物理（教科版选修34）练习阶段质量评估（五）光的波动性

阶段质量评估(五)光的波动性(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(每题3分，共18分)1．(高考浙江卷)与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A．地球上有人用红色激光照射月球B．太阳照射到地球的红光反射到月球C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹解析：月全食是月亮、地球、太阳三者在同一直线且地球在中间时，地球将太阳光挡住而形成的．看到月亮是暗红的，原因是太阳的红光经地球大气层的折射到了月球表面，选项C正确．答案：C2.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()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．干涉条纹保持原来状态不变解析：在该实验中，产生干涉的是在肥皂液膜的前、后两表面的反射光，随金属丝圈的转动，由于重力作用薄膜的厚度分布保持不变，则在肥皂液膜的同一位置处前、后两表面反射回来的光的路程差并没有变，仍等于该处厚度的两倍，所以原来是亮纹的地方仍然是亮纹，原来是暗纹的地方仍然是暗纹，因此干涉条纹保持原来状态不变，选项D正确．答案：D3．英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象．如图所示为实验装置简图，M为竖直线光源(长直灯丝钠灯)、N和O均为有狭缝的遮光屏、P为像屏．现有四种不同的带有狭缝的遮光屏，实验时的正确选择是()A．N应选1，O应选2 B．N应选3，O应选4C．N应选1，O应选4 D．N应选3，O应选2解析：本题考查观察光的双缝干涉实验的装置．要产生相干光源应先让光通过单缝，然后通过双缝，且缝的方向与线光源方向一致，故选A.答案：A4．(高考上海卷)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．频率不同解析：由条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，光的频率不同则波长不同，条纹间距不同．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，是因为光的频率不同．答案：D5．关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D．照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽解析：用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹；用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹；单色光的波长越短，光屏上出现的条纹越窄．答案：B6．在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性()A．亮度高 B．平行性好C．单色性好 D．波动性好解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光，故选项C正确．答案：C二、多项选择题(每小题5分，共30分)7．对于激光的认识，下列说法正确的是()A．普通光源发出的光都是激光B．激光是自然界普遍存在的一种光C．激光是一种人工产生的相干光D．激光已经深入我们生活的各个方面解析：普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足相干条件，所以激光与普通光源发出的光有着质的区别，选项A错误；激光是原子受激辐射产生的光，要通过人工专门制得，所以并不是在自然界中普遍存在的，选项B错误，选项C正确；在日常的生产、生活中很多方面都用到了激光，选项D正确．答案：CD8．一竖直的肥皂膜在单色光的照射下，表面会形成明暗相间的条纹，下列说法正确的是()A．干涉条纹基本上是竖直的B．干涉条纹基本上是水平的C．干涉条纹的产生是由于光在肥皂膜前后表面上反射的两列波叠加的结果D．干涉条纹是彩色的解析：因为竖直肥皂薄膜在重力作用下形成上薄下厚的劈形结构，且相同厚度的地方基本分布在同一水平线上，肥皂膜前后表面上反射的两列单色光形成明暗相间的水平条纹，故选项B、C正确．答案：BC9．用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在离双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光形成的，图乙是b光形成的．则关于a、b两束单色光，下述正确的是()A．a光的频率较高B．a光的波长较长C．对同一介质a光的折射率较大D．在水中a光传播的速度较大解析：由双缝干涉条纹间距与波长成正比可判断a光的波长较长，再由c＝λv可知a光的频率低．对同一介质来说折射率小，光在其间传播的速度大，所以B、D正确．答案：BD10．如图为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播方向中可能正确的是()解析：由双缝干涉图样知λa＞λb，故fa＜fb，na＜nb，以相同入射角射入玻璃砖时，b光折射大，A正确，B错误；又Ca＞Cb，当复色光垂直射入三棱镜时只有一种光发生全反射，应为b光，故C错误，D正确．答案：AD11．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有()A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离解析：对于双缝干涉实验，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知波长λ越大，条纹间距越大，而红光波长比黄光波长大，蓝光波长比黄光波长小，故选项A正确，选项B错误．若增大双缝到屏之间的距离l，或减小双缝之间的距离d，均能增大条纹间距，故选项C正确，选项D错误．答案：AC12．如图所示，一束由不同频率的单色光a和b组成的细光束，沿半径射入截面为半圆的玻璃砖中，经圆心O沿两个不同方向射出．比较a、b光，下列说法正确的是()A．在玻璃中b光传播速度较小B．若让入射光的方向以O点为轴逆时针转动，出射光线最先消失的是b光C．若分别用a、b光进行双缝干涉实验，保持其他实验条件相同，则b光在屏上形成的干涉条纹中，相邻亮条纹的间距较大D．若用b光分别在空气和水中进行双缝干涉实验，保持其他实验条件相同，则在水中的屏上形成的干涉条纹中，相邻亮条纹的间距较大解析：光从玻璃砖射向空气时，b光折射角大，所以b光的折射率大，波长短．由v＝eq\f(c,n)可知b光在玻璃中的传播速度小，故选项A正确；由sinC＝eq\f(1,n)可知，发生全反射时b光的临界角小，在入射光转动过程中，一定是b光先达到临界角，即先消失，故选项B正确；在双缝干涉实验中，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知b光的间距小，故选项C错误；用同一单色光在空气和水中做双缝干涉实验时，光在水中的波长短，间距小，故选项D错误．答案：AB三、填空题(本题共2小题，共14分)13．(6分)(2014·大纲全国卷)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．图样上相邻两亮纹中心间距为0.350解析：在双缝干涉实验中，相邻亮条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离L间的关系式为Δx＝eq\f(L,d)λ，则双缝的间距d＝eq\f(Lλ,Δx)＝eq\f(1.00×589×10－9,0.350×10－2)m≈1.68×10－4m.答案：1.68×10－414．(8分)某同学用如图甲所示的实验装置，做“用双缝干涉测光的波长”的实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离Δx.转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第1亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示；转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示，则图丙的示数x1＝__________mm；图丁的示数x2＝______________mm.如果实验中所用的双缝间的距离d＝0.20mm.双缝到屏的距离L＝60cm，则计算波长的表达式λ＝______________(用已知量和直接测量量的符号表示)．根据以上数据，解析：由丙图可看出，个位为0，游标尺的第17个刻度与主尺对齐，则小数部分为0.05×17mm＝0.85mm，所以丙尺示数为0.85mm.同理，丁图示数为x2＝8由干涉条纹的相邻亮纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ得λ＝eq\f(Δx·d,L)＝eq\f(d,L)·eq\f(x2－x1,5)＝eq\f(d,5L)(x2－x1)代入数据得λ＝eq\f(0.20×10－3,5×60×10－2)×(8.95－0.85)×10－3m＝5.4×10－7m答案：0.858.95eq\f(d,5L)(x2－x1)5.4×10－7四、计算题(本题共2小题，共38分)15．(18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和S2距离之差为2.1×10－6m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，求P点是亮条纹还是暗条纹(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时解析：(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m光程差δ＝2.1×10－6m，n1＝eq\f(δ,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5.由此可知，光程差δ是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3).由此可知，B光在空气中波长λ3为λ3＝nλ介＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m由n2＝eq\f(δ,λ3)＝eq\f(2.1×10－6,5.25×10－7)＝4，可知用B光作光源，P点为亮条纹．答案：(1)暗条纹(2)亮条纹16．(20分)用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25mm，在距离双缝为1.2m处的光屏上(1)求这种单色光的波长．(2)若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则增透膜的厚度应取多少？解析：(1)根据公式Δx＝eq\f(l,d)λ，得λ＝eq\f(d,l)Δx由题意知Δx＝eq\f(x,n－1)＝eq\f(7.5,5－1)×10－3m＝eq\f(7.