强化训练43光的干涉衍射偏振
——’17备考综合热身辅导系列
山东平原一中魏德田
本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。光的干涉和衍射实验成功地证明了光具有波动性，并推动了光的波动学说的发展.光的电磁说揭示了光现象的电磁本质.通过本训练点，可以了解光的干涉现象及其常见的应用，了解光的衍射现象；知道光谱及光谱分析；了解各种电磁波产生机理、特点及应用；理解光的电磁本性，提高我们处理此类问题的能力。全卷20题，总计100分，选做题10道备用。
一、解题依据
欲解决此类问题，试归纳以下几条“依据”：
㈠双缝干涉：
⑴明纹：；暗纹：
⑵明纹坐标：；暗纹坐标：。⑶条纹间距：
㈡薄膜干涉：
⑴条纹间距：，其中，d、L分别为劈尖（劈形薄膜）的高度（勾）、斜边长度（弦），为“相干光”的波长、薄膜介质的折射率，与双缝干涉意义有所不同。
⑵移动方向：当d增大时，不仅条纹变窄，而且“条纹组”向劈尖（棱）一侧移动；反之，亦反之。
⑶条纹的变化：“薄处”显“厚纹”，则待测平面“凹陷”；“厚处”现“薄纹”，则“凸起”。试简述为：“薄隐厚凹，厚现薄凸”。
㈢⑴“增透膜”：其作用为减少反射增加透射，“膜厚”，分别为“增透光”（如绿光等）在薄膜、真空中的波长，n为薄膜介质的折射率。
⑵“增反膜”：与前相反，其作用为增加反射减少透射。“膜厚”，分别为“增反光”（如紫外线）在薄膜、真空中的波长，n为薄膜介质的折射率。
㈣光的衍射：明显衍射条件为：小孔或障碍物的尺寸比波长小，或二者相差不多。
㈤光的偏振：光振动方向与“偏振片”偏振化方向一致时，光可以通过起（或检）偏器。
㈥波长、波速和频率的关系：即。
二、精选习题
㈠选择题（每小题5分，共60分）
⒈（17全国Ⅰ）(1)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）
A．改用红色激光B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
2.（17北京）物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。
如图-1所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（）
A．天线发出的两种无线电波必须一样强
B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉
C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
3．（15新课标II）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则
A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
B.在真空中，a光的波长小于b光的波长
C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率
D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失
E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
（A）中间条纹间距较两侧更宽
（B）不同色光形成的条纹完全重合
（C）双缝间距离越大条纹间距离也越大
（D）遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
5.(14浙江)关于下列光学现象,说法正确的是()
A.水中蓝光的传播速度比红光快
B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C.在岸边观察前方水中的一条鱼鱼的实际深度比看到的要深
6(14四川)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是()
A.电磁波不能产生衍射现象
B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
7.（17全国Ⅱ）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）
A．改用红色激光B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
8.(14江苏)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到甲图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图-3所示。他改变的实验条件可能是()
A.减小光源到单缝的距离
B.减小双缝之间的距离
C.减小双缝到光屏之间的距离
D.换用频率更高的单色光源
9.(15扬州)A⑴下列说法中正确的是
A．做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关
B．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象
C真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关
D．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用10cm长的细线和小铁球
关于光现象，下列说法正确的是A水面上的油膜呈现彩色，这是光的干涉现象
B一束白光通过三棱镜后形成彩色光带，这是光的全反射现象
．用光导纤维传播信号，利用了光的衍射
D用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度，利用了光的偏振14临川二中)关于振动和波动，下列说法正确的是（）
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的干涉现象
B．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物，可使景象更清晰
C．无线电波的发射能力与频率有关，频率越高发射能力越弱
D．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在某高山之巅，其振动周期一定大
E．根据单摆的周期公式，在地面附近，如果，则其周期
F．利用红外摄影可以不受天气（阴雨、大雾等）的影响，因为红外线比可见光波长长，更容易绕过障碍物
13.(15江山模拟)（5分）某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中．已知双缝间距离为d，双缝到毛玻璃屏间距离为L，实验时先移动测量头（如图A所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的第1条明条纹中心（如图B所示），并记下游标卡尺的读数x1，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹中心并记下游标卡尺的读数x7．则实验中所用单色光的波长为λ=（用字母d、L、x1、x7表示）；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C所示，则在这种情况下波长的测量值实际值．（填“大于”、“小于”或“等于”）
14.（16江苏杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹．在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝－7，双缝间的距离d＝1，双缝到屏的距离l＝2．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
15.（15新课标I）（5分）在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2（填“＞”“＜”或“＝”）。若实验中红光的波长为630nm，双缝到屏幕的距离为1m，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5nm，则双缝之间的距离为mm。
16.（14东城联考用双缝干涉测光的波长，实验装置如图甲所示．已知单缝与双缝的距离L1＝60mm，双缝与屏的距离L2＝700mm，单缝宽d1＝0.10mm，双缝间距d2＝0.25mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离．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，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度．
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1＝________mm，对准第4条时读数x2＝________mm，相邻两条亮纹间的距离Δx＝________mm.
(2)计算波长的公式λ＝________；求得的波长值是________nm(保留三位有效数字)．
丙
光传感可用来测量光屏上光强分布．分别用单缝板和双缝板做了两组实验，采集到下列两组图像，则甲图所示为现象；乙图反映了现象的光强分布．
用的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s，．．
20．（12江苏如图所示，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
(三)选做题
21.（14洛阳联考下列说法中正确的是()
A．当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变长
B．在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，则可以判断a光的折射率比b光的大
D．肥皂泡呈现彩色条纹是由光的折射现象造成的
(15宿迁)关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是▲
A．甲图中的蜃光的现象引起的
B．乙图中，演示简谐运动的图像实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
C．丙图中，利用薄膜干涉检查样品的平整度
D．丁图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f相差越大，振幅越大
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
24.(14全国)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589nm的光,在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm,则双缝的间距为()
A.2.06×10-7m B.2.06×10-4m
C.1.68×10-4m D.1.68×10-3m
25．（14杭州学军中学）下列说法正确的是（）
A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象
B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象
C．门镜可以扩大视野时利用了光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
26．（13大纲版）下列现象中，属于光的衍射现象的是（）
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．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
27(13上海)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的()
A.传播速度不同B.强度不同
C.振动方向不同 D.频率不同
28..(15苏)下列说法正确的是▲
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．当波的波长比障碍物的尺寸大时，能产生明显的衍射现象
C．当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低
D．电磁波由真空进入玻璃后频率变小
摄了影机镜头镀膜增透是利用光的衍射特性
A.?水
B.?紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应
C.?红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小
D.?观察
三、参考答案
㈠选择题
⒈【答案】ACD
【解析:根据双缝干涉条纹间距公式知，增大入射光的波长、减小双缝间距，以及增大屏幕与双缝的距离，可以增大条纹的间距，由于红光的波长大于绿光的波长，可知换用红色激光可以增大条纹间距，故ACD正确，BE错误.故选:ACD.
C
【解析】:A、干涉要求两波源的频率相同，而强度没有要求，故A错误B、由于无线电波以光速传播，根据知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，λ1与λ2两种无线电波之间的干涉。故B错误.C、空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍.所以两种电波的干涉强弱分布是固定的，而且λ1≠λ2，所以两种干涉分布不重合，不过中垂线都是加强点，故C正确，D错误.故选:C.
ABD
【解析】由图可知：玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率,在真空中，a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确；a光的波长小于b光的波长，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E错误。
【解析】据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误;不同色光干涉条纹；分布位置不同，因此选项B错误；由公式可知双缝距离越大，干涉条纹间距越小，故选项C错误;遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确。
⒌【答案】选C、D。
【解析】光在介质中的传播速度v=,其中n是折射率,由于蓝光折射率大于红光折射率,所以蓝光传播速度比红光慢,A项错误;光从光密介质向光疏介质传播时,可能发生全反射,所以B项错误;视深h和实际深度H关系为h=,所以鱼的实际深度比看到的要深,C项正确;条纹间距,由于红光波长大于蓝光波长,所以红光得到的条纹间距更宽,D项正确。
⒍【答案】选C。
【解析】电磁波是一种波,波能发生干涉、衍射现象,A错误。遥控器通过发出的红外线来遥控电视,而非紫外线,B错误。地面监测站发出电磁波,由于多普勒效应,地面监测站接收到的反射波的频率也会发生相应的变化,根据这种变化可以确定遥远天体相对于地球的速度,C正确。光在真空中的传播速度是一个定值,与惯性参照系的选取无关,D错误。
⒎【答案】ACD
⒏【答案】选B。
【解析】根据,其中l是双缝到光屏之间的距离,d是双缝之间的距离,λ是波长,又c=λν,ν是频率,B选项正确。
⒐【答案】BC
【解析】A、做简谐运动的质点，其振动能量由振幅决定，故A错误；
B、泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，故B正确；
C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动无关，故C正确；
D．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用100cm长的细线和小铁球，故D错误
故选：BC
水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象形成的，说明了光是一种波．故正确当太阳光经过三棱镜后，由于三棱镜对这七种色光的折射率不同，从而会分解成七种单色光，这是光的色散现象用光导纤维传播信号，、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故错误；A、光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，故A正确；B、物体做受迫振动的频率等于物体的驱动力的频率，当等于固有频率时，出现共振现象，故B错误；C、光的偏振现象说明光波是横波，故C正确；D、表面镀一定厚度的金属氧化物，利用干涉现象使外面的人在白天看不到幕墙里面的情况，故D错误；故选：AC太阳光通过三棱镜形成彩色光谱是光的在照相机镜头前装上一个偏振滤光片，利用光的偏振原理，当偏振片的方向与偏振光的方向平行时，允许偏振光通过，当它们相互垂直时，偏振光不能通过．拍摄日落时水下景物时为了使照片清楚无线电波的发射能力与频率成正比，频率越高发射能力越强，故C错误；单摆的周期公式T=2π，其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，故D正确；E、根据单摆的周期公式T=2π，在地面附近，如果l→∞，则重力加速度变化，故E错误；F、因为红外线比可见光波长长，更容易发生衍射，则容易绕过障碍物，故F正确．
⒔【答案】；大于。
【解析】两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为：而根据得：作图如：
三角形中斜边最长，故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，干涉条纹的间距的测量值偏大；
频率；C1.178×10－2。
只有频率相同的两列波才可能发生干涉现象只有波峰与波谷相遇处才是振动减弱点，也就是出现暗条纹处相邻亮条纹的中心间距由题意知，亮条纹的数目n=10解得，代入数据得L=1.178×10–2m。
【解析】光的双缝干涉条纹间距(λ为光的波长，L为屏与双缝之间距离双缝之间距离,根据可得,代入数值得：d=3.00×10-4m=0.300mm。
⒗【答案】(1)2.1917.8681.893(2)Δx676
【解析】(1)对准第1条时读数x1＝(2＋0.01×19.1)mm＝2.191mm，对准第4条时读数x2＝(7.5＋0.01×36.8)mm＝7.868mm，相邻两条亮纹间的距离Δx＝≈1.893mm.
(2)由条纹间距Δx＝可得计算波长有λ＝，代入数据解得λ≈6.76×10－7m＝676m.
⒘【答案】衍射；干涉。
【解析】由于单缝衍射条纹中间亮，两边暗，知光强中间高，两边低．故甲图为单缝衍射现象．双缝干涉条纹等亮度，知一条反映了双缝干涉现象的光强分布．故答案为：衍射，干涉
⒚【答案】减小，光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多。
【解析】缝宽增加,衍射条纹间距逐渐变小,衍射现象逐渐不明显。光的衍射现象表明,光不沿直线传播,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下,光才可以看作是沿直线传播的。
⒛【答案】C
【解析】旋转偏振片P，A处得到的是始终强度相同的偏振光，偏振光再经过偏振片，在B处的光强随着P转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为0.
21.【答案】AC声波从空气中传入水中时，频率不变，波速增大，由v＝λf得波长变长，选项A正确；在机械横波传播方向上的某个质点的振动速度与波的传播速度是两个运动形式的速度，两者不存在联系，选项B错误；a光的相邻亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，由Δx＝知，a光的波长小，频率大，折射率大，选项C正确；肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，选项D错误．
【解析】A、沙漠中的“蜃景”现象，是光的全反射现象引起的，故A错误；
B、演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故B错误；
C、利用薄膜干涉，由薄层空气的两表面反射光，频率相同，从而进行相互叠加，达到检查样品的平整度的目的，故C正确；
D、由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，故D错误。
故选：C
23.【答案】选B。
【解析】光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时,光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象是光的衍射现象,通过一个狭缝观察日光灯看到彩色条纹,就是光的衍射现象,B对;雨后天空出现的彩虹是光的色散现象,是由于光的折射形成的,A错;海市蜃楼现象是光的折射现象,C错;日光照射在肥皂膜上出现的彩色条纹,是光的干涉现象,D错。
24.【答案】选C。
【解析】由可得:,所以选项C正确。
25.【答案】A
【解析】A、光导纤维是利用了光的全反射来传播光信号，故正确；、用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉原理，不是利用光的偏振现象．故错误、门镜可以扩大视野是利用光的折射现象，故错误、在选择增透膜时，这是利用了光的干涉原理．故B
【解析】雨后天空出现彩虹是由于光的折射，属于色散现象；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射现象。海市蜃楼现象是光的全反射现象。日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象。
27.【答案】选D。
【解析】白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的频率不同。
28.【答案】BC
【解析】A、光的偏振现象说明光是一种横波，而不是纵波，故A错误；
B、根据明显衍射现象条件可知，波长越长，越容易发生明显衍射现象；波长比孔的宽度大得越多或相差不大时，波的衍射越明显，故B正确；
C、据多普勒效应可知，当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低，故C正确；
D、波的频率由波源决定，当电磁波由真空进入玻璃后频率不变，故D错误．
故选：BC摄了影机镜头镀膜增透是利用光的
【解析】A、水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象故A正确
B、紫外线具有杀菌作用，可利用紫外线消毒故B错误
C、红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，根据公式：可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大故C错误
D、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率故D错误
故选：A
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