资源简介

光的干涉、衍射和偏振　检测试题
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.如图所示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片,通过右侧镜片可看见屏幕上的内容,而通过左侧镜片则看到一片黑,其原因是(　　)
A.左侧镜片上涂有增反膜
B.右侧镜片上涂有增透膜
C.光通过左侧镜片时发生了全反射
D.左侧镜片的偏振方向与屏幕发出光的振动方向垂直
【答案】 D
【解析】 3D眼镜的2个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片,由于题图中电脑显示屏发出的偏振光的振动方向与左侧眼镜镜片的偏振方向垂直,所以没有光穿过左侧眼镜,故看到一片黑,并不是左侧镜片上涂有增反膜或增透膜,也不是光通过左侧镜片时发生了全反射,故A、B、C错误,D正确。
2.关于光现象,下列说法正确的是(　　)
A.为了增加光的透射,通常在摄像机的镜头表面镀一层特定厚度的薄膜,这是利用了光的干涉
B.光照射到不透明圆盘后,在圆盘阴影中心出现一个亮斑,这是光的偏振现象
C.在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,银幕上的图像才清晰,这副眼镜利用了光的全反射
D.用光导纤维传输载有声音、图像以及各种数字信号的信息,这是利用了光的衍射
【答案】 A
【解析】 为了增加光的透射,通常在摄像机的镜头表面镀一层特定厚度的薄膜,这是薄膜干涉现象,利用了光的干涉,故A正确;光照射到不透明圆盘后,在圆盘阴影中心出现一个亮斑,这是光的衍射现象,故B错误;在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,银幕上的图像才清晰,这副眼镜利用了光的偏振原理,故C错误;用光导纤维传输载有声音、图像以及各种数字信号的信息,这是利用了光的全反射,故D错误。
3.对如图所示的图片、示意图或实验装置图,下列判断正确的是(　　)
A.图甲是小孔衍射的图样,也被称为“泊松亮斑”
B.图乙是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度,它是由于光在被检测玻璃板的上下表面反射后叠加的结果
C.图丙是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍,则P处是亮条纹
D.图丁是薄膜干涉现象的实验装置图,在肥皂膜上,出现竖直干涉条纹
【答案】 C
【解析】 题图甲是小孔衍射的图样,而“泊松亮斑”是圆板衍射,故A错误;题图乙是薄膜干涉的应用,用来检测平面的平整程度,它是由于光在被检测玻璃板的上表面和标准样板的下表面反射后叠加的结果,故B错误;题图丙是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍,两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷在P点相遇,振动加强,P处形成亮条纹,故C正确;题图丁是薄膜干涉现象的实验装置图,在肥皂膜上,出现水平干涉条纹,故D错误。
4.如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,O点出现中央亮条纹,光屏上的P点到双缝的距离之差r2-r1=,已知真空中的光速为c,从O点向上数,P点应出现(　　)
A.第一条亮条纹 B.第三条亮条纹
C.第二条暗条纹 D.第四条暗条纹
【答案】 C
【解析】 由题意可知单色光的波长为λ=,则有r2-r1==3×,可知P点应出现第二条暗条纹,故选C。
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共 24分。全部选对的得 6分,选对但不全的得 3分,有选错的得0分。
5.激光的诞生是一件大事,它使得人类获得了极其理想的、自然界中不存在的光源。下列激光的特性及其应用,正确的是(　　)
A.医学上用激光“焊接”剥落的视网膜,是利用激光的高度相干性
B.激光的相干性好,所以实验中任何两束激光都能发生干涉
C.激光能够比较精确地测量地球到月球的距离,是利用激光的方向性好
D.激光束很容易在坚硬的材料上打孔,是利用激光的亮度高
【答案】 CD
【解析】 医学上用激光“焊接”剥落的视网膜,是利用激光的能量高,故A错误;激光的相干性好,但只有频率相同、振动步调一致的两束激光才会发生干涉,故B错误;激光方向集中,可比较精确地测量月球到地球的距离,故C正确;激光的其中一个特点是亮度高,把激光束会聚起来照射到物体上,可以使物体的被照部分在极短时间内熔化,所以很容易在坚硬的材料上打孔,故D正确。
6.某同学用光传感器研究光的波动现象,实验装置如图甲所示,某次实验中,得到了如图乙所示的光强分布图,则下列说法正确的是(　　)
A.该同学观察到的是光的干涉图样
B.该同学观察到的是光的衍射图样
C.若仅减小激光器和中间缝屏的距离,则观察到条纹的宽度将变小
D.若换用光强更大、频率更低的激光,则观察到条纹的宽度将变大
【答案】 BD
【解析】 由题图乙可知,条纹中间宽、两边窄,是衍射条纹,故A错误,B正确;单缝衍射形成的条纹间距与单缝宽度和缝到屏的距离以及光的波长有关,与激光器到缝屏的距离无关,故仅减小激光器和中间缝屏的距离,观察到条纹间距将不变,若激光的频率降低,其波长增大,所以条纹宽度会变大,故C错误,D正确。
7.下列有关下图所示的光现象的说法正确的是(　　)
A.图甲中,照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,利用了光的全反射原理
B.图乙中,电影院放映3D影片,佩戴立体眼镜形成立体效果,利用了光的偏振原理
C.图丙中,光导纤维内窥镜应用了光的全反射原理
D.图丁中,用激光水平仪来贴瓷砖,利用了激光亮度高的特点
【答案】 BC
【解析】 照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,应用了光的干涉现象,将反射光线削弱,故A错误;电影院放映3D影片,佩戴立体眼镜,形成立体效果,利用了光的偏振原理,故B正确;光导纤维内窥镜利用光的全反射,从而能清楚看到身体内的病变位置,故C正确;用激光水平仪来贴瓷砖,利用了激光平行度好的特点,故D错误。
8.用图甲所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。A为标准平板玻璃,B为被检查平板玻璃,在A、B右端夹入薄纸片,C为入射的红光,图乙是俯视图甲观察到的干涉条纹。下列选项正确的是(　　)
A.当把C换为蓝光时,条纹间距变大
B.图乙中条纹弯曲处对应着被检查平面处凹陷
C.将薄纸片向右移动少许,从上往下可以观察到干涉条纹变稀疏
D.图乙所示的条纹是由A的下表面反射光和A的上表面反射光发生干涉形成的
【答案】 BC
【解析】 当把C换为蓝光时,蓝光的波长小于红光的波长,可知条纹间距变小,选项A错误;题图乙中弯曲的条纹对应的被检查平面右边的空气膜厚度与未弯处平面的空气膜厚度相同,可知,对应的位置是凹陷的,故B正确;相邻亮条纹之间空气膜的厚度差等于半个波长,将薄纸片向右移动少许,空气膜的劈角变小,空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变大,所以相邻亮条纹间距应变大,观察到干涉条纹变稀疏,故C正确;题图乙所示的条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的,选项D错误。
三、非选择题:本题共8小题,共60分。
9.(3分)抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图所示。激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同,则这是利用　　　 　　　现象,其中央条纹为　　　 　(选填“亮”或“暗”)条纹;如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变　　　　　　(选填“细”或“粗”)了。
【答案】 光的衍射　亮　细
【解析】 由“激光束通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时产生的规律相同”可知,这是利用了光的衍射现象,中央条纹为亮条纹,当抽制的丝变细时(相当于狭缝变窄)条纹间距变宽。
10.(3分)如图所示,P是一偏振片(其上箭头方向表示透振方向),用沿竖直方向振动的光照射P时,另一侧　　　　(选填“能”或“不能”)观察到透射光;若改用沿水平方向振动的光照射,则　　　　(选填“能”或“不能”)观察到透射光;若改用自然光照射,则　　　　(选填“能”或“不能”)观察到透射光。
【答案】 能　不能　能
【解析】 沿竖直方向振动的光能通过偏振片;沿水平方向振动的光不能通过偏振片;太阳光包含垂直传播方向各方向振动的光。
11.(3分)如图所示装置可以发生光的干涉现象,S为单色光源,M为宽度一定的单面镜。
S发出的光通过单面镜反射在光屏上,与S直接发出的光在光屏上发生干涉。若光源S到单面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,则相邻两条亮条纹的中心间距Δx=　　　　;若将平面镜M右移一些,亮条纹数量　　　　;若将平面镜M左移一些,相邻亮条纹间距　　　　。
【答案】 λ　减小　不变
【解析】 从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看作双缝干涉,如图所示,
S和S′相当于双缝,而光源S到光屏的距离可以看作双缝到光屏距离L,根据双缝干涉的相邻亮条纹之间的距离公式可得Δx=λ;若将平面镜M右移一些,从S发出的射到光屏的光的范围减小,则亮条纹数量减小;若将平面镜M左移一些,S与S′之间的距离不变,L不变,则相邻亮条纹间距不变。
12.(6分)在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝。
(1)保持双缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距　　　　(选填“越大”或“越小”)。
(2)保持双缝的间隙不变,光屏到双缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距　　　　(选填“越大”或“越小”)。
(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝光做实验时在屏上明暗相间的条纹间距比用红光做实验时　　　(选填“大”或“小”)。
(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹,试运用波动理论对亮条纹的形成予以解释:
。
【答案】 (1)越大　(2)越大　(3)小　(4)见解析
【解析】 (1)由Δy=λ知,双缝间隙d越小,Δy越大。
(2)由Δy=λ知,l越大,Δy越大。
(3)由于蓝光波长小于红光波长,由(2)问分析可知蓝光的条纹间距小于红光的条纹间距。
(4)同一色光透过双缝形成相干光源,在光屏相遇,有的区域光振动加强,有的区域光振动减弱,光振动加强区域呈现亮条纹。
13.(6分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。
(1)以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察实验现象。下列说法正确的是
　　 　　。
A.单缝和双缝必须垂直放置
B.干涉条纹与双缝平行
C.干涉条纹疏密程度与双缝间距无关
D.干涉条纹间距与光的波长无关
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时,手轮上的螺旋测微器的示数如图乙所示,该读数为　　　　　mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丙所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【答案】 (1)B　(2)0.703　(3)大于
【解析】 (1)为使屏上的干涉条纹清晰,灯丝、单缝及双缝必须平行放置,故A错误;干涉条纹与双缝平行,故B正确;由干涉条纹间距公式Δx=λ可知,干涉条纹疏密程度与光的波长、双缝到屏的距离以及双缝的间距有关,故C、D错误。
(2)由题图乙所示可知,该读数为0.5 mm+20.3×0.01 mm=0.703 mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,由几何关系可知,条纹间距的测量值大于实际值。
14.(11分)如图所示,在某次双缝干涉实验中,Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮纹,已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是 9×10-7 m,则实验所用的单色光的频率是多少 第二条暗纹到两双缝的路程差为多少
【答案】 3.3×1014 Hz　1.35×10-6 m
【解析】 第一条亮纹到双缝的路程差应等于光波的波长,故可知该单色光的波长
λ=9×10-7 m,
由波长、波速和频率的关系可知该单色光的频率ν== Hz≈3.3×1014 Hz。
第一条暗纹到双缝的路程差等于,第二条暗纹到双缝的路程差等于λ,
即1.35×10-6 m。
15.(12分)登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为 n=1.5,所要消除的紫外线的频率为ν=8.1×1014 Hz。
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是什么
(2)这种“增反膜”的厚度最少是多少
【答案】 (1)见解析　
(2)1.235×10-7 m
【解析】 (1)为了减少进入眼睛的紫外线,应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强,即依据的是薄膜干涉原理。
(2)当光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍,
即2d=nλ′(n=1,2,…),则出现亮条纹,因此,膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的。
紫外线在真空中的波长是λ== m≈3.7×10-7 m,
在膜中的波长是λ′== m≈2.47×10-7 m,
故膜的厚度最少是λ′=1.235×10-7 m。
16.(16分)如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10-6 m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。
(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m,则P点是亮条纹还是暗条纹
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°,则P点是亮条纹还是暗条纹
【答案】 (1)暗条纹　(2)亮条纹
【解析】 (1)设单色光A在空气和介质中的波长分别为λ1、λ2,
根据n=可得λ1=n·λ2=6×10-7 m,
由题意可知,S1、S2到P点的路程差Δr=2.1×10-6 m,
则N1===3.5,
故用A光做实验,P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系sin C=得n==,
由此可知,B光在空气中的波长λB为λB=nλ介=×3.15×10-7 m=5.25×10-7 m,
所以N2==4,故用B光做实验,P点为亮条纹。光的干涉、衍射和偏振　检测试题
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.如图所示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片,通过右侧镜片可看见屏幕上的内容,而通过左侧镜片则看到一片黑,其原因是(　　)
A.左侧镜片上涂有增反膜
B.右侧镜片上涂有增透膜
C.光通过左侧镜片时发生了全反射
D.左侧镜片的偏振方向与屏幕发出光的振动方向垂直
2.关于光现象,下列说法正确的是(　　)
A.为了增加光的透射,通常在摄像机的镜头表面镀一层特定厚度的薄膜,这是利用了光的干涉
B.光照射到不透明圆盘后,在圆盘阴影中心出现一个亮斑,这是光的偏振现象
C.在观看立体电影时,观众要戴上特制的眼镜,银幕上的图像才清晰,这副眼镜利用了光的全反射
D.用光导纤维传输载有声音、图像以及各种数字信号的信息,这是利用了光的衍射
3.对如图所示的图片、示意图或实验装置图,下列判断正确的是(　　)
A.图甲是小孔衍射的图样,也被称为“泊松亮斑”
B.图乙是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度,它是由于光在被检测玻璃板的上下表面反射后叠加的结果
C.图丙是双缝干涉原理图,若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍,则P处是亮条纹
D.图丁是薄膜干涉现象的实验装置图,在肥皂膜上,出现竖直干涉条纹
4.如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,O点出现中央亮条纹,光屏上的P点到双缝的距离之差r2-r1=,已知真空中的光速为c,从O点向上数,P点应出现(　　)
A.第一条亮条纹 B.第三条亮条纹
C.第二条暗条纹 D.第四条暗条纹
二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分,共 24分。全部选对的得 6分,选对但不全的得 3分,有选错的得0分。
5.激光的诞生是一件大事,它使得人类获得了极其理想的、自然界中不存在的光源。下列激光的特性及其应用,正确的是(　　)
A.医学上用激光“焊接”剥落的视网膜,是利用激光的高度相干性
B.激光的相干性好,所以实验中任何两束激光都能发生干涉
C.激光能够比较精确地测量地球到月球的距离,是利用激光的方向性好
D.激光束很容易在坚硬的材料上打孔,是利用激光的亮度高
6.某同学用光传感器研究光的波动现象,实验装置如图甲所示,某次实验中,得到了如图乙所示的光强分布图,则下列说法正确的是(　　)
A.该同学观察到的是光的干涉图样
B.该同学观察到的是光的衍射图样
C.若仅减小激光器和中间缝屏的距离,则观察到条纹的宽度将变小
D.若换用光强更大、频率更低的激光,则观察到条纹的宽度将变大
7.下列有关下图所示的光现象的说法正确的是(　　)
A.图甲中,照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,利用了光的全反射原理
B.图乙中,电影院放映3D影片,佩戴立体眼镜形成立体效果,利用了光的偏振原理
C.图丙中,光导纤维内窥镜应用了光的全反射原理
D.图丁中,用激光水平仪来贴瓷砖,利用了激光亮度高的特点
8.用图甲所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。A为标准平板玻璃,B为被检查平板玻璃,在A、B右端夹入薄纸片,C为入射的红光,图乙是俯视图甲观察到的干涉条纹。下列选项正确的是(　　)
A.当把C换为蓝光时,条纹间距变大
B.图乙中条纹弯曲处对应着被检查平面处凹陷
C.将薄纸片向右移动少许,从上往下可以观察到干涉条纹变稀疏
D.图乙所示的条纹是由A的下表面反射光和A的上表面反射光发生干涉形成的
三、非选择题:本题共8小题,共60分。
9.(3分)抽制细丝时可用激光监控其粗细,如图所示。激光束通过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝时产生的条纹规律相同,则这是利用　　　 　　　现象,其中央条纹为　　　 　(选填“亮”或“暗”)条纹;如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变　　　　　　(选填“细”或“粗”)了。
10.(3分)如图所示,P是一偏振片(其上箭头方向表示透振方向),用沿竖直方向振动的光照射P时,另一侧　　　　(选填“能”或“不能”)观察到透射光;若改用沿水平方向振动的光照射,则　　　　(选填“能”或“不能”)观察到透射光;若改用自然光照射,则　　　　(选填“能”或“不能”)观察到透射光。
11.(3分)如图所示装置可以发生光的干涉现象,S为单色光源,M为宽度一定的单面镜。
S发出的光通过单面镜反射在光屏上,与S直接发出的光在光屏上发生干涉。若光源S到单面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,则相邻两条亮条纹的中心间距Δx=　　　　;若将平面镜M右移一些,亮条纹数量　　　　;若将平面镜M左移一些,相邻亮条纹间距　　　　。
12.(6分)在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝。
(1)保持双缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距　　　　(选填“越大”或“越小”)。
(2)保持双缝的间隙不变,光屏到双缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距　　　　(选填“越大”或“越小”)。
(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝光做实验时在屏上明暗相间的条纹间距比用红光做实验时　　　(选填“大”或“小”)。
(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹,试运用波动理论对亮条纹的形成予以解释:
。
13.(6分)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。
(1)以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察实验现象。下列说法正确的是
　　 　　。
A.单缝和双缝必须垂直放置
B.干涉条纹与双缝平行
C.干涉条纹疏密程度与双缝间距无关
D.干涉条纹间距与光的波长无关
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时,手轮上的螺旋测微器的示数如图乙所示,该读数为　　　　　mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丙所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
14.(11分)如图所示,在某次双缝干涉实验中,Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮纹,已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是 9×10-7 m,则实验所用的单色光的频率是多少 第二条暗纹到两双缝的路程差为多少
15.(12分)登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为 n=1.5,所要消除的紫外线的频率为ν=8.1×1014 Hz。
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是什么
(2)这种“增反膜”的厚度最少是多少
16.(16分)如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10-6 m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。
(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m,则P点是亮条纹还是暗条纹
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°,则P点是亮条纹还是暗条纹

展开更多......

收起↑