2023高考物理光学专题冲刺训练(二)--光的干涉、衍射、偏振、电磁振荡与电磁波

光的干涉、衍射、偏振、电磁振荡与电磁波一、光的干涉1．双缝干涉(1)条纹间距公式：Δx＝ldλ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。

(2)明暗条纹的判断方法如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1。

当Δr＝kλ(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现亮条纹。

当Δr＝(2k＋1)λ2(k＝0，1，2…)时，光屏上P′处出现暗条纹。

2．薄膜干涉(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。

光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。

(2)亮暗条纹的判断方法两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr，等于薄膜厚度的2倍。

在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1，2，3…)，薄膜上出现亮条纹。

在Q处，Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，3…)，薄膜上出现暗条纹。

例1、（多选）如图所示是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．在真空中a、b两光传播速度相同C．从真空射入同种介质发生全反射时，a光全反射临界角小D．从同种介质射入真空发生全反射时，a光全反射临界角小例2、某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S 垂直于纸面放置，S 发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再到光屏上，则( )A ．光现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面垂直B ．光现象为衍射现象，光屏上的条纹与镜面平行C ．将光源沿竖直方向靠近平面镜，相邻条纹间距减小D ．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻条纹间距增大例3、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x 2和填充前的干涉条纹间距x 1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S 0、双缝中点O 、屏上的P 0点均位于双缝S 1和S 2的中垂线上，屏上P 点处是P 0上方的第3条亮条纹(不包括P 0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S 1与S 2之间距离为d ，双缝到屏的距离为L ，则下列说法正确的是( )A ．来自双缝S 1和S 2的光传播到P 点处的时间差为3λcB ．x 2>x 1C ．该矿泉水的折射率为x 1x 2D ．仅将单缝S 0向左(保持S 0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P 点处能观察到暗条纹例4、如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD 压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是( )A ．条纹方向与AB 边平行B ．条纹间距不是均匀的，越靠近BC 边条纹间距越大 C ．减小薄片的厚度，条纹间距变小D ．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小二、光的衍射和光的偏振1．对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显。

在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。

(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。

2．单缝衍射与双缝干涉的比较3.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。

4．光的偏振(1)自然光与偏振光的比较(2)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。

例1、（多选）光在科学技术，生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是() A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象例2、（多选）光的偏振现象说明光是横波。

下列现象中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，可以看到彩色条纹例3、以线状白炽灯为光源，通过狭缝观察该光源，可以看到()A．黑白相间的条纹，这是光的干涉B．黑白相间的条纹，这是光的衍射C．彩色的条纹，这是光的干涉D．彩色的条纹，这是光的衍射例4、（多选）光的偏振现象说明光是横波．下列现象中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，可以看到彩色条纹例5、（多选）下列关于光的性质说法正确的是()A．托马斯·杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波B．日落时分，在岸上拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振片可以使影像更清晰C．马路积水上的油膜呈现彩色图样是光的干涉现象D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象例6、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的光出射位置三、电磁振荡、电磁波1．电磁振荡的特点（1）周期：电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间．（2）频率：1s内完成的周期性变化的次数．如果振荡电路没有能量损失，也不受其他外界影响，这时的周期和频率分别叫做振荡电路的固有周期和固有频率．（3）周期和频率公式：T＝2πLC，f＝12πLC.（4）周期和频率公式①T取决于L、C，与极板所带电荷量、两板间电压无关．②电感线圈的自感系数L及电容C由哪些因素决定．L一般由线圈的长度、横截面积、单位长度上的匝数及有无铁芯决定，电容C由公式C＝εr S4πkd可知，与电介质的介电常数εr、极板正对面积S及板间距离d有关．（5）用图象对应分析i、q的变化关系(如图所示)（6）相关量与电路状态的对应情况（7①同步同变关系在LC振荡回路发生电磁振荡的过程中，电容器上的物理量：电荷量q、电场强度E、电场能E E是同步变化的，即q↓→E↓→E E↓(或q↑→E↑→E E↑)．振荡线圈上的物理量：振荡电流i、磁感应强度B、磁场能E B也是同步变化的，即i↓→B↓→E B↓(或i↑→B↑→E B↑)．②同步异变关系在LC振荡过程中，电容器上的三个物理量q、E、E E增大时，线圈中的三个物理量i、B、E B减小，且它们的变化是同步的，也即q、E、E E↑同步异向变化,i、B、E B↓.2．对麦克斯韦电磁场理论的理解3．对电磁波的理解(1)电磁波是横波。

电磁波的电场、磁场、传播方向三者两两垂直。

(2)电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生波的特点横波纵波或横波波速在真空中等于光速c＝3×108 m/s 在空气中不大(如声波波速在空气中一般为340 m/s)是否需要介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播)能量传播电磁能机械能例1、某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说法正确的是（）A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小例2、(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则()A．若磁感应强度正在减弱，则电容器正在充电，电流方向由b向aB．若磁感应强度正在减弱，则电场能正在增大，电容器上极板带负电C．若磁感应强度正在增强，则电场能正在减小，电容器上极板带正电D．若磁感应强度正在增强，则电容器正在充电，电流方向由a向b例3、以下说法中正确的是()A．在同一种玻璃中，频率越大的光速度越小B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振C．麦克斯韦利用实验证实了电磁波的存在D．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普勒效应例4、随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。

第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。

与4G相比，5G使用的电磁波() A．光子能量更大B．衍射更明显C．传播速度更大D．波长更长例5、某时刻LC振荡电路自感线圈L中电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示。

下列说法正确的是（）A．若电容器正在放电，电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，线圈中的磁感应强度也在增大C．若磁场正在增强，电容器两极板间的电场强度也在增大D．若磁场正在减弱，则电场能也在减小例6、如图所示的电路中，线圈L的电阻不计。

开关S先闭合，等电t 时电容器下极板路稳定后再断开开关S，从此时开始计时，0.02s带正电，且电荷量第一次达到最大值。

下列说法正确的是（）A．t=0.03s时回路中电流最大B．t=0.04s时线圈L的感应电动势最大C．t=0.05s时线圈L的磁场能最大D．t=0.06s时电容器的上极板带正电例7、（多选）下列说法正确的是()A．水波、声波和电磁波等一切波都能发生干涉和衍射B．只要波源不动，观察者接收到的波的频率就跟波源发出的频率一样C．当LC振荡电路中电流最大时，电容器两极板间的电场能最小D．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫解调例8、（多选）下列说法正确的是()A．机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象B．海啸发生后尚未到达海岸边，沿海渔民没有反应，但狗显得烦躁不安，这是因为次声波传播速度比超声波大C．一质点做简谐运动，质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同D．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象答案一、光的干涉例1、BD 【解析】：根据题图可知，b 光的干涉条纹间距大于a 光的干涉条纹间距．由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝l d λ可知，b 光的波长比a 光的大．由λ＝cf 可知，b 光的频率比a 光的小，则在同种介质中，b 光的折射率小于a 光，根据n ＝cv 可知，在介质中，a 光的传播速度比b 光的小，选项A 错误；在真空中a 、b 两光传播速度相同，均为光速，选项B 正确；从真空射入同种介质不会发生全反射，选项C 错误；由介质射入真空发生全反射的临界角公式sin C ＝1n 可知，a 光折射率较大，从同种介质射入真空发生全反射时a 光全反射临界角小，选项D 正确；例2、D【解析】 题目中的装置可等效为双缝干涉，如图所示，则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，A 、B 错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx ＝ldλ，将光源沿竖直方向靠近平面镜，则d 减小，所以相邻条纹间距增大；将光屏沿水平方向远离平面镜，则l 增大，所以相邻条纹间距增大，则C 错误，D 正确。