第十四章第2講　光的波動性-2025版高考總復習物理

[基礎(chǔ)落實練]1．(2022·北京卷)下列現(xiàn)象能說明光是橫波的是()A．光的衍射現(xiàn)象 B．光的折射現(xiàn)象C．光的偏振現(xiàn)象 D．光的干涉現(xiàn)象解析：光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，而光的折射、光的干涉、光的衍射是橫波和縱波都可以發(fā)生的現(xiàn)象，選項C正確。答案：C2．關(guān)于雙縫干涉實驗，下列說法正確的是()A．用復色光投射就看不到條紋B．明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相間的條紋D．藍光干涉條紋的間距比紅光的大解析：用復色光投射雙縫干涉實驗裝置時，屏上的條紋為彩色條紋，選項A錯誤；兩列相干光在屏上疊加形成干涉條紋，選項B正確；根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，改變L，依然可以看到明暗相間的條紋，選項C錯誤；對于同一雙縫干涉實驗裝置，由于藍光波長小于紅光波長，故藍光干涉條紋的間距比紅光的小，選項D錯誤。答案：B3．(2022·上海卷)在單縫衍射實驗中，僅減小單縫的寬度，則光屏上()A．條紋變寬，光強增強 B．條紋變窄，光強增強C．條紋變寬，光強減弱 D．條紋變窄，光強減弱解析：根據(jù)單縫衍射實驗可知，狹縫的寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋的間距越大；狹縫的寬度越小，通過狹縫的光越少，光強越弱。因此在單縫衍射實驗中，僅減小單縫的寬度，則光屏上衍射條紋變寬，光強減弱，選項C正確。答案：C4．(2023·江蘇卷)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，圖中虛線是亮條紋中心的位置，則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼?)A．eq\f(1,3)倍 B．eq\f(1,2)倍C．2倍 D．3倍解析：光的雙縫干涉條紋中，相鄰亮(暗)條紋之間的距離為Δx＝eq\f(l,d)λ，式中l(wèi)為雙縫到光屏的距離，d為雙縫的間距，λ為光的波長；根據(jù)題圖可知4Δx甲＝2Δx乙，l與λ相同，則d乙＝eq\f(1,2)d甲，B對，A、C、D錯。答案：B5．(多選)光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波。下列現(xiàn)象能反映光的偏振特性及其應用的是()A．一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉(zhuǎn)其中一個偏振片，透射光的強度發(fā)生變化B．一束自然光入射到兩種介質(zhì)的分界面上，當反射光線與折射光線之間的夾角恰好是90°時，反射光是偏振光C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振濾光片可以使圖像更清晰D．通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到彩色條紋解析：在垂直于傳播方向的平面上，沿著某個特定方向振動的光是偏振光，選項A、B反映了光的偏振特性；選項C是偏振現(xiàn)象的應用；選項D是光的衍射現(xiàn)象。故A、B、C正確，D錯誤。答案：ABC6．(多選)如圖所示，一束寬度為d的平行光沿水平方向傳播，經(jīng)過不透光的擋板后照射到豎直墻面上，過擋板上邊緣的水平延長線與豎直墻面相交于O點，下列說法正確的是()A．由于光的衍射，光線可能會進入到O點下方的墻上B．光只會沿直線前進，光線一定不會進入到O點下方的墻上C．光的波長越長，光線進入到O點下方墻上的區(qū)域越大D．光的能量越大，光線進入到O點下方墻上的區(qū)域越大解析：由于光的衍射，光線可能會進入到O點下方的墻上，A正確，B錯誤；光的波長越長，則衍射現(xiàn)象越明顯，則光線進入到O點下方墻上的區(qū)域越大，C正確；光的能量越大，則光子的頻率越大，波長越小，則衍射現(xiàn)象越不明顯，則光線進入到O點下方墻上的區(qū)域越小，D錯誤。答案：AC7．如圖所示，兩光屏間放有兩個偏振片，它們四者平行共軸，現(xiàn)讓太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動一周，則關(guān)于光屏N上光的亮度變化情況，下列說法正確的是()A．光屏N上光的亮度保持不變B．光屏N上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動C．光屏N上有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)牧辆€D．光屏N上光的亮度會時亮時暗解析：太陽光沿軸線通過光屏M上的小孔照射到固定不動的偏振片P上，再使偏振片Q繞軸勻速轉(zhuǎn)動一周，當偏振片P與偏振片Q垂直時，光屏N上沒有亮度，則光屏N上光的亮度從亮到暗，再由暗到亮，所以光屏N上光的亮度會時亮時暗，故A、B錯誤，D正確；光屏N上不可能有兩條與偏振片P、Q透振方向?qū)牧辆€，故C錯誤。答案：D8．有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品能使被照物品產(chǎn)生的熱效應大大降低，從而被廣泛應用。這種燈降低熱效應的原理是燈泡后面放置的反光鏡的表面上鍍有一層薄膜(如氟化鎂)，該膜能消除不鍍膜表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線，以λ表示紅外線在真空中的波長，n表示薄膜對該紅外線的折射率，則所鍍薄膜的厚度最小應為(不計半波損失)()A．eq\f(λ,2n) B．eq\f(λ,4)C．eq\f(λ,4n) D．eq\f(λ,2)解析：增透膜兩個界面上的反射光發(fā)生干涉后互相抵消，減少了反射光中的紅外線，從而減少了反射光的能量，故eq\f(λ,2)(2k＋1)＝2d(其中k＝0，1，2，…)，解得d＝(2k＋1)eq\f(λ,4)(其中k＝0，1，2，…)，故所鍍薄膜厚度d的最小值為eq\f(λ,4)，故A、C、D錯誤，B正確。答案：B[能力提升練]9．雙縫干涉實驗裝置的截面圖如圖所示，光源S到S1、S2的距離相等，O點為S1、S2連線中垂線與光屏的交點。光源S發(fā)出波長為λ的光，經(jīng)S1出射后垂直穿過玻璃片傳播到O點，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點，由S1到O點與由S2到O點，光傳播的時間差為Δt。玻璃片厚度為10λ，玻璃片對該波長光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計光在玻璃片內(nèi)的反射。以下判斷正確的是()A．Δt＝eq\f(5λ,c) B．Δt＝eq\f(15λ,2c)C．Δt＝eq\f(10λ,c) D．Δt＝eq\f(15λ,c)解析：波長為λ的光在玻璃片中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，通過10λ的距離，光傳播的時間差Δt＝eq\f(10λn,c)－eq\f(10λ,c)＝eq\f(5λ,c)，選項A正確。答案：A10．(2021·湖北卷)如圖所示，由波長為λ1和λ2的單色光組成的一束復色光，經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光。透射光經(jīng)擴束器后垂直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。O是兩單色光中央亮條紋的中心位置，P1和P2分別是波長為λ1和λ2的光形成的距離O點最近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱鏡一側(cè)面上，從另一側(cè)面M和N位置出射，則()A．λ1<λ2，M是波長為λ1的光出射位置B．λ1<λ2，N是波長為λ1的光出射位置C．λ1>λ2，M是波長為λ1的光出射位置D．λ1>λ2，N是波長為λ1的光出射位置解析：由雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(λl,d)可知，當兩種色光通過同一雙縫干涉裝置時，波長越長相鄰兩亮條紋間距越寬，由屏上亮條紋的位置可知λ1>λ2，反射光經(jīng)過三棱鏡后分成兩束色光，由題圖可知從N位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同時，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，則n1<n2，所以N是波長為λ1的光出射位置，故D正確，A、B、C錯誤。答案：D11．某一質(zhì)檢部門為檢測一批礦泉水的質(zhì)量，利用干涉原理測定礦泉水的折射率。方法是將待測礦泉水填充到特制容器中，放置在雙縫與熒光屏之間(之前為真空)，如圖所示，特制容器未畫出，通過對比填充后的干涉條紋間距x2和填充前的干涉條紋間距x1就可以計算出該礦泉水的折射率。單縫S0、雙縫中點O、屏上的P0點均位于雙縫S1和S2的中垂線上，屏上P點處是P0上方的第3條亮條紋(不包括P0點處的亮條紋)的中心。已知入射光在真空中的波長為λ，真空中的光速為c，雙縫S1與S2之間的距離為d，雙縫到屏的距離為L，則下列說法正確的是()A．來自雙縫S1和S2的光傳播到P點處的時間差為eq\f(3λ,c)B．x2>x1C．該礦泉水的折射率為eq\f(x1,x2)D．僅將單縫S0向左(保持S0在雙縫的中垂線上)移動的過程中，P點處能觀察到暗條紋解析：第三條亮條紋對應路程差s＝3λ，但光在介質(zhì)中的傳播速度小于c，故A錯誤；由Δx＝eq\f(L,d)λ，n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ,λ0)可知(λ0為光在礦泉水中的波長)，光在礦泉水中的波長小于真空中的波長，所以x2<x1，故B錯誤；由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ,λ0)，x1＝eq\f(L,d)λ，x2＝eq\f(L,d)λ0，得n＝eq\f(x1,x2)，故C正確；由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，向左移動S0對觀察結(jié)果沒有影響，故D錯誤。答案：C12．從物理學角度看，彩虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖所示的是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩束單色光()A．在雨滴中傳播時，a光的傳播速度一定大于b光的傳播速度B．以相同角度斜射到同一玻璃板，透過平行表面后，a光的側(cè)移量小C．以相同的入射角從水中射向空氣，在空氣中只有一種色光時，一定是b光D．用同一裝置做雙縫干涉實驗，a光的干涉條紋間距較大解析：根據(jù)光路圖可知，第一次折射時，b光的折射角較大，入射角相等，根據(jù)折射率公式n＝eq\f(sini,sinr)可知，b光的折射率較小，頻率較小，根據(jù)v＝eq\f(c,n)可知，在雨滴中傳播時，a光的傳播速度小于b光的傳播速度，故A錯誤；b光的折射率較小，以相同角度斜射到同一玻璃板