2018-2019学年鲁科版高中物理选修3-4 第5章 光的干涉、衍射、偏振 单元测试

2018-2019学年鲁科版高中物理选修3-4 第5章光的干涉、衍射、偏振单元测
试
一、单选题
1.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明（）
A. 光只有粒子性没有波动性
B. 光只有波动性没有粒子性
C. 少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D. 少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
2.关于光，下列说法中正确的是（）
A. 刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的色散现象
B. 光的偏振现象，说明光是一种横波
C. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
D. 在同一种均匀透明介质中传播的可见光中，红光的波速最小，紫光的波速最大
3.关于自然光和偏振光，下列观点正确的是()
A. 自然光能产生干涉和衍射现象，而偏振光却不能
B. 只有自然光透过偏振片才能获得偏振光
C. 自然光只能是白色光，而偏振光不能是白色光
D. 自然光和偏振光都能使感光底片感光
4.下列说法正确的是（）
A. “海市蜃楼”是因为光的衍射原理导致的
B. 交警向行进中的汽车发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就可以知道汽车的速度，这是利用了惠更斯原理
C. 使要发射的电磁波的频率随所需传递的信号而发生改变的过程叫做调频
D. 家用遥控器是用紫外线脉冲信号来实现的
5.夏天柏油路面上的反射光是偏振光，其振动方向与路面平行。

人佩戴的太阳镜的镜片是由偏振玻璃制成的。

镜片的透振方向应是（）
A. 竖直的
B. 水平的
C. 斜向左上45°
D. 斜向右上45°
6.如图所示，在水中有一厚度不计的薄玻璃片做成的中空三棱镜，里面是空气，一束光A从棱镜的左边射入，从三棱镜的右边射出时发生色散，射出的可见光分布在a点和b点之间，则()
A. 从a点射出的是红光，从b点射出的是紫光
B. 从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光
C. 从a点和b点射出的都是紫光，从ab中点射出的是红光
D. 从a点和b点射出的都是红光，从ab中点射出的是紫光
7.下列现象中，属于光的衍射的是()
A. 雨后天空出现彩虹
B. 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C. 海市蜃楼现象
D. 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
二、多选题
8.如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()
A. 干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
9.下列说法正确的是（）
A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的折射的结果，这一现象叫做光的色散
B. 激光测距是应用了激光平行性好的特点
C. 光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理
D. 在双缝干涉实验中要使条纹变宽，唯一的办法是将入射光由绿光变为红光
E. A，B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光额频率，则逐渐增大入射角，A光先发生全反射
10.下列说法正确的是（）
A. 不同波长的光在同一均匀介质中被传播速度不同，波长越短，波速越慢
B. 激光用来精密测距，这是利用了它亮度高的特点
C. 泊松亮斑是光透过圆盘中央小孔形成的衍射现象
D. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄水下的景物，可使景象更清晰
E. 电视机遥控器是利用红外线脉冲信号进行遥控的
三、填空题
11.如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。

这是光的________ (填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________ (填“波动说”“微粒说”
或“光子说”)。

12.凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是________，要使光产
生明显的衍射的条件是________．
四、解答题
13.利用如图所示装置，可以在光屏上观察到明暗相间的条纹，这是光的什么现象？若保持单缝到光屏的距离不变，调节狭缝的缝宽，则屏上明暗相间的条纹间距将随单缝宽度怎么样变化？
五、实验探究题
14.如图(甲)是用“双缝干涉测量光的波长”实验设备实物图。

（1）已知单缝与双缝间的距离,双缝与屏的距离,双缝间距。

用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心(如图(乙)所示),记下此时手轮上的读数________ ,转动测量头,使分划板中心刻线对准第4条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数，如图(丙)所示。

则该光被的波长为________ 。

(保留两位有效数字)
（2）若在调节过程中观察到如右图(丁)所示的千涉条纹,则出现这种现象的原因是________
A.单缝与双缝不平行
B.单缝与双缝的距离太近
C.设备安装时,没有调节光源的高度,使光线把整个光屏都照亮
六、综合题
15.某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示．该发射站可发送频率为400kHz的中波和频率为400MHz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s，求：
（1）该中波和微波的波长各是多少；
（2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处；
（3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】解：由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图3中明暗相间的条纹，故该实验说明了光具有波粒二象性，故ABC错误，D正确；
故选：D．
【分析】光的反射、传播和吸收不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了明暗相间的干涉条纹．
2.【答案】B
【解析】【解答】解：A、刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，故A错误；
B、光的偏振现象说明光是横波，故B正确；
C、水面上的油膜在阳光的照射下出现彩色的花纹，是膜两表面反射光，频率相同，进行相互叠加，出现光的干涉现象，故C正确；
D、因红光的折射率小于紫光，那么在同一种均匀透明介质中传播的可见光中，依据公式v= ，则有，红光的波速最大，紫光的波速最小，故D错误；
故选：B．
【分析】影子边缘模糊不清是光的衍射现象；
油膜在阳光的照射下出现彩色的花纹是光的干涉现象；
光的偏振现象说明光是横波；
根据公式v= ，结合紫光的折射率大于红光，即可求解．
3.【答案】D
【解析】【解答】振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，而振动沿着特定方向的光就是偏振光，但自然光和偏振光都能发生干涉、衍射，所以A错．光的偏振现象并不罕见，除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光，都是偏振光，所以B错．光的颜色由光的频率决定，与光的振动方向无关，所以C错．自然光和偏振光都具有能量，都能使感光底片感光．
【分析】干涉与衍射是波特有的性质；反射光和折射光都是方向不同的偏振光；真空中电磁波传播速度均相同；不同惯性系中，光速不变，从而即可求解。

4.【答案】C
【解析】【解答】解：A、“海市蜃楼”是因为光的折射原理导致的．故A错误；
B、多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；测定汽车的速度使用多普勒现象，故B错误；
C、使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制；使要发射的电磁波的频率随所需传递的信号而发生改变的过程叫做调频．故C正确；
D、家用遥控器是用红外线脉冲信号来实现的．故D错误．
故选：C
【分析】“海市蜃楼”是因为光的折射原理导致的；测定汽车的速度使用多普勒现象；使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制；将声音信号从电磁波上分离开来叫做解调；家用遥控器是用红外线脉冲信号来实现的．
5.【答案】A
【解析】【分析】自然光经过反射或折射后变成了偏振光，又因为光属于横波，所以当偏振片的透振方向与电磁波的振动方向垂直时，将发生偏振现象，所以偏振片透振方向为竖直。

故A对。

【点评】光的偏振振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，它是横波区别于其他纵波的一个最明显的标志。

6.【答案】B
【解析】【解答】由红光的折射率小于紫光的折射率知，紫光偏离原来方向比红光严重，并且向顶端偏折，光路图如图所示．所以从a点射出的是紫光，从b点射出的是红光，选项B正确。

【分析】红光的折射率比紫光小．做出光路图，根据折射角大小和折射定律比较折射率大小进而得到是红光还是紫光。

7.【答案】B
【解析】【解答】出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉(下节将要学到)的结果；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确。

【分析】雨后天空中的彩虹是光的折射与反射；太阳光通过三棱镜产生彩色条纹是光的色散；阳光下肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉；对着日光灯从两支紧靠的铅笔间窄缝看到的彩色条纹是光的衍射。

二、多选题
8.【答案】A,C
【解析】【解答】凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成，故A正确，B错误．干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面，使得空气膜的厚度不是均匀变化，导致间距不均匀增大，从而观察到如题图所示的同心内疏外密的圆环状条纹，故C 正确，D错误。

【分析】从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹．使牛顿环的曲率半径越大，相同的水平距离使空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大。

9.【答案】A,B,E
【解析】【解答】解：A、太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散，故A正确；
B、由于激光的平行性好，激光传播很远的距离后仍能保持一定的强度，常用来精确测距离，故B正确；
C、光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故C错误；
D、根据光的干涉条纹间距公式△x= λ，可知，当在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的，因红光的波长比绿光长，也可能减小缝宽，故D错误；
E、A光的频率大于B光的频率，则有A光的折射率较大，A光的临界角较小，AB两种光从相同的介质入射到真空中，逐渐增大入射角，A光先达到临界角，则A光先发生全反射，故E正确；
故选：ABE．
【分析】根据光的折射率不同，从而出现光的折射色散现象；
根据激光的特点与用途，分析求解；
光导纤维是利用光的全反射；
根据光的干涉条纹间距公式△x= λ，即可求解；
根据光的折射定律，即可判定；
由全反射定律可知临界角的大小关系．
10.【答案】A,C,E
【解析】【解答】解：A、不同波长的光在同一均匀介质中传播速度不同，波长越短，频率越高，介质对该光的折射率越大，根据波速v= 可知波速越慢，故A正确；
B、激光用来精密测距，这是利用了它平行度好的特点；利用激光束来切割、焊接以及打孔，就是利用激光亮度高的特点，故B错误；
C、泊松亮斑是光透过圆盘中央小孔形成的衍射现象，故C正确；
D、在照相机镜头前加装增透膜拍摄水下的景物，利用光的干涉，可使景象更清晰，故D错误；
E、红外线可以用来进行遥控，遥控器的前端有一个发光二极管，按下不同的键时，可以发出不同的红外线，来实现遥控，电视机遥控器就是利用红外线脉冲信号进行遥控的，故E正确；
故选：ACE
【分析】不同波长的光在同一均匀介质中被传播速度不同，波长越短，波速越慢；
光用来精密测距，这是利用了它平行度好的特点；
泊松亮斑是光透过圆盘中央小孔形成的衍射现象；
在照相机镜头前加装增透膜拍摄水下的景物，可使景象更清晰；
电视机遥控器是利用红外线脉冲信号进行遥控的；
三、填空题
11.【答案】衍射；波动说
【解析】【解答】该图片中的亮斑为“泊松亮斑”，从图看亮条纹为从里向外越来越窄，越来越暗，为典型的衍射条纹，故这是光的衍射现象。

光的衍射现象是光的波动性的独有特征，故该实验支持了光的波动说。

【分析】本题的突破口是：当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，可见是光绕过障碍物传到了障碍物的后面，即光发生了衍射现象．
12.【答案】障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多；障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小
【解析】【解答】凡是波都具有衍射现象，而把光看做直线传播的条件是障碍物或孔的尺寸比光的波长大得多，要使光产生明显的衍射的条件是障碍物或孔的尺寸与光的波长相比相差不多或比光的波长小。

【分析】加强掌握相关原理的理解。

四、解答题
13.【答案】解答：光传播到障碍物的后面的区域，由于是单缝不可能发生两列光的叠加，故只能发生衍射现象．
发生明显衍射现象的条件是：孔缝的宽度或障碍物的尺寸与波长差不多或比波长还小，故单缝宽度越小越容易发生衍射现象，故缝越小，条纹间距越大．
故答案为：衍射，增大．
【解析】【分析】光传播到障碍物的后面的区域，由于是单缝不可能发生两列光的叠加，故只能发生衍射现象．单缝宽度越小越容易发生衍射现象，故缝越小，条纹间距越大．
五、实验探究题
14.【答案】（1）；
（2）
【解析】【解答】（1）手轮测量装置为螺旋测微器，第一条读数为2mm+19.2×0.01mm=2.192mm，第4条读数为7.5mm+37.0×0.01mm=7.870mm。

根据，，代入数据得：
m（2）分析可知，出现丁图原因为光路调节中，没有调节好光源得高度，导致光路不正。

【分析】（1）螺旋测微器的读数需要注意的是旋钮上每一个刻度对应的数值；求解波长利用公式λ
=求解即可。

（2）单缝与双缝不平行与单缝与双缝的距离太近时，还会观测到条纹。

六、综合题
15.【答案】（1）解：波长、波速、频率之间的关系，即：c=λf，可得
则有中波的波长
而微波的波长
答：该中波和微波的波长各是750m，0.75m
（2）解：发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处，若是干涉则必须频率相同，明显不可能是干涉现象．所以电磁波是经过波的衍射后绕过高山，到达居住地A处
答：发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处
（3）解：要发生明显的波衍射现象，则波长必须与阻碍物尺寸差不比，所以两种波的接收效果明显不同，波长越长的波接收效果更好．因此中波接收效果更好．
答：中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
【解析】【分析】本题主要考查两个方面的知识：（1）电磁波在传播过程中以光速传播且保持不变；（2）理解电磁波的波长、波速、频率之间的关系，即：c=λf（c是电磁波的波速，λ是电磁波波长，f是电磁波的频率）．干涉的条件是频率相同，而明显的衍射现象波长必须要长．。