《高考备考指南 物理 》课件-第4讲　光的干涉、衍射和偏振　电磁波

第4讲光的干涉、衍射和偏振电磁波(本栏目对应配套训练P99~100)知识巩固练习1.(2022年上海卷)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【答案】C【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，但通过狭缝的光越少，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，C正确.2.(多选)关于电磁波，下列说法正确的是()A.电磁波和机械波都需要通过介质传播，它们由一种介质进入另一种介质时频率都不变B.电磁波可以由电磁振荡产生.若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失C.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波D.电磁波和机械波都能传递能量和信息【答案】CD【解析】电磁波不需要通过介质传播，而机械波需要通过介质传播.它们由一种介质进入另一种介质时频率都不变，A错误.波源的电磁振荡停止后，已发出的电磁波不会消失，且还将继续传播，B错误.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，因此电磁波是横波，C正确.电磁波和机械波都能传递能量和信息，D正确.3.(2024年茂名一中联考)如图是一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到.下列说法正确的是()A.水下的石头看起来的深度比实际深一些B.彩虹的成因是光的衍射C.远处对岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由光的干涉所引起的D.远处水面下景物看不到，是由于光线发生了全反射【答案】D【解析】水下石头反射的光线由水中进入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼逆着折射光线的方向看去，就会觉得石头位置变浅了，所以水下的石头看起来的深度比实际浅一些，A错误.彩虹的成因是光的折射，B错误.远处对岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光在水面上发生了反射，C错误.远处水面下景物的光线射到水面上，入射角很大，当入射角大于等于临界角时光线不能射出水面，因而看不见，D正确.4.如图所示，有四种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(灰黑色部分表示亮纹).则下面四个图从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A.红、蓝、紫、黄 B.红、紫、蓝、黄C.紫、黄、蓝、红 D.黄、紫、红、蓝【答案】B5.下列关于光学现象的说法，正确的是()A.在水中蓝光的传播速度比红光快B.有时照相机前放置偏振片，是为了使更多的光线透过镜头C.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅D.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹【答案】D【解析】蓝光的折射率大于红光的折射率，根据v=cn知水中蓝光的传播速度比红光慢，A错误.在照相机的镜头前涂一层增透膜是为了增加光的透射强度.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片将偏振的反射光过滤以增加拍摄的清晰度，B错误.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，C错误.通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的单缝衍射现象，D正确综合提升练习6.将铁环粘上肥皂液，用白炽灯光照射，从反射光的方向看去，呈现如图所示的现象，最上部是较宽的黑色条纹，其下是若干彩色条纹图.已知可见光的频率为3.9×1014~7.5×1014Hz.请估算肥皂膜最上面黑色条纹区域的厚度最大值为()A.20nm B.80nmC.200nm D.2000nm【答案】C【解析】由于重力作用，肥皂膜形成上薄下厚的形状，越往上肥皂膜越薄.当厚度恰好等于可见光最长波长的14时，从膜的前表面反射回来的光和从后表面反射回来的光的光程差为波长的12，叠加的结果是光减弱，而且两个反射光与透射光相比能量很小，所以看起来是黑色.膜的厚度最大值为d=14λmax=14·cfmin=17.在水面下同一深处有两个点光源P、Q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光的频率大于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光的条纹间距【答案】C【解析】由题意可知，P光照亮的水面区域大于Q光照亮的水面区域，则P光的临界角大于Q光的临界角.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光在水中的速度大于Q光的速度，P光的频率也小于Q光的频率，A、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，P光的中心条纹宽度大于Q光的中心条纹宽度，C正确，D错误8.(2022年深圳高级中学模拟)如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直于玻璃射入.从上往下看凸透镜，明暗相间的条纹分布是()ABCD【答案】B【解析】凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个厚度变化的圆尖劈形空气薄膜.当单色光垂直射向平凸透镜时，从尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉.同一半径的圆环处空气膜厚度相同，上、下表面反射光程差相同，因此干涉图样呈圆环状.并且可以观察到这些同心圆环分布是中间疏、边缘密，圆心在接触点，B正确.9.下图为杨氏双缝干涉实验示意图，其中S为单缝，S1、S2为双缝，D为光屏.用某单色光进行实验，观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一级亮纹的中心.下列说法正确的是()A.若双缝间的距离变小，其他条件不变，屏上干涉条纹的间距将变小B.若单缝到双缝间的距离变小，其他条件不变，屏上干涉条纹的间距将变大C.若双缝到光屏间的距离变小，其他条件不变，屏上P1位置可能为暗条纹的中心D.若双缝间的距离变小，其他条件不变，屏上P1位置可能为亮条纹的中心【答案】C【解析】根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Ldλ可知，若将双缝间距d变小，条纹间距Δx变大，A错误；双缝干涉条纹间距与单缝到双缝间的距离无关，B错误；若将双缝到光屏间的距离L变小，其他条件不变，则干涉条纹的间距Δx减小，屏上P1位置可能为暗条纹的中心，C正确；若将双缝间距d缩小，其他条件不变，则干涉条纹间距Δx增大，第一级亮纹的中心将在P1位置上方，屏上P1位置不可能为亮条纹的中心，D错误10.(2022年江苏七市二模)劈尖干涉是一种薄膜干涉.如图所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片.当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹.以下说法正确的是()A.干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的B.相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同C.若抽去一张纸片，条纹变密D.若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空气膜厚度仍相等【答案】D【解析】干涉条纹是由a下表面和b上表面反射光叠加产生的，A错误.劈尖干涉条纹任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相邻的明条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，B错误，D正确.干涉中，当光程差为整波长Δx=nλ时，波加强为亮条纹；当光程差为半波长Δx=(n+12)λ时，波抵消为暗条纹.可见相邻亮条纹光程差相差一个波长λ.斜劈中干涉条纹光程差Δx=2d，即相邻亮条纹空气层厚度相差λ2，根据相似三角形性质得相邻亮条纹间距L=λ2tanα.若抽去一张纸，倾角11.长度测量是光学干涉测量最常见的应用之一.如要测量某样品的长度，较为精确的方法之一是通过对干涉产生的条纹进行计数.若遇到非整数干涉条纹的情形，则可以通过减小相干光的波长来获得更窄的干涉条纹，直到得到满意的测量精度为止.为了测量细金属丝的直径，把金属丝夹在两块平板玻璃之间，使空气层形成尖劈，金属丝与劈尖平行，如图所示.如用单色光垂直照射就得到等厚干涉条纹，测出干涉条纹间的距离就可以算出金属丝的直径.某次测量结果为：单色光的波长λ=589.3nm，金属丝与劈尖顶点间的距离L=

28.880mm，其中30条亮条纹间的距离为4.295mm.则金属丝的直径为()A.