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专题39　　光的波动性　电磁波和相对论
题型 选择题 命题趋势和备考策略
高考考点 双缝干涉现象的理解与现象分析；薄膜干涉现象的理解与分析；光的衍射现象分析；光的偏振现象分析 【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计14次，主要考查： （1）双缝干涉、薄膜干涉现象的理解与分析； （2）光的衍射现象分析； （3）光的偏振现象分析； 【备考策略】熟练记忆并区分干涉现象图样与衍射现象图样的差别，掌握双缝干涉条纹间距的计算方法；掌握薄膜干涉现象在生活中的应用； 【命题预测】本节内容较为简单，一些简单的物理现象的理解与分析，在高考题中往往以简单题的形式出现，2024年的高考卷中出现，考生是必须要掌握的，不能丢分，需要考生牢记。
新高考 2023 重庆卷2题、北京卷2题、山东卷5题、江苏卷6题、浙江卷15题
2022 天津卷7题、北京卷2题、浙江卷4题、山东卷10题
2021 福建卷5题、江苏卷6题、湖北卷5题、山东卷7题、浙江卷16题
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知识梳理
一、光的干涉、衍射和偏振 2
二、电磁波和相对论 2
考点突破
考点一　光的干涉现象 3
角度1：双缝干涉现象分析 4
角度2：薄膜干涉现象分析 6
考点二　光的衍射和偏振现象 7
角度1：光的衍射现象分析 8
角度2：光的偏振现象分析 9
考点三　电磁波与相对论 10
角度1：电磁波 11
角度2：相对论 12
考点过关
【素质基础练】 13
【能力提高练】 15
【高考通关练】 19
一、光的干涉、衍射和偏振
1．光的干涉
(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．
(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．
(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹．
2．光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．
3．光的偏振
(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．
(3)偏振光的形成
①让自然光通过偏振片形成偏振光．
②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．
(4)光的偏振现象说明光是一种横波．
二、电磁波和相对论
1．电磁场、电磁波、电磁波谱
(1)麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．
(2)电磁波
①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．
②电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．
③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
④v＝λf，f是电磁波的频率．
(3)电磁波的发射
①发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)．
②调制方式
a．调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
b．调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
(4)无线电波的接收
①当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．
②使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调．
(5)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱．
按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
2．相对论
(1)狭义相对论的两个基本假设
①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系．
(2)质速关系
①物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：
m＝.
②物体运动时的质量总要大于静止时的质量m0.
(3)质能关系
用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2.
考点一　光的干涉现象
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
2．亮暗条纹的判断方法
(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹．
(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹．
3．条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．
4．薄膜干涉
(1)形成：如图2所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．
(2)亮、暗条纹的判断
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现亮条纹．
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹．
(3)薄膜干涉的应用
干涉法检查平面如图3所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．
角度1：双缝干涉现象分析
【典例1】（2023·重庆·统考高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（　　）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【变式1】（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）歼20是我国自主研制的第五代战斗机，其优秀的性能受到全世界的关注。歼20光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识，如图甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹；仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示。改变的实验条件可能是（　　）

A．增大单缝和双缝间的距离 B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏的距离 D．将绿光换为紫光
【变式2】（2023·河北沧州·河北省吴桥中学校考模拟预测）某同学用如图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝、的宽度可调，狭缝到屏的距离为。用同一种单色光垂直照射狭缝，实验中在屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　）
A．当光通过狭缝时，只发生干涉现象不发生衍射现象
B．把光屏前移或后移，屏上将不能看到如图乙所示的明暗相间的条纹
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，其他条件不变，屏上中央亮条纹的宽度将增大
D．实验中仅将红光换成蓝光，实验得到的条纹间距增大
角度2：薄膜干涉现象分析
【典例2】（2023·山东·统考高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）

A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【变式1】（2024·河南信阳·信阳高中校考一模）如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上，一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（ ）

A．条纹与边平行
B．乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【变式2】（2022·浙江湖州·统考一模）将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图所示，则（　　）

A．这是光的衍射现象 B．这是光的偏振现象
C．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为梯形 D．若用黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹
考点二　光的衍射和偏振现象
1．对光的衍射的理解
(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别．
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的．
2．单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射 双缝干涉
不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
3.光的干涉和衍射的本质
光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．
4．光的偏振
(1)自然光与偏振光的比较
类别 自然光(非偏振光) 偏振光
光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向
角度1：光的衍射现象分析
【典例3】（多选）（2022·天津·高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
【变式1】（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校联考模拟预测）某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是（ ）
A．甲图属于圆孔衍射
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
【变式2】（多选）（2023·广东梅州·统考三模）以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　）

A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大
C．图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小
D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
角度2：光的偏振现象分析
【典例4】（江苏·高考真题）如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P， A、B 两点光的强度变化情况是：（ ）
A．A、B 均不变 B．A、B 均有变化
C．A 不变，B有变化 D．A 有变化，B不变
【变式1】（2023·山东济南·山东师范大学附中校考模拟预测）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90°
D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
【变式2】（2024·浙江·校联考模拟预测）关于以下四幅图片，说法正确的是（ ）

A．甲图是电子的干涉图样，如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
B．乙图是粒子散射的实验装置，当带荧光屏的显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光
C．丙图是花粉微粒在液体中运动位置的连线，说明花粉中的分子在做无规则热运动
D．丁图是观察自然光的偏振现象实验，将偏振片以光线为轴旋转任意角度，屏亮度不变
考点三　电磁波与相对论
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
2．对电磁波的理解
(1)电磁波是横波．电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图8所示．
图8
(2)电磁波与机械波的比较
名称 项目　　 电磁波 机械波
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速c＝3×108 m/s 在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
是否需要介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
角度1：电磁波
【典例5】（2023·浙江·校联考模拟预测）如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（　　）

A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表
B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号
C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程
【变式1】（2023·湖南邵阳·统考模拟预测）二十世纪中叶以后，移动电话得到了快速发展，到目前为止，我们可以通过移动电话机上网购物、玩游戏、刷抖音、查资料等等，给我们人类的生活带来了便捷与欢乐。有关移动电话的下列说法错误的是（　　）
A．移动电话既能发射电磁波，也能接收电磁波
B．移动电话只能发射电磁波，不能接收电磁波
C．移动电话不仅能利用电磁波传递声音，也能传递图像
D．在加油站一般禁止利用移动电话打电话
【变式2】（2023·四川绵阳·统考模拟预测）下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦总结前人的结果，提出了系统的电磁理论
B．用相机拍摄水中的鱼时，可通过镜头表面的增透膜，以减弱水面反射光的影响
C．凡是做变速运动的电荷都会在空间中产生电磁波，所以人们周围到处是地磁波
D．因为光也是一种电磁波，所以电磁波可以通过光缆传输，但不能通过电缆传播
E．德国科学家赫兹首次用实验证实了电磁波的存在
角度2：相对论
【典例6】（2023·江苏南京·模拟预测）已知μ子低速运动时的平均寿命是3.0微秒，当μ子以高速飞行时，μ子寿命明显变长，可以用来解释这一现象的理论是（　　）
A．相对论 B．黑体辐射 C．原子核衰变 D．物质波
【变式1】（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝相反方向飞行的飞行器中，且，A观察者认为走得最快的时钟是（　　）
A．A时钟 B．B时钟 C．C时钟 D．无法确定
【变式2】（2019·江苏南京·统考二模）如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于”）L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为 。
考点过关
【素质基础练】
一、单选题
1．（2023·广东揭阳·惠来县第一中学校考三模）下列说法正确的是（　　）

A．图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大
B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大
C．图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处
D．图丁为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
2．（2023·江苏镇江·统考三模）如图所示，某种光盘利用“凹槽”、“平面”记录信息，激光照射到“凹槽”会产生极小反射光强，下列说法正确的是（　　）

A．“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成 B．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同
C．激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍 D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同
3．（2023·江苏徐州·校考模拟预测）下列说法错误的是（　　）
A．利用电容传感器可制成麦克风 B．物体受合外力越大，则动量变化越快
C．利用红外传感器可制成商场的自动门 D．牛顿运动定律不适用，则动量守恒定律也不适用
4．（2023·山东·统考二模）在一块平板玻璃上放置一如图所示的薄透镜，在两者之间形成空气膜，现让单色光竖直射向薄透镜，在薄透镜上方向下观察，观察到的现象是（　　）

A．只能看到同颜色的平行反射光
B．平行、等间距的明暗相间的直干涉条纹
C．同心、内密外疏的明暗相间的圆环状干涉条纹
D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则相邻条纹的间距变大
5．（2023·江苏南京·南京师大附中校考模拟预测）如图，观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜才能看见清晰、立体的画面，该现象属于（　　）

A．光的偏振 B．光的衍射 C．光的干涉 D．光的全反射
6．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，以下关于光学知识的叙述中，错误的是（　　）

A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象
B．乙图可用激光监控抽制高强度纤维细丝的粗细，应用的是光的干涉原理
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用了光的全反射
7．（2023·江苏苏州·统考三模）自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉条纹，而窗户玻璃的前后表面反射光则不能形成干涉条纹，这是由于经窗户玻璃前后表面反射的同种色光叠加时（　　）
A．频率差不恒定 B．波长差不恒定 C．相位差不恒定 D．光速差不恒定
8．（2023·山东潍坊·统考三模）关于下列图片所示的现象或解释，说法正确的是（　　）

A．甲图中光学镜头上的增透膜利用的是光的衍射现象
B．乙图为单缝衍射，若仅减弱单色光的强度，中央亮纹变窄
C．丙图中的“泊松亮斑”，是小圆孔衍射形成的图样
D．丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波
9．（多选）（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是（　　）
A．紫外验钞机利用的是紫外线的化学作用
B．X光透视利用的是光的穿透作用
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
10．（多选）（2023·浙江·校联考模拟预测）下列说法正确的是（　　）

A．图甲浸在水中的筷子产生了侧移，而且变粗了，是因为光发生了全反射
B．图乙为泊松亮斑，这个现象证明了光具有波动性
C．对比图丙和图丁两张照片，可知拍摄图丁时相机前可能安装了偏振滤光片
D．物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论不相同的
【能力提高练】
1．（2023·浙江金华·模拟预测）义乌某中学学生用图甲装置进行趣味实验，其原理如图乙所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，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丙所示的同心、内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，现将a、b两束单色光分别进行实验，结果发现同等条件下a光的圆环状干涉条纹平均间距大于b光的间距。下列说法错误的一项是（　　）

A．分别用a、b两束光照射同一光电管阴极时，如果都能发生光电效应，则a光的遏止电压更大
B．如果a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到i态和ii态时产生的，则i态能级能量更大
C．将a、b两束光入射同一单缝衍射装置上，a光对应的中央亮纹的间距更大
D．a光光子动量小于b光光子动量
2．（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）单缝衍射图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝到屏的距离的关系和双缝干涉的条纹宽度关系类似；利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。如图所示，挡光片A固定，挡光片B放置在待测金属棒上端，A、B间形成平直狭缝，激光通过狭缝在光屏上形成衍射图样，在激光波长已知的情况下，通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及变化，进而计算出金属的线膨胀系数。（　　）

A．激光波长越短，其他实验条件不变，中央亮条纹宽度越宽
B．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，中央亮条纹宽度越窄
C．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大
D．狭缝到光屏距离越大，其他实验条件相同，测得的线膨胀系数越大
3．（2023·福建福州·校考模拟预测）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列说法中正确的是（　　）

A．A图中干涉条纹宽度与单缝到双缝的距离有关
B．B图的实验证明了光具有波动性
C．C图发射电路中可以用恒定的电场产生电磁波
D．卢瑟福利用D图的实验发现原子具有核式结构
4．（2023·山东青岛·统考二模）某同学在研究光的衍射现象时，用a、b两种单色光照射同一单缝，在光屏上分别观察到如图甲、乙所示的衍射图样。关于a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　）
A．在水中传播时，b光波长较大
B．在水中传播时，b光的传播速度较大
C．经同一双缝干涉装置发生干涉，a光的干涉条纹间距较小
D．若用a光照射钾金属能发生光电效应，则用b光照射也能发生光电效应
5．（2023·山东济南·统考三模）用a、b两束单色可见光分别照射同一单缝衍射装置，在同一屏幕上得到如图甲（a光）和图乙（b光）所示的图样，下列说法正确的是（　　）
A．在同一介质中，a光的波长大于b光的波长
B．在同一介质中，a光的光速小于b光的光速
C．以相同的人射角从空气斜射入水中，a光的折射角小
D．若用b光照射某金属有光电子逸出，则用a光照射该金属也一定有光电子逸出
6．（2023·天津南开·南开中学校考模拟预测）关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是（　　）

A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大
D．丁实验中，适当减小单缝的宽度，中央条纹会变宽
7．（多选）（2023·湖北·模拟预测）在光的特性研究中，下列实验现象和原理的说法正确的是（　　）

A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（入射角i<90°）后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
D．图丁是用干涉法检测工件表面平滑程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是向下凹的
8．（多选）（2023·福建厦门·厦门一中校考一模）关于下列四幅图的说法正确的是（　　）

A．图甲中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着摆动起来，B摆的振动周期最大
B．图乙为某金属在光的照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像。若用频率分别为和的两种单色光同时照射该金属，能使该金属发生光电效应
C．图丙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度
D．图丁所示为双缝干涉示意图，挡板到屏的间距越大，相邻亮条纹间距越大
9．（2023·天津西青·天津市西青区杨柳青第一中学校考模拟预测）图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（　　）

A．入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少
B．MN之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少
C．P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的
D．P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的
10．（2023·浙江杭州·校联考二模）如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，BC一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（　　）

A．条纹与AD边平行
B．看到的条纹是由薄玻璃板ABCD的上下两个界面的反射光叠加而成的
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向AD侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【高考通关练】
1．（2023·北京·统考高考真题）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ）
A．偏振现象 B．衍射现象 C．干涉现象 D．全反射现象
2．（2023·江苏·统考高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）

A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
3．（2022·北京·高考真题）下列现象能说明光是横波的是（ ）
A．光的衍射现象 B．光的折射现象
C．光的偏振现象 D．光的干涉现象
4．（多选）（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．图1中的对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
5．（多选）（2022·山东·统考高考真题）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（　　）
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题39　　光的波动性　电磁波和相对论
题型 选择题 命题趋势和备考策略
高考考点 双缝干涉现象的理解与现象分析；薄膜干涉现象的理解与分析；光的衍射现象分析；光的偏振现象分析 【命题规律】近3年新高考卷对于本节内容考查共计14次，主要考查： （1）双缝干涉、薄膜干涉现象的理解与分析； （2）光的衍射现象分析； （3）光的偏振现象分析； 【备考策略】熟练记忆并区分干涉现象图样与衍射现象图样的差别，掌握双缝干涉条纹间距的计算方法；掌握薄膜干涉现象在生活中的应用； 【命题预测】本节内容较为简单，一些简单的物理现象的理解与分析，在高考题中往往以简单题的形式出现，2024年的高考卷中出现，考生是必须要掌握的，不能丢分，需要考生牢记。
新高考 2023 重庆卷2题、北京卷2题、山东卷5题、江苏卷6题、浙江卷15题
2022 天津卷7题、北京卷2题、浙江卷4题、山东卷10题
2021 福建卷5题、江苏卷6题、湖北卷5题、山东卷7题、浙江卷16题
【导航窗口】
知识梳理
一、光的干涉、衍射和偏振 2
二、电磁波和相对论 2
考点突破
考点一　光的干涉现象 3
角度1：双缝干涉现象分析 5
角度2：薄膜干涉现象分析 7
考点二　光的衍射和偏振现象 8
角度1：光的衍射现象分析 9
角度2：光的偏振现象分析 12
考点三　电磁波与相对论 14
角度1：电磁波 14
角度2：相对论 16
考点过关
【素质基础练】 17
【能力提高练】 22
【高考通关练】 29
考点过关
一、光的干涉、衍射和偏振
1．光的干涉
(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．
(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．
(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹．
2．光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．
3．光的偏振
(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．
(3)偏振光的形成
①让自然光通过偏振片形成偏振光．
②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．
(4)光的偏振现象说明光是一种横波．
二、电磁波和相对论
1．电磁场、电磁波、电磁波谱
(1)麦克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．
(2)电磁波
①电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．
②电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．
③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．
④v＝λf，f是电磁波的频率．
(3)电磁波的发射
①发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)．
②调制方式
a．调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．
b．调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．
(4)无线电波的接收
①当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．
②使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，能够调谐的接收电路叫做调谐电路．
③从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调．
(5)电磁波谱：按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱．
按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．
2．相对论
(1)狭义相对论的两个基本假设
①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的．
②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系．
(2)质速关系
①物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v运动时的质量m与静止时的质量m0之间有如下关系：
m＝.
②物体运动时的质量总要大于静止时的质量m0.
(3)质能关系
用m表示物体的质量，E表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E＝mc2.
考点一　光的干涉现象
1．双缝干涉
(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．
(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹．
2．亮暗条纹的判断方法
(1)如图所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)时，光屏上出现亮条纹．
(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)时，光屏上出现暗条纹．
3．条纹间距：Δx＝λ，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长．
4．薄膜干涉
(1)形成：如图2所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．
(2)亮、暗条纹的判断
①在P1、P2处，两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于波长的整数倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出现亮条纹．
②在Q处，两列反射回来的光波的路程差Δr等于半波长的奇数倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹．
(3)薄膜干涉的应用
干涉法检查平面如图3所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲．
角度1：双缝干涉现象分析
【典例1】（2023·重庆·统考高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（　　）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【答案】D
【详解】A．根据相邻两条亮条纹的间距计算公式
由此可知，故A错误；
B．根据折射定律，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则
根据光在介质中的传播速度与折射率的关系，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；
C．在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；
D．根据临界角与折射率的关系，可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
故选D。
【变式1】（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）歼20是我国自主研制的第五代战斗机，其优秀的性能受到全世界的关注。歼20光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识，如图甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹；仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示。改变的实验条件可能是（　　）

A．增大单缝和双缝间的距离 B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏的距离 D．将绿光换为紫光
【答案】B
【详解】根据乙图和丙图可知条纹间距变大，根据条纹间距公式可知，条纹间距变大，可能是改用了波长较长的光，也有可能是增大了双缝到光屏的距离L，也有可能减小了双缝间的距离d；
A．条纹间距与光源到双缝的距离无关，故A错误；
B．双缝间的距离d减小，则条纹间距变大，故B正确；
C．双缝到光屏的距离L减小，则条纹间距变小，故C错误；
D．绿光的波长大于紫光，则条纹间距变小，故D错误。
故选B。
【变式2】（2023·河北沧州·河北省吴桥中学校考模拟预测）某同学用如图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝、的宽度可调，狭缝到屏的距离为。用同一种单色光垂直照射狭缝，实验中在屏上得到了如图乙所示的图样。下列说法正确的是（　　）
A．当光通过狭缝时，只发生干涉现象不发生衍射现象
B．把光屏前移或后移，屏上将不能看到如图乙所示的明暗相间的条纹
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，其他条件不变，屏上中央亮条纹的宽度将增大
D．实验中仅将红光换成蓝光，实验得到的条纹间距增大
【答案】C
【详解】A．当光通过狭缝时，也发生了衍射现象，故A错误；
B．把光屏前移或后移，改变双缝到屏距离，屏上能看到如图乙所示的明暗相间的条纹，故B错误；
C．遮住一条狭缝，使另一条狭缝的宽度减小，衍射范围增大，屏上中央亮条纹的宽度将增大，故C正确；
D．实验中仅将红光换成蓝光，波长减小，由可知，实验得到的条纹间距减小，故D错误。
故选C。
角度2：薄膜干涉现象分析
【典例2】（2023·山东·统考高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）

A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【答案】A
【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
故选A。
【变式1】（2024·河南信阳·信阳高中校考一模）如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上，一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（ ）

A．条纹与边平行
B．乙图弯曲条纹表示下方待测板在该处有凹陷
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【答案】D
【详解】A．设薄膜厚度为d，薄膜干涉的光程，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与AD边平行，故A错误；
B．根据薄膜干涉的产生原理可知，表示该出有突起，故B错误；
C．如果用手用力捏右侧三层，根据
可知条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，所以条纹向着劈尖移动，故C错误；
D．看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；说明薄片的厚度越厚，故D正确。
故选D。
【变式2】（2022·浙江湖州·统考一模）将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察到彩色条纹，如图所示，则（　　）

A．这是光的衍射现象 B．这是光的偏振现象
C．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为梯形 D．若用黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹
【答案】D
【详解】AB．铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，观察到彩色条纹，是薄膜干涉现象，故AB错误；
C．由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，因表面张力的原因，侧截面是一个圆滑的曲面，不是梯形，故C错误；
D．黄光照射，将看到上疏下密的黄色横条纹，故D正确。
故选D。
考点二　光的衍射和偏振现象
1．对光的衍射的理解
(1)干涉和衍射是波的特征，波长越长，干涉和衍射现象越明显．在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别．
(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的．
2．单缝衍射与双缝干涉的比较
单缝衍射 双缝干涉
不同点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等
条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距
亮度情况 中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等
相同点 干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹
3.光的干涉和衍射的本质
光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．
4．光的偏振
(1)自然光与偏振光的比较
类别 自然光(非偏振光) 偏振光
光的 来源 从普通光源发出的光 自然光通过起偏器后的光
光的振动方向 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿任意方向，且沿各个方向振动的光的强度相同 在垂直于光的传播方向的平面内，光振动沿特定方向
角度1：光的衍射现象分析
【典例3】（多选）（2022·天津·高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显
C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高
D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大
【答案】BD
【详解】由图中a、b两单色光在电磁波谱中的位置，判断出a光的波长大于b光的波长，a光的频率小于b光的频率。
A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件
可知产生a光的能级能量差小，故A错误；
B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，a光的衍射现象更明显，故B正确；
C．在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程，可知a光的遏止电压低，故C错误；
D．a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或暗纹的中心间距，可知a光的干涉条纹间距大，故D正确。
故选BD。
【变式1】（2023·重庆万州·重庆市万州第二高级中学校联考模拟预测）某研究性学习小组用激光束照射圆孔和不透明圆板后，分别得到如图甲、乙所示的图样，则下列说法错误的是（ ）
A．甲图属于圆孔衍射
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，后来泊松发现圆板中心的确有这个亮斑
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里
【答案】B
【详解】A．根据衍射条纹的特点可知甲图属于圆孔衍射，故A正确；
B．乙图的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出这个亮斑，但泊松认为这是非常荒谬的，后来菲涅耳与阿拉果发现圆板中心有这个亮斑，故B错误；
C．不管是圆孔衍射还是圆盘衍射，影像的边缘轮廓都是模糊不清的，故C正确；
D．发生圆孔衍射时，圆形光环的图样半径远大于圆孔的半径，即光绕到障碍物的影子里，故D正确。
本题选择错误选项；
故选B。
【变式2】（多选）（2023·广东梅州·统考三模）以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（　　）

A．由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B．图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离增大
C．图丙中，若将薄片向右移动，条纹间距将变小
D．图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
【答案】BC
【详解】A．对于受迫振动，当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振幅最大，故A错误；
B．图乙中，根据，若只将光源由蓝色光改为绿色光，波长增大，则两相邻亮条纹间距离增大，故B正确；
C．图丙中，当将薄片向右移动时，同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，故C正确；
D．图丁中，当M固定不动，将N缓慢转动的过程中，M、N的透振方向变为相互垂直，此时光屏P上光的亮度最暗，故D错误。
故选BC。
角度2：光的偏振现象分析
【典例4】（江苏·高考真题）如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧。旋转偏振片P， A、B 两点光的强度变化情况是：（ ）
A．A、B 均不变 B．A、B 均有变化
C．A 不变，B有变化 D．A 有变化，B不变
【答案】C
【详解】白炽灯的光线沿各个方向的都有，旋转偏振片P，A点光的强度不会变化；
而偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽，旋转偏振片P，PQ放置的方向不同，通过P的光线有一部分不能通过Q，所以通过Q的光线在B点强度会发生变化。
选项C正确，ABD错误。
故选C。
【变式1】（2023·山东济南·山东师范大学附中校考模拟预测）关于以下四个示意图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图为双缝干涉示意图，可以用白炽灯直接照射双缝，在屏上可以得到等宽、等亮的干涉条纹
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变厚
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转90°，条纹不会跟着顺时针旋转90°
D．图丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
【答案】CD
【详解】A．甲图为双缝干涉示意图，如果用白炽灯直接照射双缝，可知白炽灯光是由多种单色光组成，各单色光的波长不同，由双缝干涉条纹间距公式可知，不同波长的光，产生的条纹间距不同，因此会产生彩色条纹，在屏上不可以得到等宽、等亮的干涉条纹，故A错误；
B．图乙所示用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到的明暗相间的干涉条纹，条纹间距越来越大，说明该区域薄膜厚度一定沿x轴正方向逐渐变薄，故B错误；
C．丙图为肥皂泡薄膜干涉示意图，将框架顺时针旋转，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，条纹不会跟着顺时针旋转，故C正确；
D．图丁为泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正确。
故选CD。
【变式2】（2024·浙江·校联考模拟预测）关于以下四幅图片，说法正确的是（ ）

A．甲图是电子的干涉图样，如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
B．乙图是粒子散射的实验装置，当带荧光屏的显微镜放在D位置时，荧光屏上观察到大量闪光
C．丙图是花粉微粒在液体中运动位置的连线，说明花粉中的分子在做无规则热运动
D．丁图是观察自然光的偏振现象实验，将偏振片以光线为轴旋转任意角度，屏亮度不变
【答案】AD
【详解】A．甲图是电子的干涉图样，电子具有波粒二象性，即使是一个一个发射的，也会得到干涉图样，故A正确；
B．乙图是粒子散射的实验装置，当带荧光屏的显微镜放在D位置时，荧光屏上将观察到极少量的闪光，因为金原子的原子核非常小，所以大部分粒子将穿过金箔沿原方向前进，少部分发生偏转，极少部分会被弹回，故B错误；
C．丙图是花粉微粒在液体中运动位置的连线，花粉微粒的无规则运动是大量液体分子对微粒的撞击不平衡导致的，故C错误；
D．丁图是观察自然光的偏振现象实验，自然光包含了沿着各个方向的偏振光，所以将偏振片以光线为轴旋转任意角度，穿过偏振片的光的偏振方向变了，但屏的亮度不变，故D正确。
故选AD。
考点三　电磁波与相对论
1．对麦克斯韦电磁场理论的理解
2．对电磁波的理解
(1)电磁波是横波．电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直，如图8所示．
图8
(2)电磁波与机械波的比较
名称 项目　　 电磁波 机械波
产生 由周期性变化的电场、磁场产生 由质点(波源)的振动产生
波的特点 横波 纵波或横波
波速 在真空中等于光速c＝3×108 m/s 在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s)
是否需要介质 不需要介质(在真空中仍可传播) 必须有介质(真空中不能传播)
能量传播 电磁能 机械能
角度1：电磁波
【典例5】（2023·浙江·校联考模拟预测）如图所示为一种新型的发令枪，由闪光发令元件，模拟枪声电路，同步控制电路，扬声器及电源等电子元部件组成。发令裁判扣动扳机，发令枪同时发出清晰的激光信号和声音信号，可以很好取代传统发令枪产生的烟雾污染，由以上信息可以判断（　　）

A．计时裁判听到枪声后立即按下计时表
B．扬声器的工作原理是将声音信号转换成电信号
C．发令枪产生的光信号和声信号的信息载体都是横波
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程
【答案】D
【详解】A．计时裁判应看到激光信号立即按下计时表，故A错误；
B．扬声器的工作原理是将电信号转换成声音信号，故B错误；
C．发令枪产生的光信号的信息载体是横波，发令枪产生的声信号的信息载体都是纵波，故C错误；
D．发令枪传递信息的过程也是能量传递的过程，故D正确。
故选D。
【变式1】（2023·湖南邵阳·统考模拟预测）二十世纪中叶以后，移动电话得到了快速发展，到目前为止，我们可以通过移动电话机上网购物、玩游戏、刷抖音、查资料等等，给我们人类的生活带来了便捷与欢乐。有关移动电话的下列说法错误的是（　　）
A．移动电话既能发射电磁波，也能接收电磁波
B．移动电话只能发射电磁波，不能接收电磁波
C．移动电话不仅能利用电磁波传递声音，也能传递图像
D．在加油站一般禁止利用移动电话打电话
【答案】B
【详解】AB．移动电话既能发射电磁波，也能接收电磁波，选项A正确，B错误；
C．移动电话不仅能利用电磁波传递声音，也能传递图像，选项C正确；
D．为安全起见，在加油站一般禁止利用移动电话打电话，选项D正确。
此题选择错误选项，故选B。
【变式2】（2023·四川绵阳·统考模拟预测）下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦总结前人的结果，提出了系统的电磁理论
B．用相机拍摄水中的鱼时，可通过镜头表面的增透膜，以减弱水面反射光的影响
C．凡是做变速运动的电荷都会在空间中产生电磁波，所以人们周围到处是地磁波
D．因为光也是一种电磁波，所以电磁波可以通过光缆传输，但不能通过电缆传播
E．德国科学家赫兹首次用实验证实了电磁波的存在
【答案】ACE
【详解】A．麦克斯韦总结前人的结果，提出了系统的电磁理论，故A正确；
B．用相机拍摄水中的鱼时，可通过镜头表面装一个偏振片，以减弱水面反射光的影响，故B错误；
C．凡是做变速运动的电荷都会在空间中产生电磁波，所以人们周围到处是地磁波，故C正确；
D．因为光也是一种电磁波，所以电磁波可以通过光缆传输，可以通过电缆传播，故D错误；
E．德国科学家赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故E正确。
故选ACE。
角度2：相对论
【典例6】（2023·江苏南京·模拟预测）已知μ子低速运动时的平均寿命是3.0微秒，当μ子以高速飞行时，μ子寿命明显变长，可以用来解释这一现象的理论是（　　）
A．相对论 B．黑体辐射 C．原子核衰变 D．物质波
【答案】A
【详解】根据相对论时空观可得，μ子以高速飞行时，平均寿命
故选A。
【变式1】（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）A、B、C是三个完全相同的时钟，A放在地面上，B、C分别放在以速度和朝相反方向飞行的飞行器中，且，A观察者认为走得最快的时钟是（　　）
A．A时钟 B．B时钟 C．C时钟 D．无法确定
【答案】A
【详解】根据公式可知，相对于观察者的速度v越小，其上的时间进程越快，地面上的钟A的速度v=0，它所记录的两事件的时间间隔最大，即地面上的钟走得最快。
故选A。
【变式2】（2019·江苏南京·统考二模）如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v（v接近光速c）。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于”）L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为 。
【答案】 大于 c
【详解】[1]根据可知，L0为在相对静止参考系中的长度，L为在相对运动参考系中的长度，地面上测得它们相距为L，是以高速飞船为参考系，而A测得的长度为以静止参考系的长度大于L；
[2]根据光速不变原理，则A测得该信号的速度为c。
考点过关
【素质基础练】
一、单选题
1．（2023·广东揭阳·惠来县第一中学校考三模）下列说法正确的是（　　）

A．图甲表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率增大
B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的大
C．图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处
D．图丁为光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样
【答案】D
【详解】A．图甲表示声源远离观察者时，根据多普勒效应可知观察者接收到的声音频率减小，故A错误；
B．图乙光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小，故B错误；
C．图丙检验工件平整度的操作中，明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，则P为凹处，同理可知Q为凸处，故C错误；
D．光照射到不透明圆盘上，后面会出现一亮斑，这亮斑称为泊松亮斑，图丁为在圆盘后得到的衍射图样，故D正确。
故选D。
2．（2023·江苏镇江·统考三模）如图所示，某种光盘利用“凹槽”、“平面”记录信息，激光照射到“凹槽”会产生极小反射光强，下列说法正确的是（　　）

A．“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成 B．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同
C．激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍 D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同
【答案】D
【详解】A．“凹槽”产生极小光强是由于由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，是干涉现象形成，故A错误；
B．“凹槽”中有透明介质，光的速度小于真空中速度，“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同，故B错误；
C．由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，考虑到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍应该为激光束半波长的奇数倍，故C错误；
D．“凹槽”反射光与“平面”反射光是同种类型的光，频率相同，故D正确。
故选D。
3．（2023·江苏徐州·校考模拟预测）下列说法错误的是（　　）
A．利用电容传感器可制成麦克风 B．物体受合外力越大，则动量变化越快
C．利用红外传感器可制成商场的自动门 D．牛顿运动定律不适用，则动量守恒定律也不适用
【答案】D
【详解】A．利用电容传感器可制成麦克风，人对着话筒讲话时，振动膜前后振动，电容器两板间的距离发生变化，电容器的电容变化，将声信号转化为电信号，故A正确；
B．由动量定理得，物体所受合外力越大，动量的变化率越大，即动量变化越快，故B正确；
C．红外线是一种不可见光，人体可以向外界释放红外线，感应装置接收到红外线后，可以开门，利用红外传感器可制成商场的自动门，故C正确；
D．牛顿运动定律只适用于宏观物体的低速运动，不适用于微观物体的高速运动。而动量守恒定律既适用于宏观物体的低速运动，也适用于微观物体的高速运动，故D错误。
本题选择错误选项；
故选D。
4．（2023·山东·统考二模）在一块平板玻璃上放置一如图所示的薄透镜，在两者之间形成空气膜，现让单色光竖直射向薄透镜，在薄透镜上方向下观察，观察到的现象是（　　）

A．只能看到同颜色的平行反射光
B．平行、等间距的明暗相间的直干涉条纹
C．同心、内密外疏的明暗相间的圆环状干涉条纹
D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则相邻条纹的间距变大
【答案】D
【详解】ABC．设形成空气膜的倾角为，相邻亮条纹的间距为根据几何关系可知
由于倾角保持不变，则观察到的现象是：同心、等间距的明暗相间的圆环状干涉条纹，故ABC错误；
D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则形成空气膜的倾角减小，根据，可知相邻条纹的间距变大，故D正确。
故选D。
5．（2023·江苏南京·南京师大附中校考模拟预测）如图，观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜才能看见清晰、立体的画面，该现象属于（　　）

A．光的偏振 B．光的衍射 C．光的干涉 D．光的全反射
【答案】A
【详解】观看3D电影时需要佩戴特殊的眼镜才能看见清晰、立体的画面，该现象属于光的偏振。
故选A。
6．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，以下关于光学知识的叙述中，错误的是（　　）

A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象
B．乙图可用激光监控抽制高强度纤维细丝的粗细，应用的是光的干涉原理
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用了光的全反射
【答案】B
【详解】A．甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象，选项A正确；
B．由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，选项B错误；
C．丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，选项C正确；
D．丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光像信号，是利用光的全反射，选项D正确。
本题选错误项，故选B。
7．（2023·江苏苏州·统考三模）自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉条纹，而窗户玻璃的前后表面反射光则不能形成干涉条纹，这是由于经窗户玻璃前后表面反射的同种色光叠加时（　　）
A．频率差不恒定 B．波长差不恒定 C．相位差不恒定 D．光速差不恒定
【答案】C
【详解】形成稳定干涉条纹的条件是频率相同、相位差相同、振动方向相同，依题意经玻璃窗的前后表面反射的同种色光叠加时频率不变且振动方向相同，所以不能形成干涉条纹的原因是相位差不恒定。
故选C。
8．（2023·山东潍坊·统考三模）关于下列图片所示的现象或解释，说法正确的是（　　）

A．甲图中光学镜头上的增透膜利用的是光的衍射现象
B．乙图为单缝衍射，若仅减弱单色光的强度，中央亮纹变窄
C．丙图中的“泊松亮斑”，是小圆孔衍射形成的图样
D．丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波
【答案】D
【详解】A．甲图中光学镜头上的增透膜利用的是光的干涉现象，选项A错误；
B．乙图为单缝衍射，若仅减弱单色光的强度，因波长不变，则中央亮纹宽度不变，选项B错误；
C．丙图中的“泊松亮斑”，是小圆板衍射形成的图样，选项C错误；
D．丁图是利用偏振眼镜观看立体电影，说明光是横波，选项D正确。
故选D。
9．（多选）（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，正确的是（　　）
A．紫外验钞机利用的是紫外线的化学作用
B．X光透视利用的是光的穿透作用
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有极强的穿透能力
D．红外遥感技术利用了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
【答案】BCD
【详解】A．紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫外线的荧光效应，故A错误；
B．X射线具有较强的穿透能力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，故B正确；
C．γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就是利用这个原理，故C正确；
D．一切物体都在不停地辐射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，故D正确。
故选BCD。
10．（多选）（2023·浙江·校联考模拟预测）下列说法正确的是（　　）

A．图甲浸在水中的筷子产生了侧移，而且变粗了，是因为光发生了全反射
B．图乙为泊松亮斑，这个现象证明了光具有波动性
C．对比图丙和图丁两张照片，可知拍摄图丁时相机前可能安装了偏振滤光片
D．物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论不相同的
【答案】BCD
【详解】A．图甲浸在水中的筷子产生了侧移，而且变粗了，是因为光发生了折射，故A错误；
B．衍射是波特有的一种现象，图乙为泊松亮斑，属于衍射现象，这个现象证明了光具有波动性，故B正确；
C．对比图丙和图丁两张照片，可知拍摄图丁时相机前可能安装了偏振滤光片，让它的透振方向和玻璃表面的反射光的偏转方向垂直，能有效滤除反射光，拍摄得到的车内景象更为清晰，故C正确；
D．物体在以接近光速运动时所遵从的规律，有些是与牛顿力学的结论不相同的，故D正确。
故选BCD。
【能力提高练】
1．（2023·浙江金华·模拟预测）义乌某中学学生用图甲装置进行趣味实验，其原理如图乙所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，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丙所示的同心、内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，现将a、b两束单色光分别进行实验，结果发现同等条件下a光的圆环状干涉条纹平均间距大于b光的间距。下列说法错误的一项是（　　）

A．分别用a、b两束光照射同一光电管阴极时，如果都能发生光电效应，则a光的遏止电压更大
B．如果a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到i态和ii态时产生的，则i态能级能量更大
C．将a、b两束光入射同一单缝衍射装置上，a光对应的中央亮纹的间距更大
D．a光光子动量小于b光光子动量
【答案】A
【详解】同等条件下a光的圆环状干涉条纹平均间距大于b光的间距，则a光的波长大于b光的波长，a光的频率小于b光的频率。
A．分别用a、b两束光照射同一光电管阴极时，如果都能发生光电效应，根据光电效应方程，由于a光的频率小，所以a光的遏止电压更小，故A错误；
B．如果a、b两束光是由处在同一激发态的原子跃迁到i态和ii态时产生的，根据能级跃迁规律可知i态能级能量更大，故B正确；
C．将a、b两束光入射同一单缝衍射装置上，由于a光的波长大于b光的波长，a光对应的中央亮纹的间距更大，故C正确；
D．根据，可知a光光子动量小于b光光子动量，故D正确；
本题选择错误选项；
故选A。
2．（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）单缝衍射图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝到屏的距离的关系和双缝干涉的条纹宽度关系类似；利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。如图所示，挡光片A固定，挡光片B放置在待测金属棒上端，A、B间形成平直狭缝，激光通过狭缝在光屏上形成衍射图样，在激光波长已知的情况下，通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及变化，进而计算出金属的线膨胀系数。（　　）

A．激光波长越短，其他实验条件不变，中央亮条纹宽度越宽
B．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，中央亮条纹宽度越窄
C．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大
D．狭缝到光屏距离越大，其他实验条件相同，测得的线膨胀系数越大
【答案】C
【详解】A．对比双缝干涉相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系公式
可得单缝衍射中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系为，激光波长变短，其他条件不变，则中央聊条纹宽度变窄，故A错误；
B．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，则单缝距离d越小，中央亮条纹宽度越宽，故B错误；
C. ．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明单缝的距离变化大，即金属膨胀量越大，故C正确；
D．金属的线膨胀系数属于金属的特有属性，与实验装置无关，故D错误。
故选C。
3．（2023·福建福州·校考模拟预测）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列说法中正确的是（　　）

A．A图中干涉条纹宽度与单缝到双缝的距离有关
B．B图的实验证明了光具有波动性
C．C图发射电路中可以用恒定的电场产生电磁波
D．卢瑟福利用D图的实验发现原子具有核式结构
【答案】D
【详解】A．双缝干涉条纹间距表达式为，干涉条纹宽度与双缝到屏的距离有关，故A错误；
B．B图是光电效应实验，说明光具有粒子性，故B错误；
C．C图是有关电磁波的发射和接受的实验，恒定电场不能产生磁场，所以不能形成电磁波，故C错误；
D．D图是粒子的散射实验，该实验证明了原子具有核式结构，故D正确。
故选D。
4．（2023·山东青岛·统考二模）某同学在研究光的衍射现象时，用a、b两种单色光照射同一单缝，在光屏上分别观察到如图甲、乙所示的衍射图样。关于a、b两种单色光，下列说法正确的是（　　）
A．在水中传播时，b光波长较大
B．在水中传播时，b光的传播速度较大
C．经同一双缝干涉装置发生干涉，a光的干涉条纹间距较小
D．若用a光照射钾金属能发生光电效应，则用b光照射也能发生光电效应
【答案】D
【详解】A．在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，会发生明显的衍射现象，由题图可知甲图衍射现象更明显，故在真空中a光波长更长，即，在水中传播时，a光波长较大，A错误；
B．因为，故折射率，由可知，在水中a光的传播速度较大，B错误；
C．由，可知经同一双缝干涉装置后a光的条纹间距较大，C错误；
D．因为，则，若用a光照射钾金属能发生光电效应，则用b光照射也能发生光电效应，D正确。
故选D。
5．（2023·山东济南·统考三模）用a、b两束单色可见光分别照射同一单缝衍射装置，在同一屏幕上得到如图甲（a光）和图乙（b光）所示的图样，下列说法正确的是（　　）
A．在同一介质中，a光的波长大于b光的波长
B．在同一介质中，a光的光速小于b光的光速
C．以相同的人射角从空气斜射入水中，a光的折射角小
D．若用b光照射某金属有光电子逸出，则用a光照射该金属也一定有光电子逸出
【答案】A
【详解】A．由于甲、乙是由同一条单缝衍射而形成的图样，由于波长越短中央条纹的宽度越小，由图可知，，故A正确；
BC．对于同一介质，波长越长的单色光频率越小，折射率越小，即
故以相同的人射角从空气斜射入水中，a光的折射角大，根据可得，故BC错误；
D．根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于金属的极限频率时才发生光电效应现象，由于a光的频率小于b光，故用b光照射某金属有光电子逸出，则用a光照射该金属也不一定有光电子逸出，故D错误。
故选A。
6．（2023·天津南开·南开中学校考模拟预测）关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是（　　）

A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大
D．丁实验中，适当减小单缝的宽度，中央条纹会变宽
【答案】D
【详解】A．甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；
B．甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B错误；
C．根据干涉条纹间距公式，丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，频率越短，故C错误；
D．丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，若减小单缝的宽度，中央条纹会变宽，故D正确。
故选D。
7．（多选）（2023·湖北·模拟预测）在光的特性研究中，下列实验现象和原理的说法正确的是（　　）

A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（入射角i<90°）后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
D．图丁是用干涉法检测工件表面平滑程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是向下凹的
【答案】ACD
【详解】A．图甲中a束光折射角大，折射率小，根据传播速度与折射率的关系可知，a束光在水珠中的传播速度大，故A正确；
B．图乙中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i<90°，bb′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，所以始终有光线从bb′面射出，故B错误；
C．图丙中，照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，则P点处一定是暗条纹，故C正确；
D．图丁中的干涉条纹是光在样板下表面反射光和被检测平面上表面反射光形成稳定干涉，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是向下凹的，故D正确。
故选ACD。
8．（多选）（2023·福建厦门·厦门一中校考一模）关于下列四幅图的说法正确的是（　　）

A．图甲中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着摆动起来，B摆的振动周期最大
B．图乙为某金属在光的照射下，光电子最大初动能与入射光频率的关系图像。若用频率分别为和的两种单色光同时照射该金属，能使该金属发生光电效应
C．图丙是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度
D．图丁所示为双缝干涉示意图，挡板到屏的间距越大，相邻亮条纹间距越大
【答案】CD
【详解】A．图甲中，使摆球A先摆动，摆球B、C接着摆动起来，B、C受迫振动，B、C振动周期等于驱动力周期，即等于A的固有周期，故A、B、C的振动周期相等，故A错误；
B．由图乙可知，该金属的极限频率是，只有当入射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，若用频率分别为和的两种单色光同时照射该金属，不能使该金属发生光电效应，故B错误；
C．复色光进入水珠后，可知b光的偏折较大，b光的的折射率较大，根据
可知a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度，故C正确；
D．根据双缝干涉条纹间距公式，可知挡板到屏的间距越大，相邻亮条纹间距越大，故D正确。
故选CD。
9．（2023·天津西青·天津市西青区杨柳青第一中学校考模拟预测）图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（　　）

A．入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少
B．MN之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少
C．P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的
D．P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的
【答案】AC
【详解】A．根据光的干涉特点可知，入射光的波长越长，相邻干涉条纹的距离越大，即乙图观察到的条数越少。故A正确；
B．发生薄膜干涉时，相邻明条纹间的空气层的厚度差为，MN之间垫块的高度越高，空气层的夹角越大，所以相邻明条纹之间的距离变小，干涉条纹的条数越多。故B错误；
CD．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的。故C正确；D错误。
故选AC。
10．（2023·浙江杭州·校联考二模）如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，BC一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（　　）

A．条纹与AD边平行
B．看到的条纹是由薄玻璃板ABCD的上下两个界面的反射光叠加而成的
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向AD侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【答案】AD
【详解】A、薄膜干涉的光程Δs=2d（d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与AD边平行，故A正确；
B、根据薄膜干涉的产生原理可知，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，故B错误；
C.如果用手用力捏右侧三层，根据可知条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，所以条纹向着劈尖移动，故C错误；
D、看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密，说明薄片的厚度越厚，故D正确。
故选AD。
【高考通关练】
1．（2023·北京·统考高考真题）阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的（ ）
A．偏振现象 B．衍射现象 C．干涉现象 D．全反射现象
【答案】C
【详解】阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的薄膜干涉现象。
故选C。
2．（2023·江苏·统考高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（ ）

A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有
由题图知x乙 = 2x甲，则
故选B。
3．（2022·北京·高考真题）下列现象能说明光是横波的是（ ）
A．光的衍射现象 B．光的折射现象
C．光的偏振现象 D．光的干涉现象
【答案】C
【详解】光的偏振现象能说明光是横波。
故选C。
4．（多选）（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　）
A．图1中的对应的是Ⅰ
B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
【答案】CD
【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光I的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。
A．可知，图1中的对应的是可见光Ⅱ，故A错误；
B．由公式有，干涉条纹间距为，由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B错误；
C．根据题意，由公式可得，光子动量为，可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；
D．根据光电效应方程及动能定理可得，可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。
故选CD。
5．（多选）（2022·山东·统考高考真题）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（　　）
A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射
B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大
C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹
【答案】ACD
【详解】A．由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；
B．狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；
C．根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；
D．照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。
故选ACD。
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