進入下表面并發(fā)生反射，如圖乙所示，在這兩束反射光的作用下大藍閃蝶翅膀呈現(xiàn)藍色，這主要是由于陽光在該結(jié)構(gòu)中發(fā)生了以下哪個現(xiàn)象（）A.干涉 B.折射 C.反射 D.衍射【參考答案】A【名師解析】當(dāng)光線進入該結(jié)構(gòu)時，一部分光會在“樹枝”的上表面發(fā)生反射，另一部分光會進入下表面并發(fā)生反射，兩束光頻率相同，相位差恒定，振動方向相同，兩束光發(fā)生干涉，大藍閃蝶翅膀呈現(xiàn)藍色。故選A。3.（2023年7月重慶名校期末）如圖所示的兩種明暗相間條紋，分別是a、b兩種單色光通過同一個雙縫干涉儀器形成的干涉圖樣。下列說法正確的是（）A.a的波長小于b的波長B.保持其它條件不變，適當(dāng)減小雙縫間距，條紋間距將變大C.保持其它條件不變，增大雙縫到光屏的距離，條紋間距將變小D.若用a照射某金屬表面能使其發(fā)射電子，則用b照射也一定可以【參考答案】BD【名師解析】根據(jù)相鄰條紋間距公式SKIPIF1<0由于SKIPIF1<0可知a的波長大于b的波長，則a的頻率小于b的頻率，a的光子能量小于b的光子能量，若用a照射某金屬表面能使其發(fā)射電子，則用b照射也一定可以，故A錯誤，D正確；BC．根據(jù)相鄰條紋間距公式SKIPIF1<0保持其它條件不變，適當(dāng)減小雙縫間距，條紋間距將變大；保持其它條件不變，增大雙縫到光屏的距離，條紋間距將變大，故B正確，C錯誤。4.(2023·東北師范大學(xué)連山實驗高中高二月考)在薄膜干涉實驗中，鐵絲圈上附有肥皂膜，豎直放置，形成如圖所示的肥皂膜側(cè)視圖，用黃色光從左側(cè)照射薄膜，會觀察到明暗相間的干涉條紋，則()A．實驗者應(yīng)該從薄膜右側(cè)觀察干涉圖樣B．干涉條紋的分布上疏下密C．任意兩相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差逐漸變大D．若換用紅光照射，則條紋間距將變大【參考答案】．BD【名師解析】薄膜干涉是前后兩個面的反射光疊加產(chǎn)生的，應(yīng)該從入射光的同側(cè)觀察，故A錯誤；由于薄膜不是均勻增厚的，從上到下薄膜增厚地越來越快，所以明暗相間的條紋不是等間距的，而是上疏下密，故B正確；任意兩相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差是半倍的波長，不變，故C錯誤；光的干涉條紋間距公式為Δx＝eq\f(l,d)λ，如果換成紅光照射，則波長變長，相鄰條紋間距變大，故D正確。5．(2023·河南南陽中學(xué)高二月考)利用如圖甲所示的裝置可以測量待測圓柱形金屬絲與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形金屬絲的直徑差，T1、T2是標(biāo)準(zhǔn)平面玻璃，A0為標(biāo)準(zhǔn)金屬絲，直徑為D0，A為待測金屬絲，直徑為D。用波長為λ的單色光垂直照射玻璃表面，干涉條紋如圖乙所示，相鄰亮條紋的間距為ΔL。則()A．D與D0相差越大，ΔL越小B．輕壓T1的右端，若ΔL變小，有D<D0C．相鄰亮條紋對應(yīng)的空氣薄膜厚度差為λD．圖乙可能是D與D0相等時產(chǎn)生的條紋【參考答案】．AB【名師解析】設(shè)標(biāo)準(zhǔn)平面玻璃之間的夾角為θ，由題設(shè)條件，則有tanθ＝eq\f(|D－D0|,L)，由空氣薄膜干涉條件，則有2ΔLtanθ＝λ，即為ΔL＝eq\f(λ,2tanθ)，由此可知D與D0相差越大，θ越大，ΔL越小，故A正確；輕壓T1的右端，若ΔL變小，由ΔL＝eq\f(λ,2tanθ)可知，θ變大，因為壓的是右側(cè)，說明右側(cè)直徑小，即有D<D0，故B正確；相鄰亮條紋對應(yīng)的空氣薄膜厚度差的2倍為光程差，故C錯誤；當(dāng)D＝D0時，光程差相等，則不產(chǎn)生干涉條紋，故D錯誤。6.把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上(圖甲)，在透鏡的下表面和平面玻璃的上表面之間形成一個很薄的圓形狹縫層。讓單色光從上方射入(示意圖如圖乙，其中R為凸透鏡的半徑)，從上往下看凸透鏡，可以觀察到圓環(huán)狀條紋，這些條紋叫作牛頓環(huán)，則下列說法正確的是()A．牛頓環(huán)是由凸透鏡上下兩表面的反射光疊加產(chǎn)生的B．凸透鏡的半徑越大，條紋越疏C．離中心越遠，條紋間距越大D．如果條紋不圓，則同一條亮紋正下方的狹縫層厚度不同【參考答案】．B【名師解析】當(dāng)單色光垂直照射到凸透鏡上時，光的傳播方向不變，而當(dāng)光從玻璃射入空氣時一部分光發(fā)生反射，另一部分光折射進入空氣，當(dāng)該部分光從空氣進入下面的平面玻璃時，又有一部分光發(fā)生反射，這兩列反射光是相干光，它們在凸透鏡的下表面相遇，當(dāng)這兩列光的光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當(dāng)光程差為半個波長的奇數(shù)倍時是暗條紋，故出現(xiàn)亮暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋，故A錯誤；凸透鏡的半徑越大，相同位置處的空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，條紋越疏，故B正確；圓環(huán)狀條紋的間距不相等，從中心向外條紋越來越密集，條紋間距越小，故C錯誤；如果條紋不圓，不一定是同一條亮紋正下方的狹縫層厚度不同，也可能是凸透鏡不規(guī)則導(dǎo)致光程差不等，故D錯誤。7.(2023山東泰安模擬).如圖，將水平面上一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，使在兩玻璃表面之間形成一個傾角SKIPIF1<0很小的劈形空氣薄膜，光從上方入射后，從上往下看到的干涉條紋有如下特點：（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相鄰明條紋中心位置或暗條紋中心位置所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定。由此可以判定在垂直水平面的入射光不變的情況下，相鄰明條紋或暗條紋的間距SKIPIF1<0與傾角SKIPIF1<0（單位為rad）的關(guān)系圖像可能正確的是（）A. B. C. D.【參考答案】D【名師解析】設(shè)任意相鄰明條紋或暗條紋中心位置所對應(yīng)的薄膜厚度差為SKIPIF1<0，根據(jù)幾何關(guān)系可得SKIPIF1<0由于任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定，又傾角SKIPIF1<0很小，則有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0，D正確。8.（2023廣東實驗中學(xué)質(zhì)檢）利用光的干涉規(guī)律可以檢測工件表面的平整度與設(shè)計要求之間的微小差異?，F(xiàn)將精度很高的標(biāo)準(zhǔn)玻璃板（樣板），放在被檢查工件上面，如圖甲所示，在樣板的左端墊薄片，使標(biāo)準(zhǔn)玻璃板與被檢查平面之間形成一楔形空氣膜。用平行單色光向下照射，檢查不同平面時可觀察到圖乙或圖丙的干涉條紋。下列說法正確的是（）A.干涉條紋是樣板的上下兩個表面的反射光干涉形成的B.當(dāng)稍向右移動圖甲中的薄片時，條紋間距會變小C.當(dāng)換用頻率更高的單色光照射時，條紋間距不變D.圖丙條紋彎曲處對應(yīng)著被檢查平面處是凹陷的【參考答案】BD【名師解析】干涉條紋是樣板的下表面和被檢查表面的上表面的反射光干涉形成的，A錯誤；如下圖所示，當(dāng)稍向右移動圖甲中的薄片時，A、B兩點之間的距離增大，根據(jù)SKIPIF1<0，相當(dāng)于雙縫之間的距離d增大，條紋間距Δx變小，B正確；根據(jù)SKIPIF1<0，當(dāng)換用頻率更高的單色光照射時，波長λ變短，條紋間距Δx變小，C錯誤；如下圖所示，在A、B兩點的光程差相等，經(jīng)過A點的兩列相干光產(chǎn)生的亮條紋與經(jīng)過B點的兩列相干光產(chǎn)生的亮條紋是同一條亮條紋，所以圖丙條紋彎曲處對應(yīng)著被檢查平面處是凹陷的，D正確。9.（2023湖南名校聯(lián)合體高二期末）在夜晚給一個發(fā)光的燈拍攝照片時，照片中可能會出現(xiàn)從燈中心發(fā)出的一些光線，如圖1所示，這個有趣的現(xiàn)象稱為“星芒”。出現(xiàn)星芒現(xiàn)象的本質(zhì)原因是光的衍射。某實驗小組進行了如下兩組實驗，來研究星芒線長度與相機鏡頭口徑值（F值）及波長的關(guān)系。實驗一：保持光源與相機的距離L、曝光時間t、光圈形狀不變，相機感光度IOS值為100，通過改變相機鏡頭口徑值（F值）進行實驗，實驗結(jié)果如圖2所示；實驗二：保持光源與相機的距離L、曝光時間t、光圈形狀不變，相機感光度IOS值為100，光圈F值14，通過選擇不同顏色的光源進行實驗，實驗結(jié)果如圖3所示（R為紅光，B為藍光）。下列說法不正確的是（）A.為了使拍出的照片更加清晰（星芒線越短），需要調(diào)大相機鏡頭口徑值（F值）B.兩組實驗均采用了控制變量法C.保持其他條件相同，光源發(fā)出的光波長越大，拍出的照片中星芒線越長D.有些照片中沒有出現(xiàn)星芒現(xiàn)象，說明在拍攝過程中光沒有發(fā)生衍射現(xiàn)象【參考答案】D【名師解析】．由實驗一可知F越大，星芒線越短，照片越清晰，故A正確；研究星芒線長度與相機鏡頭口徑值（F值）關(guān)系時，控制光源的顏色相同，研究星芒線長度波長的關(guān)系時，控制與相機鏡頭口徑值（F值）相同，兩實驗均采用了控制變量法，故B正確；由實驗二或衍射知識可知，波長越大，衍射現(xiàn)象越明顯，星芒線越長，故C正確；沒有出現(xiàn)星芒現(xiàn)象說明衍射現(xiàn)象不明顯，不能說沒有發(fā)生衍射現(xiàn)象，故D錯誤。本題選不正確的，故選D。10（2023福建寧德三模）6．光刻機又名“掩模對準(zhǔn)曝光機”，是制造芯片的核心裝備，它是利用光源發(fā)出的紫外線，將精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機投影精細圖的能力，在光刻膠和投影物鏡之間填充液體，提高分辨率，如圖所示。則加上液體后，下列說法中正確的是A．紫外線進入液體后光子能量增加B．紫外線在液體中的波長比在真空中短C．傳播相等的距離，紫外線在液體中比在真空中的時間長D．紫外線在液體中比在空氣中更容易發(fā)生衍射【參考答案】．BC【名師解析】紫外線進入液體后,頻率不變，則光子的能量不變，故A錯誤；由公式SKIPIF1<0可知，紫外線在液體中傳播速度小于真空中的傳播速度，由SKIPIF1<0可知，紫外線在液體中的波長比在真空中短，由SKIPIF1<0可知，傳播相等的距離，紫外線在液體中比在真空中的時間長，故BC正確；外線在液體中波長變短，由發(fā)生明顯衍射的條件可知，紫外線在液體中比在空氣中更不容易發(fā)生衍射，故D錯誤。11.（2023廣東揭陽名校質(zhì)檢）某研究性學(xué)習(xí)小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說法錯誤的是（）A.甲圖屬于圓孔衍射B.乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，后來泊松發(fā)現(xiàn)圓板中心的確有這個亮斑C.不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的D.發(fā)生圓孔衍射時，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里【答案】B【解析】根據(jù)衍射條紋的特點可知甲圖屬于圓孔衍射，故A正確；

乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，但泊松認為這是非?；闹嚨?，后來菲涅耳與阿拉果發(fā)現(xiàn)圓板中心有這個亮斑，故B錯誤；不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C正確；發(fā)生圓孔衍射時，圓形光環(huán)的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確。本題選擇錯誤選項；12.（2023天津南開區(qū)一模）下列說法正確的是（）A.光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光不僅具有波動性，而且具有粒子性B.照相機的鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象C.無線電波的波長較長，所以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象比X射線更困難一些D.光纖通信依據(jù)的原理是光的折射，且內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大【答案】B【解析】光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性，不能說明光具有粒子性，故A錯誤；照相機的鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是光的干涉現(xiàn)象，故B正確。無線電波的波長較長，所以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象比X射線更容易一些，故C錯誤；光纖通信依據(jù)的原理是光的全反射，且內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，故D錯誤。13.（2023上海七寶模擬）用同一綠色激光光源先后照射I、II兩個寬度不同的單縫，在距單縫相同距離的光屏上呈現(xiàn)的衍射圖樣分別如圖（a）、（b）所示，這I、II兩縫的寬度可能為（）A.1mm、2mm B.2mm、1mm C.50μm、100μm D.100μm、50μm【參考答案】C【名師解析】根據(jù)發(fā)生衍射的條件可知：單縫的寬度越寬，衍射現(xiàn)象越不明顯，可知I縫的寬度小于II縫的寬度，又綠光的波長范圍SKIPIF1<0。故選C。14.2023年9月23日至2023年10月8日將在浙江杭州舉行第19屆亞運會，地處亞運村西南側(cè)且相距約36公里的富陽區(qū)水上運動中心為亞運會賽艇、皮劃艇（含靜水、激流回旋）項目比賽場地及訓(xùn)練場地，同時通過布設(shè)不同的燈光、投影、水幕等，打造集大型水景秀、燈光秀、裸眼3D光影秀等場景為一體的夜游光影版《富春山居圖》，呈現(xiàn)“五十里春江花月夜”盛景，夜游水上運動中心是游客一個不錯的選擇。下列有關(guān)光的現(xiàn)象說法正確的是（）A.將藍光與紅光調(diào)到亮度一樣時，在疊加區(qū)域可能發(fā)生干涉現(xiàn)象B.藍光和紅光在水中的傳播速度不同，藍光速度更大一些C.藍光與紅光以同一入射角斜射入水中，紅光偏離原來方向的夾角更大D.電影院觀看3D電影時，觀眾戴的眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片【正確答案】D【名師解析】由于藍光與紅光頻率不同，所以將藍光與紅光調(diào)到亮度一樣時，在疊加區(qū)域不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，A錯誤；由于.藍光和紅光在水中的折射率不同，所以傳播速度不同，藍光速度更小一些，B錯誤；.藍光與紅光以同一入射角斜射入水中，由于.藍光在水中的折射率大于紅光，所以藍光偏離原來方向的夾角更大，C錯誤；電影院觀看3D電影時，觀眾戴的眼鏡就是一對透振方向互相垂直的偏振片，D正確。

15.一束紅光經(jīng)過狹縫在光屏上得到如圖所示的圖樣，由此可知（）A.該圖樣屬于紅光的干涉圖樣B.狹縫寬度必遠大于紅光波長C.光沿直線傳播只是近似規(guī)律D.換用紫光照射，條紋間距變寬【正確答案】C【名師解析】該圖樣屬于紅光通過單狹縫的衍射圖樣，狹縫寬度必小于紅光波長，AB錯誤；通過光的衍射實驗，可知光沿直線傳播只是近似規(guī)律，C正確；換用紫光照射，由于紫光波長小于紅光，條紋間距變窄，D錯誤。

16（2023河南四市二模）(5分)下列對于光的認識，正確的是 。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分;每錯選1個扣3分，最低得分為0分）A. 光從空氣射入玻璃中時，光的傳播速度發(fā)生變化B. 白光的干涉圖樣是彩色的，是因為發(fā)生干涉時光的頻率發(fā)生了變化C. “聞其聲不見其人”是因為聲波比光波的衍射更明顯D. 使用雙縫干涉實驗裝置測量光的波長時，想要觀察到更多的干涉條紋，可通過減小雙縫之間的距離實現(xiàn)或者增大雙縫到目鏡之間的距離實現(xiàn)E. 光的偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波【參考答案】ACE【命題意圖】本