【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測：13-2光的干涉和衍射-

[隨堂演練]1．對光現(xiàn)象的生疏，下列說法中正確的是()A．光的色散現(xiàn)象都是由光的干涉引起的B．光導(dǎo)纖維導(dǎo)光主要應(yīng)用了光的干涉原理C．光的衍射現(xiàn)象表明光沿直線傳播D．光的干涉現(xiàn)象說明白光是一種波解析：光的色散現(xiàn)象是由光的折射引起的，選項(xiàng)A錯誤；光導(dǎo)纖維主要應(yīng)用了光的全反射原理，選項(xiàng)B錯誤；光的衍射現(xiàn)象表明白光不是沿直線傳播，選項(xiàng)C錯誤；干涉現(xiàn)象只有波才能發(fā)生，選項(xiàng)D正確．答案：D2．在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中假如()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．用紫光作為光源，遮住其中一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)間距相等的條紋解析：用白光作楊氏雙縫干涉試驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色條紋與暗條紋(即黑條紋)相間，B對；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，C錯；紫光作光源，遮住一條狹縫，屏上毀滅單縫衍射條紋，即間距不等的條紋，D錯．答案：B3．雙縫干涉試驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為l，調(diào)整試驗(yàn)裝置使得像屏上可以看到清楚的干涉條紋．關(guān)于干涉條紋的狀況，下列敘述正確的是()A．若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清楚B．若將像屏向右平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清楚C．若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個相鄰明條紋間的距離變小D．若將雙縫間距離d減小，像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離增大解析：雙縫到像屏的距離l不影響干涉條紋的清楚度，A、B錯；當(dāng)雙縫間距d變小時，由Δx＝eq\f(l,d)λ知，Δx應(yīng)變大，D正確．答案：D4．右圖是楊氏雙縫干涉試驗(yàn)示意圖，其中S1、S2為雙縫，D為光屏，試驗(yàn)中觀看到屏上O點(diǎn)為中心亮紋的中心，P1為第一級亮紋的中心，若將雙縫間的距離變小，其他條件不變，則()A．屏上干涉條紋的間距將變小B．屏上O點(diǎn)不再為中心亮紋的中心C．屏上P1位置照舊可能為亮紋的中心D．屏上P1位置可能為暗紋的中心解析：干涉條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，d為雙縫間距，d減小，Δx變大，A不正確；O點(diǎn)到雙縫的路程差為零，所以O(shè)點(diǎn)始終是亮紋，B錯；P1到雙縫的路程差小于一個波長，P1點(diǎn)有可能是暗條紋中心，故C不正確，D正確．答案：D[限時檢測](時間：45分鐘，滿分：100分)[命題報告·老師用書獨(dú)具]學(xué)問點(diǎn)題號對光的干涉、衍射的理解1、4雙縫干涉8、11、12薄膜干涉2、5、10衍射現(xiàn)象3、9光的波動的綜合問題6、7一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))1．關(guān)于光的性質(zhì)，下列說法不正確的是()A．光在介質(zhì)中的速度小于光在真空中的速度B．雙縫干涉說明光具有粒子性C．光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播D．光的衍射現(xiàn)象說明光是一種波解析：由折射率公式n＝eq\f(c,v)＞1可得選項(xiàng)A正確；干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以選項(xiàng)B錯誤；由常識得選項(xiàng)C正確；光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波，故選項(xiàng)D正確．答案：B2．一個半徑較大的透亮?????玻璃球體，若截去其上面的一大部分，然后將這一部分放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，現(xiàn)讓單色光豎直射向截面，如圖所示，在反射光中看到的是()A．平行的、明暗相間的干涉條紋B．環(huán)形的、明暗相間的干涉條紋C．只能看到同顏色的平行反射光D．一片黑暗解析：透鏡與平板玻璃間形成的空氣膜由中心向外，厚度增加不均勻，故產(chǎn)生不等距的明暗相間的環(huán)形干涉條紋，故B對。答案：B3．在光的單縫衍射試驗(yàn)中可觀看到清楚的亮暗相間的圖樣，圖中屬于光的單縫衍射圖樣的是()A．a(chǎn)、c B．b、cC．a(chǎn)、d D．b、d解析：a圖中是等間距的光的干涉圖樣，b圖是單色光的單縫衍射圖樣，c圖是水波的衍射圖樣，d圖是白光的單縫衍射圖樣，可見D正確．答案：D4．(2022年高考大綱卷)在雙縫干涉試驗(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)可以接受的方法有()A．改用紫光作為入射光 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：依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ，要增大條紋間距Δx，將L、λ增大或?qū)減小均可以，紫光和藍(lán)光都比黃光波長小，故A、B選項(xiàng)錯誤；增大雙縫到屏的距離L，則Δx增大，故C選項(xiàng)正確；增大雙縫間距d，則Δx變小，故D選項(xiàng)錯誤．答案：C5．用如圖所示的試驗(yàn)裝置觀看光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖甲是點(diǎn)燃酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖乙是直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)，觀看到的現(xiàn)象是()A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時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：金屬絲圈的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)變不了肥皂液膜的上薄下厚的外形，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān)，照舊是水平的干涉條紋，D對．答案：D6．(2022年合肥模擬)甲、乙兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置得到各自的干涉圖樣，設(shè)相鄰兩個亮條紋的中心距離為Δx，若Δx甲＞Δx乙，則下列說法正確的是()A．通過同一單縫裝置時，甲光能發(fā)生衍射現(xiàn)象，乙光則不能發(fā)生B．真空中甲光的波長確定小于乙光的波長C．甲光的頻率確定大于乙光的頻率D．在同一均勻介質(zhì)中甲光的傳播速度大于乙光解析：由Δx＝eq\f(lλ,d)得Δx越大則λ越大，B錯；甲光和乙光都可以發(fā)生衍射，A錯；由c＝λf知，λ越大，f越小，C錯；由光的折射率隨波長增大而減小和v＝c/n知，D對．答案：D7．激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理．用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相當(dāng)于雙縫干涉試驗(yàn)中的雙縫，待測物體的速度v與二次曝光時間間隔Δt的乘積等于雙縫間距．試驗(yàn)中可測得二次曝光時間間隔Δt、雙縫到屏之間距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δx，若所用激光波長為λ，則該試驗(yàn)確定物體運(yùn)動速度的表達(dá)式是()A．v＝eq\f(λΔx,lΔt) B．v＝eq\f(lλ,ΔxΔt)C．v＝eq\f(lΔx,λΔt) D．v＝eq\f(lΔt,λΔx)解析：由題意知雙縫間距d＝vΔt，雙縫干涉中相鄰兩亮紋(或暗紋)間距Δx與雙縫到屏的距離l及雙縫間距d、波長λ的關(guān)系為Δx＝eq\f(l,d)λ，由以上兩式得v＝eq\f(lλ,ΔxΔt).答案：B8．(2022年蕪湖模擬)如圖所示，在雙縫干涉試驗(yàn)中，若把單縫S從雙縫S1、S2的中心對稱軸位置略微向上移動，則()A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋的位置略向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋的位置略向下移解析：光的干涉條件仍滿足，故確定能產(chǎn)生干涉條紋，A項(xiàng)錯；兩列波到中心亮條紋的路程相同，由于光源發(fā)出的兩束光到S2路程稍長，所以中心亮條紋應(yīng)離S2較近些，D項(xiàng)正確．答案：D9．抽制細(xì)絲時可用激光監(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，則()A．這是利用光的干涉現(xiàn)象B．這是利用光的色散現(xiàn)象C．假如屏上條紋變寬，表明抽制的絲粗了D．假如屏上條紋變寬，表明抽制的絲細(xì)了解析：由于是激光束越過細(xì)絲，通過障礙物，所以為光的衍射現(xiàn)象；當(dāng)抽制的絲細(xì)了的時候，絲的直徑較接近激光的波長，衍射現(xiàn)象明顯．答案：D10．關(guān)于薄膜干涉，下述說法中正確的是()A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在膜的前后兩表面反射后形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗紋是由于兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．干涉條紋是平行等間距的現(xiàn)象說明這個薄膜是等厚膜D．確定要在光屏上才能觀看到薄膜干涉條紋解析：干涉條紋是薄膜的上表面的反射光和下表面的反射光在上表面疊加的結(jié)果，波谷與波谷疊加是明條紋，A正確，B錯誤；若薄膜是等厚膜，看不到干涉條紋，C錯誤；薄膜干涉條紋毀滅在膜的上表面，肉眼可以直接觀看，不需要光屏，D錯．答案：A二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(15分)用某一單色光做雙縫干涉試驗(yàn)時，已知雙縫間距離為0.25mm，在距離雙縫為1.2m處的光屏上，測得5條亮紋間的距離為7.5mm.(1)求這種單色光的波長；(2)若用這種單色光照射到增透膜上，已知增透膜對這種光的折射率為1.3，則增透膜的厚度應(yīng)取多少？解析：(1)依據(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)×10－3ml＝1.2md＝0.25×10－3所以λ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f(0.25×10－3×7.5×10－3,1.2×4)m≈3.9×10－7m.(2)依據(jù)公式n＝eq\f(c,v)，c＝λf，v＝λ′f，知n＝eq\f(λ,λ′)λ′＝eq\f(λ,n)＝eq\f(3.9×10－7,1.3)m＝3.0×10－7m故增透膜厚度d＝eq\f(1,4)λ′＝7.5×10－8m.答案：(1)3.9×10－7m(2)7.5×10－8m12．(15分)用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，已知使用的雙縫間的距離d＝0.1mm，雙縫到屏的距離l＝6.0m，測得屏上干涉條紋中亮紋的間距是3.8cm，求氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長λ是多少？假如把整個裝置放入折射率是eq\f(4,3)的水中，這時屏上的條紋間距是多少？解析：由條紋間距Δx、雙縫間距d、雙縫到屏的距離l及波長λ的關(guān)系，可測光波的波長，同理知道水的折射率，可知該波在水中的波長，然后由Δx、d、l、λ的關(guān)系，可計(jì)算條紋間距．由Δx＝eq\f(l,d)λ可以得出紅光的波長為λ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f(0.1×10－3×3.