高考物理一輪復習課時練習 第14章第2練　光的干涉、衍射和偏振（含詳解）

1．(2024·江蘇南京市調研)下列說法正確的是()A．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．圖丙為光導纖維工作原理示意圖，內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，若只旋轉其中一個偏振片，光屏上的亮度不變2．利用圖示的裝置(示意圖)，觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光屏上得到如圖中甲和乙兩種圖樣。下列關于P處放置的光學元件說法正確的是()A．甲對應單縫，乙對應雙縫B．甲對應雙縫，乙對應單縫C．都是單縫，甲對應的縫寬較大D．都是雙縫，甲對應的雙縫間距較大3．(2023·山東濟寧市模擬)用光傳感器能直觀地演示雙縫干涉，實驗裝置如圖甲所示，某次實驗的雙縫間距d＝0.6mm，調整雙縫到光傳感器的距離L＝0.3m，在計算機中得到圖乙所示光強變化的圖樣，可以推斷該實驗所用單色光波長為()A．200nmB．400nmC．600nmD．800nm4.如圖所示，某種光盤利用“凹槽”“平面”記錄信息，激光照射到“凹槽”會產(chǎn)生極小反射光強，下列說法正確的是()A．“凹槽”產(chǎn)生極小光強是由于衍射現(xiàn)象形成B．激光在透明介質中的傳播速度與“平面”反射光的傳播速度相同C．激光在透明介質中的波長可能為“凹槽”深度的3倍D．“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同5．(2023·河南駐馬店市期末)某實驗小組同學采用圖甲裝置研究光的干涉現(xiàn)象，兩狹縫S1、S2間距離d及各自寬度m均可調，狹縫到光屏的距離為L。用不同的單色光垂直照射狹縫，得到如圖乙所示的干涉條紋。下列說法正確的是()A．在d、L相同條件下，照射光的頻率越高，形成的干涉亮條紋越寬B．若遮住S1，用紅光照射S2，減小S2的寬度m，光屏上的中央亮條紋變寬變暗C．若同時用紅光和藍光分別照射S1、S2，光屏上將得到紅藍相間的干涉彩色條紋D．用紅光照射兩條狹縫時，若狹縫S1、S2到光屏上P1點的路程差為紅光波長的3.5倍，P1點處一定是亮條紋6．(多選)(2023·天津市楊柳青第一中學模擬)圖甲是用光的干涉法檢測物體表面平整程度的裝置，其中M為標準板，N為水平放置的待檢測物體，入射光豎直向下照射，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說法正確的是()A．入射光的波長越長，干涉條紋的條數(shù)越少B．M和N之間墊塊的高度越高，干涉條紋的條數(shù)越少C．P點所對應待檢測物體的表面相對Q點所對應待檢測物體的表面是凸起的D．P點所對應待檢測物體的表面相對Q點所對應待檢測物體的表面是凹下的7．(2023·重慶卷·5)某實驗小組利用雙縫干涉實驗裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋，發(fā)現(xiàn)在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣，發(fā)現(xiàn)a光的折射角比b光的大，則()A．在空氣中傳播時，a光的波長比b光的大B．在水中傳播時，a光的速度比b光的大C．在水中傳播時，a光的頻率比b光的小D．由水射向空氣時，a光的全反射臨界角比b光的小8.(2023·安徽省三校聯(lián)考)如圖所示，一個曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一塊水平放置的平面玻璃板接觸，用平行的單色光豎直向下照射，可以觀察到一些明暗相間的單色同心圓環(huán)，由于這種現(xiàn)象首先是由牛頓觀察到的，所以這些同心圓環(huán)叫作牛頓環(huán)。關于這種現(xiàn)象，下列說法正確的是()A．這是光的衍射現(xiàn)象B．這是光的折射現(xiàn)象C．單色圓環(huán)離圓心越遠，間距越稀疏D．單色圓環(huán)離圓心越遠，間距越密集9.(2021·山東卷·7)用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋。下列關于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標x的變化圖像，可能正確的是()10．(2023·山東卷·5)如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環(huán)，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標準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11.(2024·吉林長春市質檢)彩虹是雨后太陽光射入空氣中的水滴先折射，然后在水滴的背面發(fā)生反射，最后離開水滴時再次折射形成的。如圖所示，一束太陽光從左側射入球形水滴，a、b是其中的兩條出射光線，一條是紅光，另一條是紫光。則下列說法正確的是()A．a(chǎn)光是紅光，b光是紫光B．若用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，a光條紋間距小于b光條紋間距C．若遇到相同的障礙物，a光比b光更容易發(fā)生明顯衍射D．在水滴中傳播時，a光的速度大于b光的速度12.(2023·廣東廣州市聯(lián)考)如圖所示，將附有一層肥皂液膜的圓形鐵絲圈豎直放置在紅色光源的右側，人在與光源同側的位置觀察液膜，下列說法正確的是()A．若將該裝置放在地球表面上觀察，可看到豎直直條紋B．若將該裝置放在空間站上觀察，可看到水平直條紋C．若該裝置在地球表面觀察到的水平直條紋的間距為Δx1，在月球表面觀察到的水平直條紋的間距為Δx2，則Δx1<Δx2D．若將紅色光源換為藍色光源，在地球表面觀察到的水平直條紋的間距將增大13.(多選)(2023·遼寧沈陽市模擬)如圖所示是1834年物理學家洛埃德觀察到光的干涉現(xiàn)象的原理圖。線光源S發(fā)出波長為600nm的光有一部分直接射到足夠大的屏D上，另一部分經(jīng)鏡面M反射到屏D上，對鏡面的入射角接近90°，這兩部分光重疊產(chǎn)生干涉，在屏D上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，這稱之為洛埃德鏡干涉，洛埃德鏡干涉的條紋間距與波長的關系與楊氏雙縫干涉相同，則()A．若改為紫光照射，條紋間距會增大B．相鄰的兩條亮條紋間距約為5.7×10－4mC．屏D上出現(xiàn)干涉亮條紋的條數(shù)約為15條D．屏D上出現(xiàn)干涉條紋的區(qū)域長度約為6.3×10－3m第2練光的干涉、衍射和偏振1．A[題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，選項A正確；題圖乙為雙縫干涉示意圖，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，雙縫間距越大，則相鄰亮條紋間距越小，選項B錯誤；題圖丙為光導纖維工作原理示意圖，利用光的全反射，所以內芯的折射率比外套的折射率大，選項C錯誤；題圖丁為自然光照射兩個豎直放置的偏振片，若只旋轉其中一個偏振片，偏振方向不平行，此時光屏上的亮度變暗，選項D錯誤。]2．A[由題圖中給出的甲、乙兩種圖樣可知，甲是單縫衍射的圖樣，乙是雙縫干涉的圖樣，A項正確，B、C、D項錯誤。]3．B[根據(jù)題圖乙可知Δx＝eq\f(1000,5)μm＝200μm，由Δx＝eq\f(L,d)λ，得λ＝eq\f(d,L)Δx＝400nm，故選B。]4．D[“凹槽”產(chǎn)生極小光強是由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，是由于干涉現(xiàn)象形成，故A錯誤；透明介質中激光的傳播速度小于真空中光速，故激光在透明介質中的傳播速度與“平面”反射光的傳播速度不相同，故B錯誤；由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，考慮到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍應為激光半波長的奇數(shù)倍，故C錯誤；“凹槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光，頻率相同，故D正確。]5．B[由題圖乙可知，在d、L相同條件下，紅光的波長更長，頻率更低，形成的干涉條紋更寬，故照射光的頻率越低，形成的干涉亮條紋越寬，A項錯誤；若遮住S1，用紅光照射S2，光屏上得到的是衍射條紋，減小S2的寬度m，衍射現(xiàn)象更明顯，光屏上的中央亮條紋變寬變暗，B項正確；若同時用紅光和藍光分別照射S1、S2，不會發(fā)生干涉現(xiàn)象，光屏上不會得到干涉條紋，C項錯誤；用紅光照射兩條狹縫時，若狹縫S1、S2到光屏上P1點的路程差為紅光波長的3.5倍，P1點處一定是暗條紋，D項錯誤。]6．AC[根據(jù)光的干涉特點可知，入射光的波長越長，相鄰干涉條紋的距離越大，即題圖乙觀察到的干涉條紋的條數(shù)越少，故A正確；發(fā)生薄膜干涉時，相鄰亮條紋間的空氣層的厚度差為eq\f(λ,2)，M和N之間墊塊的高度越高，空氣層的夾角越大，所以相鄰亮條紋之間的距離變小，干涉條紋的條數(shù)越多，故B錯誤；薄膜干涉是等厚干涉，即亮條紋處空氣膜的厚度相等，亮條紋右偏說明P點所對應待檢測物體的表面相對Q點所對應待檢測物體的表面是凸起的，故C正確，D錯誤。]7．D[根據(jù)相鄰兩條亮條紋的間距計算公式Δx＝eq\f(l,d)λ，由此可知λa<λb，故A錯誤；根據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣，a光的折射角比b光的大，則na>nb根據(jù)光在介質中的傳播速度與折射率的關系n＝eq\f(c,v)，可得在水中傳播時，a光的速度比b光的小，故B錯誤；在水中傳播時，a光的折射率比b光的大，所以a光的頻率比b光的大，故C錯誤；根據(jù)臨界角與折射率的關系sinC＝eq\f(1,n)，可得在水中傳播時，a光的折射率比b光的大，a光的全反射臨界角比b光的小，故D正確。]8．D[凸透鏡的凸面和平面玻璃板之間形成一個空氣薄膜，當用平行的單色光豎直向下照射時，劈尖形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉。同一半徑的圓環(huán)處的空氣膜厚度相同，上、下表面反射光的光程差相同，因此使干涉圖樣呈圓環(huán)狀，所以牛頓環(huán)是薄膜干涉現(xiàn)象，選項A、B錯誤；空氣薄膜厚度不同，上、下表面反射光的光程差也不同，由于上表面是球面，所以越遠離中心的地方空氣薄膜厚度增加越快，光程差越大，干涉條紋也就越密集，選項C錯誤，D正確。]9．D10．A[由題知，C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當溫度升高時，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，且同一厚度的空氣層向劈尖移動，則條紋向左移動。故選A。]11．B[太陽光從左側射入球形水滴時，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根據(jù)折射定律，可知na>nb，折射率大則頻率高，則a光是紫光，b光是紅光，A錯誤；由A可知λa<λb，根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實驗，a光條紋間距小于b光條紋間距，遇到相同的障礙物，b光比a光更容易發(fā)生明顯衍射，B正確，C錯誤；由n＝eq\f(c,v)得va<vb，D錯誤。]12．C[單色光在光程差相同的位置干涉連成的線會形成條紋，當肥皂液膜豎直放置時，單色光垂直照射肥皂液膜，在前、后兩面反射形成干涉條紋，若將該裝置放在地球上觀察，由于重力作用，在高度相等的位置的光程差相同，故可看到水平直條紋，故A錯誤；若將該裝置放在空間站觀察，由于處于完全失重狀態(tài)，肥皂液膜厚度均勻，所以觀察不到干涉條紋，故B錯誤；因為地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度，該裝置在地球表面薄膜上下厚度相差更大，該裝置在地球表面觀察到的水平條紋間距為Δx1，在月球表面觀察到的水平直條紋間距為Δx2，則Δx1<Δx2，故C正確；若將光源換為藍色光源，因為波長變短，所以在地球表面觀察，可看到水平直條紋的間距將減小，故D錯誤。]13．BD[根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可知，若改為紫光照射，波長變短，條紋間距會減小，A錯誤；屏D上出現(xiàn)干涉條紋的區(qū)域一定是反射光到達的區(qū)域，作出反射光的范圍如圖所示根據(jù)相似三角形的幾何關系得，區(qū)域中的最高點到鏡面所在平面的距離為s1，有eq\f(s1,0.05×10－2m)＝eq\f(0.9m,