高考物理一轮复习课时练习 第14章第2练　光的干涉、衍射和偏振（含详解）

1．(2024·江苏南京市调研)下列说法正确的是()A．图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样B．图乙为双缝干涉示意图，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越大C．图丙为光导纤维工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小D．图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，光屏上的亮度不变2．利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大3．(2023·山东济宁市模拟)用光传感器能直观地演示双缝干涉，实验装置如图甲所示，某次实验的双缝间距d＝0.6mm，调整双缝到光传感器的距离L＝0.3m，在计算机中得到图乙所示光强变化的图样，可以推断该实验所用单色光波长为()A．200nmB．400nmC．600nmD．800nm4.如图所示，某种光盘利用“凹槽”“平面”记录信息，激光照射到“凹槽”会产生极小反射光强，下列说法正确的是()A．“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成B．激光在透明介质中的传播速度与“平面”反射光的传播速度相同C．激光在透明介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同5．(2023·河南驻马店市期末)某实验小组同学采用图甲装置研究光的干涉现象，两狭缝S1、S2间距离d及各自宽度m均可调，狭缝到光屏的距离为L。用不同的单色光垂直照射狭缝，得到如图乙所示的干涉条纹。下列说法正确的是()A．在d、L相同条件下，照射光的频率越高，形成的干涉亮条纹越宽B．若遮住S1，用红光照射S2，减小S2的宽度m，光屏上的中央亮条纹变宽变暗C．若同时用红光和蓝光分别照射S1、S2，光屏上将得到红蓝相间的干涉彩色条纹D．用红光照射两条狭缝时，若狭缝S1、S2到光屏上P1点的路程差为红光波长的3.5倍，P1点处一定是亮条纹6．(多选)(2023·天津市杨柳青第一中学模拟)图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是()A．入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少B．M和N之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少C．P点所对应待检测物体的表面相对Q点所对应待检测物体的表面是凸起的D．P点所对应待检测物体的表面相对Q点所对应待检测物体的表面是凹下的7．(2023·重庆卷·5)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则()A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大B．在水中传播时，a光的速度比b光的大C．在水中传播时，a光的频率比b光的小D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小8.(2023·安徽省三校联考)如图所示，一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一块水平放置的平面玻璃板接触，用平行的单色光竖直向下照射，可以观察到一些明暗相间的单色同心圆环，由于这种现象首先是由牛顿观察到的，所以这些同心圆环叫作牛顿环。关于这种现象，下列说法正确的是()A．这是光的衍射现象B．这是光的折射现象C．单色圆环离圆心越远，间距越稀疏D．单色圆环离圆心越远，间距越密集9.(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是()10．(2023·山东卷·5)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是()A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动11.(2024·吉林长春市质检)彩虹是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成的。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。则下列说法正确的是()A．a光是红光，b光是紫光B．若用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距C．若遇到相同的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射D．在水滴中传播时，a光的速度大于b光的速度12.(2023·广东广州市联考)如图所示，将附有一层肥皂液膜的圆形铁丝圈竖直放置在红色光源的右侧，人在与光源同侧的位置观察液膜，下列说法正确的是()A．若将该装置放在地球表面上观察，可看到竖直直条纹B．若将该装置放在空间站上观察，可看到水平直条纹C．若该装置在地球表面观察到的水平直条纹的间距为Δx1，在月球表面观察到的水平直条纹的间距为Δx2，则Δx1<Δx2D．若将红色光源换为蓝色光源，在地球表面观察到的水平直条纹的间距将增大13.(多选)(2023·辽宁沈阳市模拟)如图所示是1834年物理学家洛埃德观察到光的干涉现象的原理图。线光源S发出波长为600nm的光有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为洛埃德镜干涉，洛埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，则()A．若改为紫光照射，条纹间距会增大B．相邻的两条亮条纹间距约为5.7×10－4mC．屏D上出现干涉亮条纹的条数约为15条D．屏D上出现干涉条纹的区域长度约为6.3×10－3m第2练光的干涉、衍射和偏振1．A[题图甲为一定波长的光照射到不透明圆盘上，在圆盘后得到的衍射图样，选项A正确；题图乙为双缝干涉示意图，根据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，双缝间距越大，则相邻亮条纹间距越小，选项B错误；题图丙为光导纤维工作原理示意图，利用光的全反射，所以内芯的折射率比外套的折射率大，选项C错误；题图丁为自然光照射两个竖直放置的偏振片，若只旋转其中一个偏振片，偏振方向不平行，此时光屏上的亮度变暗，选项D错误。]2．A[由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误。]3．B[根据题图乙可知Δx＝eq\f(1000,5)μm＝200μm，由Δx＝eq\f(L,d)λ，得λ＝eq\f(d,L)Δx＝400nm，故选B。]4．D[“凹槽”产生极小光强是由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，是由于干涉现象形成，故A错误；透明介质中激光的传播速度小于真空中光速，故激光在透明介质中的传播速度与“平面”反射光的传播速度不相同，故B错误；由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，考虑到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍应为激光半波长的奇数倍，故C错误；“凹槽”反射光与“平面”反射光是同种类型的光，频率相同，故D正确。]5．B[由题图乙可知，在d、L相同条件下，红光的波长更长，频率更低，形成的干涉条纹更宽，故照射光的频率越低，形成的干涉亮条纹越宽，A项错误；若遮住S1，用红光照射S2，光屏上得到的是衍射条纹，减小S2的宽度m，衍射现象更明显，光屏上的中央亮条纹变宽变暗，B项正确；若同时用红光和蓝光分别照射S1、S2，不会发生干涉现象，光屏上不会得到干涉条纹，C项错误；用红光照射两条狭缝时，若狭缝S1、S2到光屏上P1点的路程差为红光波长的3.5倍，P1点处一定是暗条纹，D项错误。]6．AC[根据光的干涉特点可知，入射光的波长越长，相邻干涉条纹的距离越大，即题图乙观察到的干涉条纹的条数越少，故A正确；发生薄膜干涉时，相邻亮条纹间的空气层的厚度差为eq\f(λ,2)，M和N之间垫块的高度越高，空气层的夹角越大，所以相邻亮条纹之间的距离变小，干涉条纹的条数越多，故B错误；薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相等，亮条纹右偏说明P点所对应待检测物体的表面相对Q点所对应待检测物体的表面是凸起的，故C正确，D错误。]7．D[根据相邻两条亮条纹的间距计算公式Δx＝eq\f(l,d)λ，由此可知λa<λb，故A错误；根据折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则na>nb根据光在介质中的传播速度与折射率的关系n＝eq\f(c,v)，可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；根据临界角与折射率的关系sinC＝eq\f(1,n)，可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。]8．D[凸透镜的凸面和平面玻璃板之间形成一个空气薄膜，当用平行的单色光竖直向下照射时，劈尖形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处的空气膜厚度相同，上、下表面反射光的光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状，所以牛顿环是薄膜干涉现象，选项A、B错误；空气薄膜厚度不同，上、下表面反射光的光程差也不同，由于上表面是球面，所以越远离中心的地方空气薄膜厚度增加越快，光程差越大，干涉条纹也就越密集，选项C错误，D正确。]9．D10．A[由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气层向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A。]11．B[太阳光从左侧射入球形水滴时，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律，可知na>nb，折射率大则频率高，则a光是紫光，b光是红光，A错误；由A可知λa<λb，根据Δx＝eq\f(l,d)λ可知，用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距，遇到相同的障碍物，b光比a光更容易发生明显衍射，B正确，C错误；由n＝eq\f(c,v)得va<vb，D错误。]12．C[单色光在光程差相同的位置干涉连成的线会形成条纹，当肥皂液膜竖直放置时，单色光垂直照射肥皂液膜，在前、后两面反射形成干涉条纹，若将该装置放在地球上观察，由于重力作用，在高度相等的位置的光程差相同，故可看到水平直条纹，故A错误；若将该装置放在空间站观察，由于处于完全失重状态，肥皂液膜厚度均匀，所以观察不到干涉条纹，故B错误；因为地球表面的重力加速度大于月球表面的重力加速度，该装置在地球表面薄膜上下厚度相差更大，该装置在地球表面观察到的水平条纹间距为Δx1，在月球表面观察到的水平直条纹间距为Δx2，则Δx1<Δx2，故C正确；若将光源换为蓝色光源，因为波长变短，所以在地球表面观察，可看到水平直条纹的间距将减小，故D错误。]13．BD[根据Δx＝eq\f(L,d)λ可知，若改为紫光照射，波长变短，条纹间距会减小，A错误；屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，作出反射光的范围如图所示根据相似三角形的几何关系得，区域中的最高点到镜面所在平面的距离为s1，有eq\f(s1,0.05×10－2m)＝eq\f(0.9m,