新教科版物理选修3-4光的波动性单元测试

阶段质量检测（五）光的波动性
、选择题（共8小题，每小题6分，共48分。

第1〜5小题只有一个选项正确，第6〜8小题有多个选项正确，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的不得分）
1 •某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进
行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是（）
激光器fife 光屛
0 i IIIIII III
ABC D
解析：选B 单缝衍射条纹中间宽，两侧越来越窄，又由于单缝是水平的，衍射条纹也是水平的，故B对。

2 •在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间的图样，那么障
碍物应是（黑线为暗线）（）
A •很小的不透明的圆板
B. 很大的中间有大圆孔的不透明的圆板
C •很大的不透明的圆板
D •很大的中间有小圆孔的不透明的圆板
解析：选D 图样为清晰的衍射图样，故B错；图样中心为亮斑，说明障碍物为 D ; 若为A，则中央有一个小亮点，亮点外为大暗环；若为C,则图样为大暗斑，只是边缘稍
模糊。

3 •激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船。

激光由地面激光站或
空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空。

激光火箭利用了激光的
A .单色性好
B .平行度好
C .高能量
D .相干性好
解析：选C 利用激光的高能量特点，使推进剂急剧膨胀，喷出类似于现代火箭的燃 料燃烧后产生的燃气流。

4•如图所示，让太阳光通过 M 上的小孔S 后照射到M 右方的一偏振片 P 上，P 的 右侧再放一光屏 Q ,现使P 绕着平行于光传播方向的轴匀速转动一周，则关于光屏
Q 上
光的亮度变化情况，下列说法中正确的是
（ ）
A .只有当偏振片转到某一适当位置时光屏被照亮，其他位置时光屏上无亮光
B .光屏上亮、暗交替变化
C •光屏上亮度不变
D .光屏上只有一条亮线随偏振片转动而转动
解析：选C 太阳光是自然光，向各个方向的振动情况都相同，因此，无论偏振片的 偏振方向在哪个方向都会有相同强度的光通过偏振片，在光屏上的亮度不变。

因此，选项 C 是正确的。

5.
实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率
n 随波长 入的变化符合科西经验
B C
公式：n = A +费+丁，其中A 、B 、C 是正的常量。

太阳光进入三棱镜后发生色散的情形
如图所示，贝U （ ）
解析：选D 可见光中红光波长最长，折射率最小，折射程度最小，所以 a 为红光,
而紫光折射率最大，所以 d 为紫光。

6.
用波长为 入的单色光照射单缝 0,经过
双缝 M 、N 在屏上产生 明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中 a 、b 、c 、d 、e 为相邻亮条纹 的位置，c 为中央亮条纹，则（ ）
A. 0到达a 、b 的路程差为零
B.
M 、N 到达b 的路程差为 入
A •屏上c 处是紫光
C •屏上b 处是紫光
B .屏上d 处是红光 D .屏上a 处是红光
C. 0到达a、c的路程差为4入
D. M、N到达e的路程差为2入
解析：选BD 振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足某双缝到某点的路程差A x= n 4n = 0,1,2,3…），故B、D正确。

7 .抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板
上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则下列描述正确的是（）
A •这是利用光的干涉现象
B.这是利用光的衍射现象
C •如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了
D •如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了
解析：选BD 由“激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度
的窄缝规律相同”，可知符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知:
丝越细衍射现象越明显，故D正确。

8. 如图，P是一偏振片，P的透振方向（用带箭头的实线表示）为竖
直方向。

下列四种入射光束中哪种照射P时能在P的另一侧观察到透射光（）
A .太阳光
B.沿竖直方向振动的光
C •沿水平方向振动的光
D .沿与竖直方向成45角振动的光
解析：选ABD 光是横波，振动方向与传播方向垂直，振动方向垂直于偏振片的光
不能通过偏振片，沿其他方向振动的光可以全部或部分通过偏振片，故答案为A、B、D。

、非选择题（共4小题，共52分，按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、
方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）
9. （9分）在利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d= 0.5 mm，双缝与光屏
间距离1= 0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图像如图（b）,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图（a），则图中A位置的游标卡尺读数为_____________ , B位置的游标卡
尺读数为________ ，单色光的波长为_________ m。

解析：该游标卡尺是10分度的游标卡尺，其精确度为
0.1 mm ，则A 位置的游标卡尺
读数为
11 mm + 1 x 0.1 mm = 11.1 mm 同理，B 位置的游标卡尺读数为 15 mm + 6X 0.1 mm = 15.6 mm 根据关系式& = d 入得：匸d •
15.6 mm — 11.1 mm 4 5
3
又&
=
7 十 x 10 —
3 m
那么，该单色光的波长为
10. （9分）用干涉法检查物体表面平滑程度，产生的干涉条纹是一组平行的条纹，若 劈尖的上表面向上平移， 如图甲所示，则干涉条纹的距离将 ______________ ;若使劈尖角度增 大，如图乙所示，干涉条纹的距离将 ______________ ;若用折射率为n 的透明介质充满劈尖，
干涉条纹的距离将 _________ 。

（均选填“变窄” “变宽”或“不变” ）
解析：劈尖的上表面向上平移时，上下表面的反射光的光程差增大，但变化情况仍相 同，只是条纹平移了，条纹间距不变；若劈尖角度增大，则光程差变大的快了，因而条纹
间距变窄；如果用折射率为n 的透明介质充满劈尖， 光波的波长变小，因而条纹间距变窄。

答案：不变变窄变窄
入
0.5 mm 0.5 m 普 x 10-
3
m = 6.4x 10 答案：11.1 mm 15.6 mm
6.4 x 10
1 2 （a ） （h ）
甲
乙
11. （16分）如图所示是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察白炽灯线光源时所拍下的
四张照片。

(1) 试通过图样分析四张照片对应的两测量脚间的宽度大小关系。

(2) 试说明照片丁中中央条纹的颜色及成因。

解析：⑴从四张照片的单缝衍射图样可以看出，由图甲到图丁，衍射现象越来越明显，
说明两测量脚间的狭缝越来越小，因此由图甲到图丁四张照片对应的两测量脚间的宽度越
来越小。

(2)图丁中中央条纹的颜色为白色，因为各种色光在屏中央均为亮条纹，七色光叠加后, 中央条纹即为白色。

答案：见解析
12. (18分)如图所示，在双缝干涉实验中，S i和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S i和S2的距离之差为2.1 X 10「1 2 3 4 5 6 m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
1 _ 5
sin 37 三3。

由此可B光在空气中的波长为：
1 已知A光在折射率为n= 1.5的介质中波长为4 X 10「7 m;
2 已知B光在某种介质中波长为 3.15 X 10「7 m，当B光从这种介质射向空气时，临
界角为37°
解析：已知P点与S1和S2的距离之差，根据出现亮暗条纹的条件可判断P点是亮条
纹还是暗条纹。

(1) 设A光在空气中波长为兀在介质中波长为加，由n = C =多=；得，
为=n h = 1.5X 4X 10一7 m= 6X 10一7 m
根据路程差A r = 2.1 X 10-6 m,
A r 2.1 X 10-6
所以 2 = 丁= 7 = 3.5。

h6X 10-
由此可知，从S1和S2到P点的路程差A r是波长h的3.5倍，所以P点为暗条纹。

. 5 7 7
h = n入介='X 3.15x 10- m= 5.25x 10- m。

则路程差A和波长h的关系为：
A
r 2.1 X 10-6
N 2 7 4。

h5.25 X 10-
可见，用B光做光源，P点为亮条纹。

答案：(1)A单色光时在P点为暗条纹
(2)B单色光时在P点为亮条纹
(2) 根据临界角与折射率的关系sin C = 1,。