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课时突破练67　光的干涉、衍射和偏振　电磁波　相对论
基础·满分练
命题角度一　双缝干涉:观现象探规律
1.(2024辽宁卷)某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示。用绿色激光照射双缝,能够在墙面上观察到干涉条纹。下列说法可以使相邻两条亮条纹中心间距变小的是(　 　)
A.换用更粗的头发丝
B.换用红色激光照射双缝
C.增大纸板与墙面的距离
D.减小光源与纸板的距离
2.(多选)(2025陕晋青宁卷)在双缝干涉实验中,某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm的红色激光组成的复合光垂直照射双缝,双缝间距为0.5 mm,双缝到屏的距离为500 mm,则屏上(　　)
A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠
命题角度二　薄膜干涉:观现象探规律
3.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。设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上“增反膜”,于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的“增反膜”材料的折射率为,真空中的光速为c,紫外线在真空中的频率为f,下列说法正确的是(　　)
A.紫外线进入“增反膜”后的频率为
B.紫外线进入“增反膜”后的波长为
C.从“增反膜”前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的
D.“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的
命题角度三　光的衍射:观现象探规律
4.(多选)(2026贵州贵阳模拟)关于下列四幅图所示的光现象说法正确的是(　　)
A.图甲是光经过大头针针尖时的衍射照片,说明光具有波动性
B.图乙中阳光下的肥皂薄膜呈现彩色条纹与彩虹的形成原理相同
C.图丙中夜间行驶时,自行车塑料尾灯有时会变得十分明亮,是利用了光的全反射原理
D.图丁中单色光进入平行玻璃砖,当入射角i逐渐增大到某一值时光就会在bb'面发生全反射
能力·高分练
5.(2026江苏南京开学考试)关于下列四幅图中光学现象的说法正确的是(　　)
A.图甲被称为“泊松亮斑”,是光通过小圆板(不透光)发生衍射形成的图样
B.图乙中的M、N是偏振片,P是光屏,当M固定不动并沿中轴线缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将会发生变化,此现象表明光波是纵波
C.图丙中,若只减小S1、S2两孔间的距离d,则相邻两亮条纹的间距将减小
D.图丁利用薄膜干涉检查平面的平整度,若完全平整将无法得到均匀分布的明暗相间条纹
6.(2026江西新余模拟)劈尖干涉是一种薄膜干涉,如图甲所示,将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上,在右端夹入薄垫片,当波长为λ的单色光从上方入射后,从上往下可以看到如图乙所示的干涉条纹。则(　　)
A.干涉条纹是由a、b玻璃板的上表面反射的光干涉而成
B.若干涉条纹从左向右越来越密,说明被检板b放置不水平
C.图乙中P左凸位置,说明被检板该处有约λ高度凸起
D.图乙中Q右凸位置,说明被检板该处有约深度凹陷
7.(多选)(2026河南新乡开学考试)1834年洛埃用平面镜得到了杨氏双缝干涉实验的结果。洛埃镜实验的基本装置如图所示,单色光源S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。已知光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l(a≤l),镜面与光屏垂直,单色光在真空中的波长为λ。整个装置处于真空中,下列判断正确的是(　　)
A.将平面镜稍微向下移动Δa时,相邻亮条纹的中心间距为
B.将平面镜稍微向上移动Δa时,相邻亮条纹的中心间距为
C.将平面镜稍微水平向左移动Δl时,相邻亮条纹的中心间距为
D.将平面镜稍微水平向右移动Δl时,相邻亮条纹的中心间距为
8.(2026山东潍坊三模)附有肥皂膜的铁丝圈竖直放置于单色线性光源一侧,肥皂膜的纵截面形状如图所示,则从光源一侧顺着入射光线看到的图样可能是(　　)
素养·提升练
9.(多选)(跨学科融通)如图所示,S为狭缝光源,经透镜L1后成为平行光,照射到与S平行的双缝S1、S2上,由S1、S2分离出两束相干光,再让它们分别通过长度相等的两个气室T1和T2后,由透镜L2将两束相干光汇聚于焦平面P上,在此形成平行于狭缝的干涉条纹。实验开始时,T2管充以空气,T1管抽成真空,此时开始观测干涉条纹。然后逐渐使空气进入T1管,直到它与T2管的气压相同为止,记下这一过程中条纹移动的数目。已知光在真空中的波长为589.3 nm,管长为L=20 cm,条纹移动了98根,下列说法正确的是(　　)
A.观测到条纹向上移动
B.观测到条纹向下移动
C.测得空气的折射率约为1.000 289
D.测得空气的折射率约为1.289
答案：
1.A　解析 考查双缝干涉中干涉条纹间距。根据Δx=λ知,换用更粗的头发丝,双缝间距d变大,则相邻两条亮条纹中心间距Δx变小,故A符合题意;换用红色激光照射双缝,波长变长,则相邻两条亮条纹中心间距变大,故B不符合题意;增大纸板与墙面间的距离,则相邻两条亮条纹中心间距变大,故C不符合题意;减小光源与纸板的距离,不会影响相邻两条亮条纹中心间距,故D不符合题意。
2.BC　解析 蓝光与红光频率不同,不能发生稳定干涉形成条纹,故A错误;根据相邻干涉条纹间距公式Δx=λ,由于蓝光的波长较短,故蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小,故B正确;蓝光的相邻干涉条纹间距为Δx1=λ1=×440×10-9 m=4.4×10-4 m,红光的相邻干涉条纹间距为Δx2=λ2=×660×10-9 m=6.6×10-4 m,要使蓝光和红光亮条纹中心重叠,则Δx1·m=Δx2·n(m=1,2,3,…;n=1,2,3,…),可知当Δx1·m=Δx2·n=1.32 mm时,满足条件;当Δx1·m=Δx2·n=1.98 mm时,不满足条件,故C正确,D错误。
3.B　解析 紫外线进入介质后频率不变,仅波长和波速改变,故A错误;在介质中波长公式为 λ=,故B正确;为使从“增反膜”前后两个表面反射的光叠加后加强,两束反射光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的整数倍,故C错误;两束反射光的光程差又等于“增反膜”厚度的两倍,同时为了节省材料,故“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的,故D错误。
4.AC　解析 图甲中,光经过大头针尖时产生的条纹是由于光的衍射,说明了光的波动性,故A正确;图乙中肥皂膜的彩色条纹是由于光的干涉产生的,而彩虹形成的原因是光的色散现象,故B错误;图丙中夜间行驶时,自行车塑料尾灯有时会变得十分明亮,是利用了光的全反射原理,故C正确;图丁中单色光进入平行玻璃砖,当入射角i逐渐增大,根据光路的可逆性可知,光线从bb'射出时的折射角依然大于其在bb'面的入射角,不可能发生全反射,故D错误。
5.A　解析 图甲被称为“泊松亮斑”,是光通过小圆板(不透光)发生衍射形成的图样,故A正确;图乙中的M、N是偏振片,P是光屏,当M固定不动并沿中轴线缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将会发生变化,此现象表明光波是横波,故B错误;图丙中,若只减小S1、S2两孔间的距离d,则相邻两亮条纹的间距将增大,故C错误;图丁利用薄膜干涉检查平面的平整度,若完全平整将得到均匀分布的明暗相间条纹,故D错误。
6.D　解析 薄膜干涉条纹是由a玻璃板的下表面反射的光和b玻璃板的上表面反射的光干涉而成,符合薄膜干涉的要求,故A错误;若干涉条纹从左向右越来越密,说明随着向右薄膜间隙距离变化率在增加,所以不是被检板b放置不水平的问题,而是被检板b右端有向下弯曲的情况,故B错误;图乙中P左凸位置,说明被检板该处有提前进入相应干涉状况,应该是有凸起,由于干涉条纹左凸仅跨相邻明暗条纹,即总光程差提前了约,所以凸起仅有的高度,故C错误;在Q点干涉条纹右凸,说明被检板该处有滞后进入相应干涉状况,同理,Q凹陷仅有的深度,故D正确。
7.AD　解析 根据对称性,可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a,相当于双缝间的距离,将平面镜稍微向下移动Δa时,光源与虚像的距离变为2(a+Δa),根据条纹间距公式Δx=λ,可知相邻亮条纹的中心间距为,故A正确;将平面镜稍微向上移动Δa时,光源与虚像的距离变为2(a-Δa),根据条纹间距公式Δx=λ,可知相邻亮条纹的中心间距为,故B错误;平面镜左右移动时,光源与虚像间的距离不变,相邻亮条纹的中心间距为,故C错误,D正确。
8.D　解析 薄膜干涉是光照射到薄膜上时,薄膜前后表面反射的两列光相叠加,发生干涉现象,同一条亮条纹或暗条纹对应的薄膜厚度相等,所以条纹是水平的,A、B错误;肥皂膜越厚,两列相干光源路程差越大,条纹越窄;从上往下,肥皂膜越来越厚,条纹越来越窄,C错误,D正确。
9.AC　解析 随着空气进入T1管,光的频率不变,波速变小,波长变短,将会观测到条纹向上移动,故A正确,B错误;设空气折射率为n,真空折射率为n0,则实验过程中两管光程差的变化等于T1管中光程的变化,(n-1)l=Nλ,所以n=1+=1.000 289,故C正确,D错误。
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