第4讲 光的干涉、衍射和偏振
一、选择题
1. (2018·江苏卷)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图甲所示
的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.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
2. 下列属于光的干涉现象的是 ( )
A B
C D
( )
乙
3. 如图所示为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样,则
甲
丙
丁
A. 甲为紫光的干涉图样 B. 乙为紫光的干涉图样 C. 丙为红光的干涉图样 D. 丁为红光的干涉图样
4. 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐),图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈.将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是 ( )
甲
A. 当金属丝圈旋转30°时,干涉条纹同方向旋转30° B. 当金属丝圈旋转45°时,干涉条纹同方向旋转90° C. 当金属丝圈旋转60°时,干涉条纹同方向旋转30° D. 干涉条纹保持原来形状不变
5. 下列现象中,属于光的衍射的是 ( ) A. 雨后出现彩虹
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
乙
D. 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹
6. 下面四种现象中,不是由光的衍射现象造成的有 ( )
A. 通过游标卡尺观察两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹 B. 不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑
C. 太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子 D. 用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环
7. 如图所示,偏振片正对工作的液晶显示器,透过偏振片看到显示器亮度正常. 将镜片转动90°,透过镜片看到的屏幕漆黑,则 ( ) A. 显示器发出的光是纵波 B. 显示器发出的光是横波 C. 显示器发出的光是自然光 D. 显示器发出的光是偏振光
8. 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
9. 光的偏振现象说明光是横波.下列现象中不能反映光的偏振特性的是 ( )
A. 一束自然光相继通过两个偏振片,以光束为轴旋转其中一个偏振片,透射光的强度发生变化
B. 一束自然光入射到两种介质的分界面上,当反射光线与折射光线之间的夹角恰好是90°时,反射光是偏振光 C. 日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景象更清晰 D. 通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹
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10. 在双缝干涉实验中,光源发射波长为6.0×10 m的橙光时,在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹,光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮纹.其他条件不变,现改用其他颜色的可见光做实验,光屏上A点是暗条纹位置,
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可见光的频率范围是3.9×10~7.5×10 Hz,则入射光的波长可能是 ( )
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A. 8.0×10 m B. 4.8×10 m
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C. 4.0×10 m D. 3.4×10 m
二、 填空题
11. (2018·苏锡常镇二模)如图所示,将激光笔发出的激光水平射向凹透镜中心,经过凹透镜扩束后,变粗的激光正射到悬挂在针尖下方的小钢珠上,用光屏在小钢珠后方接收图样,屏上出现的图样如图,这是光的 图样,该实验说明光具有 .
三、 计算题
12. 利用薄膜干涉的原理可以用干涉法检查平面和制造增透膜,回答以下两个问题: (1) 用如图所示的装置检查平面时,是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干涉图样?
(2) 为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜,一般用折射率为1.38的氟化镁,
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为了使波长为5.52×10 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消,求所涂的这种增透膜的厚度.
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13. 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和S2距离之差为2.1×10 m.今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验.
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(1) 已知A光的波长λ1为6×10 m,P点是亮条纹还是暗条纹?
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(2) 已知B光的波长λ2为5.25×10 m,P点是亮条纹还是暗条纹?
(3) 若用A光照射时,把其中一条缝遮住,试分析光屏上能观察到的现象.
第4讲 光的干涉、衍射和偏振
1. B
2. BC 【解析】 A图是单缝衍射现象.故A错误;B图是利用光的干涉现象来检查平面的平整度,故B正确;C图肥皂膜在火焰的光照耀下呈现明暗相间的条纹是因为薄膜干涉产生的,故C正确;通过三棱镜出现光的色散,是光的折射现象,故D错误.
3. B 【解析】 红光比紫光的波长大.根据Δx=λ,紫光的干涉条纹较窄,故A错误,B正确;而丙、丁是单缝衍射图样,故C、D错误.
4. D 【解析】 金属丝圈的转动,改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,A、B、C错误,D正确.
5. 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折射和全反射现象;日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹是光的干涉现象. 6. C 【解析】 通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹,是光的衍射;不透光圆片后面阴影中心出现一个亮斑,即泊松亮斑,是光的衍射;太阳光照射下,架在空中的电线在地面上不会留下影子,电线的直径要比光的波长大很多,根本不能发生明显的衍射现象,地面上不留下电线的影子是因为光源比较大,障碍物比较小,在地面上形成伪本影区.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,这是光的衍射.故C正确.
7. BD 【解析】 光是横波,A项错误,B项正确;方向一致时,光完全通过,二者垂直时,完全不能通过,由实验现象得出显示器发出的光是偏振光,C项错误,D项正确. 8. C 【解析】 因白炽灯发出的光为自然光,含各个方向的偏振光,且各个方向的偏振光的强度都相同,偏振片P和Q都只允许特定方向的偏振光通过,不管偏振片P旋转到任何位置都有光线通过,而且强度不变,所以A点的光的强度不变;当自然光通过偏振片P后变为偏振光,再通过偏振片Q,旋转偏振片P,当偏振片P和Q允许通过的方向相同,则B点最亮,当偏振片P和Q允许通过的方向垂直时,B点最暗,所以B点光的强度会发生变化.所以只有C正确.
9. D 【解析】 由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性,只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象,故D正确.
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10. B 【解析】 可见光的频率范围是3.9×10~7.5×10 Hz,依据公式c=λf,可知其波长范围是
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4.0×10~7.69×10 m,故A、D错误;根据公式δ=(n为整数)可知,n为偶数的地方出现亮条纹,n为奇数的地方
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出现暗条纹,因此n=4时,出现距中心条纹的第二条亮纹,所以A点到两条缝的光程差δ=4× m=1.2×10 m,要想
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出现暗条纹,n需取奇数才行,当入射光波长为4.8×10 m时,1.2×10 m=n× m,n=5为奇数,所以A点出现暗条
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纹,故B正确;当入射光波长为4.0×10 m时,1.2×10 m=n× m,n=6为偶数,所以A点出现亮条纹,故C错误. 11. 衍射 波动性
【解析】 光可以绕过小钢珠传播,形成泊松亮斑,说明光具有波动性,这是光的衍射现象.
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12. (1) b、c表面 (2) 1×10 m
【解析】 (1) 干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即b、c表面反射光叠加形成的.
(2) 若绿光在真空中波长为λ0,在增透膜中的波长为λ,由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得 n===,即λ=,
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那么增透膜厚度h=λ== m=1×10 m.
13. (1) 暗条纹 (2) 亮条纹 (3) 见解析
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