2021版高考物理一轮复习课时分层提升练五十四光的波动性含解析

PAGE8-光的波动性(建议用时45分钟)1.(多选)对下列现象解释正确的是 ()A.图甲和泊松亮斑的原理一样B.图乙和三棱镜色散的原理一样C.图丙和利用光学技术检查镜面的平整程度的原理一样D.图丁和偏振太阳镜的原理一样【解析】选B、C、D。沙漠蜃景是由于光发生了全反射而形成的,泊松亮斑是由于光的衍射产生的,两者原理不同,故A错误。彩虹和三棱镜色散的原理一样,都是光的折射现象,故B正确。肥皂泡的彩色是由于光的干涉形成的,利用光学技术检查镜面的平整程度是利用光的干涉现象,两者原理相同。故C正确。立体电影和偏振太阳镜的原理一样,都是利用光的偏振原理。故D正确。2.(多选)(2020·南充模拟)由a、b两种单色光构成复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法正确的是 ()A.a光的频率小于b光的频率B.从同种介质中斜射入空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角C.在同种介质中传播,a光传播速度大于b光的传播速度D.相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻明条纹间距比b光的相邻明条纹间距小E.通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显【解析】选A、C、E。由光路图可知b的折射程度大于a,可知b的折射率大于a,b光的频率大于a光的频率,选项A正确;根据sinC=1n可知,从同种介质中斜射入空气发生全反射时,b光的临界角小于a光的临界角,选项B错误;根据n=cv可知在同种介质中传播,a光传播速度大于b光的传播速度,选项C正确;b光波长小于a光,根据Δx=ldλ可知,相同条件的双缝干涉实验中,b光的相邻明条纹间距比a光的相邻明条纹间距小,选项D错误;b光波长小于a光,则通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显,选项E正确;故选A、C3.如图,用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘,例如小分币,我们可以在光屏上看到的图样为下列图中的 ()【解析】选B。当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时,在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑,亮斑的周围是明暗相间的环状衍射条纹。这就是泊松亮斑,是激光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。故B正确,A、C、D错误。4.(多选)(2019·桂林模拟)下列说法正确的是()A.肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉现象B.在双缝干涉实验中,同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距更小C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响D.光的偏振现象说明光是横波E.X射线比无线电波更容易发生衍射现象【解析】选A、C、D。肥皂泡呈现彩色是光通过前面、后面反射回来的光发生干涉现象的结果,故A符合题意。在双缝干涉实验中,设条纹间距为Δx,双缝到光屏距离为l,波长为λ,则Δx=ldλ,红光比紫光波长长,所以同等条件下用红光做实验比用紫光做实验得到的条纹间距大,故B不符合题意。拍摄玻璃橱窗内的物品时,反射光的振动方向和玻璃橱窗内的物品光的振动方向不同,所以在镜头前加一个偏振片可以减弱玻璃表面反射光的影响,C项符合题意。光的偏振现象说明光是横波,符合客观事实,D符合题意。波长越长越容易发生衍射现象,而X射线比无线电波波长短,不容易发生衍射现象,故E5.(多选)在水面下同一深处有两个点光源P、Q,能发出不同颜色的光。当它们发光时,在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光,以下说法正确的是 ()A.P光的频率小于Q光B.P光在水中的传播速度小于Q光C.让P光和Q光通过同一单缝装置,P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度D.让P光和Q光通过同一双缝干涉装置,P光的条纹间距小于Q光【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)在同一深度两光源照亮的水面区域不同,则说明它们的临界角不同,从而确定它们的折射率。(2)由c=nv可得两种光在水中的速度与折射率成反比。(3)再由v=λf得波长与速度成正比。【解析】选A、C。由题意可知:P光照亮的水面区域大于Q光,则P光的临界角大于Q,由临界角公式sinC=1n知,P光的折射率小于Q光的折射率,那么P在水中的速度大于Q,P光的频率也小于Q光,故A正确,B错误;P光的折射率小于Q光的折射率,则P光的波长大于Q光的波长,P光的衍射现象比较显著,则P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度,故C正确;P光的折射率小于Q光的折射率,P光的波长大于Q光的波长,而干涉条纹的间距与波长成正比,则让P光和Q光通过同一双缝干涉装置,P光的相邻条纹间距大于Q光,故D6.(多选)(2019·洛阳模拟)下列说法正确的是 ()A.变化的磁场不一定产生变化的电场B.通过手指间的缝隙观察日光灯,可以看到彩色条纹,这是光的偏振现象C.光纤通信是一种现代通信手段,光纤内芯的折射率比外壳的大D.观察者相对于频率一定的声源运动时,接收到声波的频率可能发生变化E.在两列相干波发生干涉的区域内,振动加强点的位移始终比减弱的位移大【解析】选A、C、D。根据电磁场理论可知,均匀变化的磁场一定产生稳定的电场,故A正确;通过手指间的缝隙观察日光灯,可看到彩色条纹,这是光的衍射现象,故B错误;光纤通信是利用光能在内芯与外壳的界面处发生全反射,所以光纤内芯的折射率比外壳的大,故C正确;观察者相对于频率一定的声源运动时,若两者间的距离发生变化时,观察者接收到声波的频率将发生变化,故D正确;两列波发生干涉时,振动加强的质点仍在振动,位移时刻在变化,不可能始终最大,所以并不是振动加强点的位移始终比减弱的位移大,故E错误。7.1924年,德布罗意提出了物质波理论,他假设实物粒子也具有波动性,大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子(如电子、质子等),他认为粒子的动量p与波的波长λ之间遵从关系:λ=hp(h为普朗克常量),这一假说后来在一系列实验中得到了证实。如图甲所示,在电子双缝干涉实验中,将电子垂直射向两个紧靠的平行狭缝(电子发射端到两狭缝距离相等),在缝后放上一个安装有电子探测器的屏幕(屏幕上的O点位于两狭缝中心对称轴的正后方,图中未画出),电子打到探测器上会在屏幕上出现亮点。在实验中,以速率v0发射电子,开始时,屏幕上出现没有规律的亮点,但是当大量的电子到达屏幕之后,发现屏幕上不同位置出现亮点的概率并不相同,且沿垂直双缝方向呈现出间隔分布, ()A.以速率2v0发射电子,重复实验,O点可能处在暗条纹上B.以速率2v0发射电子,重复实验,所形成的条纹间距会变小C.若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离(不改变狭缝和屏幕间的距离),重复实验,如果屏幕上仍有间隔的条纹分布,则O点一定处在暗条纹上D.若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离(不改变狭缝和屏幕间的距离),重复实验,如果屏幕上仍有间隔的条纹分布,则O点一定处在明条纹上【解析】选B。以速率2v0发射电子,动量变为2倍,根据公式λ=hp知,波长减小为12倍,根据条纹间距公式Δx=Ldλ,条纹间距减小为12倍,O点到两个缝的路程差为零,故O点仍然是亮纹,故A错误,B正确。若将两个狭缝沿垂直缝的方向移动一段很小的距离(不改变狭缝和屏幕间的距离)重复实验,则O到两个缝的间距为半波长奇数倍的位置出现暗纹,为波长偶数倍的位置出现亮条纹,故8.如图所示是利用插针法测定玻璃砖折射率的实验,玻璃砖的入射面ab和出射面cd并不平行。某同学操作的主要步骤如下:a.画入射面ab,放置玻璃砖,使玻璃砖上界面对准ab;b.用针沿玻璃砖下界面确定出射面cd上的两点;c.在ab面一侧插针P1、P2;d.在cd面一侧插针P3,使之挡住P1和P2;e.插针P4,使之挡住P3和P1、P2;f.移去针和玻璃砖。(1)请写出上述步骤中有错误的步骤序号,并写出对应正确的操作。

(2)改正操作中的错误后,该同学正确完成实验,作好光路图,并测量相关物理量,计算出玻璃砖的折射率。他重新放上玻璃砖,发现玻璃砖的出射面实际应为c′d′,如图中虚线所示,c′d′∥cd。则他计算出的折射率比真实值______________(选填“偏大”“偏小”或“不影响结果”)。

【解析】(1)其中有错误之处的是:c、d;在c中透过玻璃砖观察,在cd面一侧插针P3,使之挡住P1的像和P2的像;在d中插针P4,使之挡住P1的像、P2的像和P3;(2)如图所示,光线2是实际光线,光线1是该同学所作的光线,可见,该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,按光线1光路测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏小,根据折射定律n=sinisinr,答案:(1)c.透过玻璃砖观察,在cd面一侧插针P3,使之挡住P1的像和P2的像;d.插针P4,使之挡住P1的像、P2的像和P3(2)偏大9.(多选)(2019·南阳模拟)光的干涉现象在技术中有重要应用。例如,在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示,在被测平面上放一个透明的样板,在样板的一端垫一个薄片,使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射,在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的,干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲),下列说法正确的是 ()A.这是空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉B.空气层厚度相同的地方,两列波的路程差相同,两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同C.如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,就表明被测表面弯曲对应位置向下凹D.如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲,就表明被测表面弯曲对应位置向上凸【解析】选A、B、C。空气薄层干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的,故A正确;空气层厚度相同的地方,两列光波的路程差相同,两列光波叠加时加强或减弱,故B正确;空气薄层干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同。从弯曲的条纹可知,检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,弯曲处是凹的,故C正确,D错误。10.(1)细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下,小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ,在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605mm,现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径,如图2所示,细丝Ⅱ的直径为__________mm。图1中的________(选填“a”或“b”)是细丝Ⅱ(2)李明同学在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示,白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。李明测得单缝与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为D,则条纹间距Δx=________。随后李明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上________(选填“能”或“不能”)观察到