上海市高考物理总复习 131 光的干涉、衍射、偏振练习

"【高考领航】上海市2014高考物理总复习 13-1 光的干涉、衍射、
偏振练习 "
1．下面是四种与光有关的事实，其中与光的干涉有关的是( )
A ．用光导纤维传播信号
B ．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
C ．一束白光通过三棱镜形成彩色光带
D ．水面上的油膜呈现彩色 解析：光导纤维是利用光的全反射来传播信号的；白光通过三棱镜形成彩色光带是光的色散；平面平整度的检查和水面上的彩色油膜是光的干涉现象．选项B 、D 符合题意． 答案：BD
2．如图所示，甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图 样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )
A ．甲、乙是光的干涉图样
B ．丙、丁是光的干涉图样
C ．形成甲图样的光的波长比形成乙图样光的波长短
D ．形成丙图样的光的波长比形成丁图样光的波长短
解析：干涉条纹是等距离的条纹，因此，甲、乙图是干涉图样，丙、丁图是衍射图样，故A 选项正确，B 项错误；由公式Δx ＝l d
λ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以形成甲图样的光的波长比形成乙图样的光的波长长，故C 项错误；形成丙图样的光的波长比形成丁图样的光的波长长，故D 项错误．
答案：A
3．两个偏振片紧靠在一起，将它们放在一盏灯的前面以至于没有光通过，如果将其中的 一片旋转180°，在旋转过程中，将会产生下述的哪一种现象( )
A ．透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零
B ．透过偏振片的光强先增强，然后减小到非零的最小值
C ．透过偏振片的光强在整个过程中都增强
D ．透过偏振片的光强先增强，再减弱，然后又增强
解析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强度达到最大．当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以透过偏振片的光强先增强，然后又减小到零．故正确答案为A.
答案：A
4．光的偏振现象说明光是横波．下列现象中不能反映光的偏振特性的是( ) 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景像更清晰D．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹
解析：每个偏振片只能让某一方向振动的光透过，两偏振片透振方向平行时，透光最强，透振方向垂直时，透光最弱，A可以反映偏振现象．应用光的反射可以获得偏振光，B 可以反映光的偏振特性．C选项是光的偏振现象的应用，而D现象是光的衍射现象．故选D.
答案：D
5．抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细
丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相
同，则( )
A．这是利用光的干涉现象
B．这是利用光的偏振现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝粗了
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝细了
解析：由于是激光束越过细丝，也就是通过障碍物，所以为光的衍射现象．当抽制的丝细了的时候，丝的直径较接近激光的波长，衍射现象更明显．
答案：D
6．(2013·天津质检)登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014 Hz.
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是__________________________________．
(2)这种“增反膜”的厚度至少是________m.
(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是________．
A．薄膜干涉说明光具有波动性
B ．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行
C ．干涉条纹一定是彩色的
D ．利用薄膜干涉也可以“增透”
解析：(1)为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强，从而使透射的紫外线减弱．
(2)路程差(大小等于薄膜厚度d 的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d
＝Nλ′(N ＝1,2…)，因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12
，紫外线在真空中的波长是λ＝c /ν≈3.7×10－7 m ．在膜中的波长是λ′＝λ/n ≈2.47×10－7
m ，故膜的厚度至少是1.23×10－7 m.
(3)干涉和衍射都证明光具有波动性；如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行；白光的干涉为彩色条纹，单色光的干涉则为该色光颜色；当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．故选项A 、D 正确．
答案：(1)两反射光叠加后加强
(2)1.23×10－7 m (3)AD
7．某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射．
(1)若某次观察光的衍射时游标卡尺的示数如图所示，则卡尺两测脚间的狭缝宽度为________．
(2)在利用游标卡尺两脚之间形成的狭缝观察光的衍射总结出的以下几点中，正确的是________．
A ．若狭缝与灯丝平行，则衍射条纹与狭缝平行
B ．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关，狭缝越窄，衍射条纹越窄
C ．衍射条纹的间距与光的波长有关，光的波长越长，衍射条纹越宽
D ．衍射条纹的间距与光的频率有关，光的频率越大，衍射条纹越宽
解析：(1)卡尺游标尺为20分度，其精度为120
mm ＝0.05 mm.读数＝固定刻度＋可动刻度＝0＋5×0.05 mm＝0.25 mm.
(2)观察光的衍射现象时，狭缝必须与灯丝平行，而衍射条纹与狭缝平行，A 正确；衍射现象明显与否与缝宽和光波长有关．狭缝越窄，光波长越长，现象越明显，故B 错误、C 正确；由c ＝λν知，频率越高则光波长越短，衍射现象越不明显，故D 错误． 答案：(1)0.25 mm (2)AC
8．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓
度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S 是自然光源，A 、B 是偏振片，转动B ，使到达O 处的光最强，然后将被测样品P 置于A 、B 之间．
(1)偏振片A 的作用是什么？
(2)偏振光证明了光是一种________．
(3)以下说法中正确的是( )
A ．到达O 处光的强度会明显减弱
B ．到达O 处光的强度不会明显减弱
C ．将偏振片B 转动一个角度，使得O 处光强度最大，偏振片B 转过的角度等于α
D ．将偏振片A 转动一个角度，使得O 处光强度最大，偏振片A 转过的角度等于α 解析：(1)自然光源不是偏振光，但当自然光源经过偏振片后，就变成了偏振光，因此偏振片A 的作用是把自然光变成偏振光． (2)偏振光证明了光是一种横波．
(3)因为A 、B 的透振方向一致，故A 、B 间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A 后，变成偏振光，通过B 后到O .当在A 、B 间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A 的偏振光的振动方向转动了一定角度，不能再通过B ，但当B 转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光振动方向一致时，O 处光强又为最强，故B 的旋转角度即为糖溶液的旋光度．若偏振片B 不动而将A 旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B 的透振方向一致，则A 转的角度也为α.故选项A 、C 、D 正确．
答案：(1)把自然光变成偏振光 (2)横波 (3)ACD
9．(2013·济南模拟)两个狭缝相距0.3 mm ，位于离屏50 cm 处，现用波长为6 000 A 。

的光照
射双缝，求：
(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少？
(2)若将整个装置放于水中，那么两条相邻暗条纹间的距离是多少？(水的折射率为43
，1 A 。

＝10－10m)
解析：本题要求用公式Δx ＝l d
λ进行计算．
(1)Δx ＝l d λ＝50×10－2×6 000×10－100.3×10－3 m
＝1×10－3
m ＝1 mm. (2)λ′＝λn ＝6 0004
3
A 。

＝4 500 A 。

Δx ′＝l d λ′＝50×10－2×4 500×10－100.3×10
－3 m ＝0.75 mm. 答案：(1)1 mm
(2)0.75 mm
10．(1)如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7
m ，屏上P 点距双
缝S 1和S 2的路程差为7.95×10－7 m ，则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7 m 的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)．
(2)如图乙所示，一束激光从O 点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A 点射出．已知入射角为i ，A 与O 相距l ，介质的折射率为n ，试求介质的厚度d .
解析：(1)由光的干涉规律，P 处为振动减弱点．
(2)设折射角为γ，折射定律sin i sin γ
＝n ； 几何关系l ＝2d tan γ
解得d ＝n 2－sin 2i 2sin i
l 答案：(1)暗条纹 变宽
(2)n 2－sin 2i 2sin i
l。