第十四章第2讲　光的波动性-2025版高考总复习物理

[基础落实练]1．(2022·北京卷)下列现象能说明光是横波的是()A．光的衍射现象 B．光的折射现象C．光的偏振现象 D．光的干涉现象解析：光的偏振现象说明光是横波，而光的折射、光的干涉、光的衍射是横波和纵波都可以发生的现象，选项C正确。答案：C2．关于双缝干涉实验，下列说法正确的是()A．用复色光投射就看不到条纹B．明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相间的条纹D．蓝光干涉条纹的间距比红光的大解析：用复色光投射双缝干涉实验装置时，屏上的条纹为彩色条纹，选项A错误；两列相干光在屏上叠加形成干涉条纹，选项B正确；根据干涉条纹间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，改变L，依然可以看到明暗相间的条纹，选项C错误；对于同一双缝干涉实验装置，由于蓝光波长小于红光波长，故蓝光干涉条纹的间距比红光的小，选项D错误。答案：B3．(2022·上海卷)在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光屏上()A．条纹变宽，光强增强 B．条纹变窄，光强增强C．条纹变宽，光强减弱 D．条纹变窄，光强减弱解析：根据单缝衍射实验可知，狭缝的宽度越小，衍射现象越明显，条纹的间距越大；狭缝的宽度越小，通过狭缝的光越少，光强越弱。因此在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则光屏上衍射条纹变宽，光强减弱，选项C正确。答案：C4．(2023·江苏卷)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮条纹中心的位置，则双缝间的距离变为原来的()A．eq\f(1,3)倍 B．eq\f(1,2)倍C．2倍 D．3倍解析：光的双缝干涉条纹中，相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx＝eq\f(l,d)λ，式中l为双缝到光屏的距离，d为双缝的间距，λ为光的波长；根据题图可知4Δx甲＝2Δx乙，l与λ相同，则d乙＝eq\f(1,2)d甲，B对，A、C、D错。答案：B5．(多选)光的偏振现象说明光是横波。下列现象能反映光的偏振特性及其应用的是()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图像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹解析：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定方向振动的光是偏振光，选项A、B反映了光的偏振特性；选项C是偏振现象的应用；选项D是光的衍射现象。故A、B、C正确，D错误。答案：ABC6．(多选)如图所示，一束宽度为d的平行光沿水平方向传播，经过不透光的挡板后照射到竖直墙面上，过挡板上边缘的水平延长线与竖直墙面相交于O点，下列说法正确的是()A．由于光的衍射，光线可能会进入到O点下方的墙上B．光只会沿直线前进，光线一定不会进入到O点下方的墙上C．光的波长越长，光线进入到O点下方墙上的区域越大D．光的能量越大，光线进入到O点下方墙上的区域越大解析：由于光的衍射，光线可能会进入到O点下方的墙上，A正确，B错误；光的波长越长，则衍射现象越明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越大，C正确；光的能量越大，则光子的频率越大，波长越小，则衍射现象越不明显，则光线进入到O点下方墙上的区域越小，D错误。答案：AC7．如图所示，两光屏间放有两个偏振片，它们四者平行共轴，现让太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，则关于光屏N上光的亮度变化情况，下列说法正确的是()A．光屏N上光的亮度保持不变B．光屏N上只有一条亮线随偏振片转动而转动C．光屏N上有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线D．光屏N上光的亮度会时亮时暗解析：太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动一周，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏N上没有亮度，则光屏N上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮，所以光屏N上光的亮度会时亮时暗，故A、B错误，D正确；光屏N上不可能有两条与偏振片P、Q透振方向对应的亮线，故C错误。答案：D8．有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品能使被照物品产生的热效应大大降低，从而被广泛应用。这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜(如氟化镁)，该膜能消除不镀膜表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示红外线在真空中的波长，n表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的厚度最小应为(不计半波损失)()A．eq\f(λ,2n) B．eq\f(λ,4)C．eq\f(λ,4n) D．eq\f(λ,2)解析：增透膜两个界面上的反射光发生干涉后互相抵消，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，故eq\f(λ,2)(2k＋1)＝2d(其中k＝0，1，2，…)，解得d＝(2k＋1)eq\f(λ,4)(其中k＝0，1，2，…)，故所镀薄膜厚度d的最小值为eq\f(λ,4)，故A、C、D错误，B正确。答案：B[能力提升练]9．双缝干涉实验装置的截面图如图所示，光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为Δt。玻璃片厚度为10λ，玻璃片对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是()A．Δt＝eq\f(5λ,c) B．Δt＝eq\f(15λ,2c)C．Δt＝eq\f(10λ,c) D．Δt＝eq\f(15λ,c)解析：波长为λ的光在玻璃片中的传播速度v＝eq\f(c,n)，通过10λ的距离，光传播的时间差Δt＝eq\f(10λn,c)－eq\f(10λ,c)＝eq\f(5λ,c)，选项A正确。答案：A10．(2021·湖北卷)如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则()A．λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置B．λ1<λ2，N是波长为λ1的光出射位置C．λ1>λ2，M是波长为λ1的光出射位置D．λ1>λ2，N是波长为λ1的光出射位置解析：由双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq\f(λl,d)可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长相邻两亮条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由题图可知从N位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，则n1<n2，所以N是波长为λ1的光出射位置，故D正确，A、B、C错误。答案：D11．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，双缝S1与S2之间的距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是()A．来自双缝S1和S2的光传播到P点处的时间差为eq\f(3λ,c)B．x2>x1C．该矿泉水的折射率为eq\f(x1,x2)D．仅将单缝S0向左(保持S0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P点处能观察到暗条纹解析：第三条亮条纹对应路程差s＝3λ，但光在介质中的传播速度小于c，故A错误；由Δx＝eq\f(L,d)λ，n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ,λ0)可知(λ0为光在矿泉水中的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以x2<x1，故B错误；由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ,λ0)，x1＝eq\f(L,d)λ，x2＝eq\f(L,d)λ0，得n＝eq\f(x1,x2)，故C正确；由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，向左移动S0对观察结果没有影响，故D错误。答案：C12．从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图所示的是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两束单色光()A．在雨滴中传播时，a光的传播速度一定大于b光的传播速度B．以相同角度斜射到同一玻璃板，透过平行表面后，a光的侧移量小C．以相同的入射角从水中射向空气，在空气中只有一种色光时，一定是b光D．用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距较大解析：根据光路图可知，第一次折射时，b光的折射角较大，入射角相等，根据折射率公式n＝eq\f(sini,sinr)可知，b光的折射率较小，频率较小，根据v＝eq\f(c,n)可知，在雨滴中传播时，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板