2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 2.2光的波动性 沪科版选修3-4.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 梯级演练 强技提能 2.2光的波动性 沪科版选修3-41.(xx大纲版全国卷)下列现象中,属于光的衍射的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹2.(多选)(2011浙江高考)关于波动,下列说法正确的是()A.各种波均会发生偏振现象B.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验,均可看到彩色条纹C.声波传播过程中,介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D.已知地震波的纵波波速大于横波波速,此性质可用于横波的预警3.(xx亳州模拟)使用一只眼睛通过偏振片去观察太阳,当不停地转动偏振片时,可以看到透射光()A.亮、暗交替变化 B.亮度保持不变C.亮和次亮交替变化 D.全暗4.(xx四川高考)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知()A.折射现象的出现说明光是纵波B.光总会分为反射光和折射光C.折射光与入射光的传播方向总是不同的D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同5.(xx金华模拟)用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯火焰(在灯芯上撒些食盐),图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈。将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转,观察到的现象是()A.当金属线圈旋转30时,干涉条纹同方向旋转30B.当金属线圈旋转45时,干涉条纹同方向旋转90C.当金属线圈旋转60时,干涉条纹同方向旋转30D.干涉条纹保持不变6.(xx宝山区模拟)在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样,下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是()A.甲、丙B.乙、丙C.甲、丁D.乙、丁7.(1)(多选)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向看不到光亮,则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90后,在P处将看到光亮(2)用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件：A.白炽灯B.单缝屏C.光屏 D.双缝屏E.遮光筒F.滤光片(其中双缝屏和光屏连在遮光筒上)正确调节后,在屏上观察到红光的干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a,改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有ab。(选填“大于”“小于”或“等于”)在双缝干涉实验中,滤光片的作用是,单缝的作用是,双缝的作用是。8.(1)(多选)在单缝衍射实验中,下列说法正确的是()A.其他条件不变,将入射光由黄色换成绿色,衍射条纹间距变窄B.其他条件不变,使单缝宽度变小,衍射条纹间距变窄C.其他条件不变,换用波长较长的光照射,衍射条纹间距变宽D.其他条件不变,增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽(2)(xx成都模拟)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列选项符合实际应用的是()A.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的干涉现象C.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象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衍射现象(3)如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.3010-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.9510-7m。则在这里出现的应是(选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.3010-7m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”)。9.(1)(多选)如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图,图中是光源、是滤光片、是单缝、是双缝、是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()A.增大和之间的距离B.增大和之间的距离C.将绿色滤光片改成红色滤光片D.增大双缝之间的距离(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是(填数字代号)。(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮纹,读下手轮的读数如图甲所示。继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮纹,读下手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是mm。(4)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是m。(取三位有效数字)10.(1)下面四种现象中,哪些不是光的衍射现象造成的()A.通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹B.不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑C.水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色D.用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环(2)在研究材料A的热膨胀特性时,可采用如图所示的干涉实验法。A的上表面是一光滑平面,在A的上方放一个透明的平行板B,B与A上表面平行,在它们之间形成一厚度均匀的空气膜。现在用波长为的单色光垂直照射,同时对A缓慢加热,在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮,然后亮度逐渐减弱至最暗;当温度升高到t2时,亮度再一次回到最亮。在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的?温度由t1升高到t2时,A的高度升高多少?答案解析1.【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：(1)熟悉常见光现象的形成原因。(2)知道什么是光的衍射现象。【解析】选B。光在传播过程中若遇到尺寸比光的波长大得不多的障碍物时,光会传到障碍物的阴影区并形成明暗变化的光强分布的现象是光的衍射现象,通过一个狭缝观察日光灯看到彩色条纹,就是光的衍射现象,B对;雨后天空出现的彩虹是光的色散现象,是由于光的折射形成的,A错;海市蜃楼现象是光的折射现象,C错;日光照射在肥皂膜上出现的彩色条纹,是光的干涉现象,D错。2.【解析】选B、D。只有横波才有偏振现象,A错误;白光的单缝衍射和双缝干涉的图样都是彩色条纹,B正确;机械波传播时,质点的运动速度与波的传播速度无关,C错误;因为地震波的纵波波速大于横波波速,所以对于同一地点纵波总是先到达,从而起到对横波的预警,D正确。3.【解析】选B。太阳光是自然光,自然光通过偏振片之后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光波才能通过,而太阳光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。故当不停地转动偏振片时,透射光的亮度保持不变。B正确,A、C、D错误。4.【解题指南】解答本题时应注意理解以下四点：(1)横波和纵波都能发生折射现象;(2)当光发生全反射时,没有折射光;(3)当光垂直分界面入射时,光的传播方向不发生变化;(4)光在不同介质中的传播速度不同,从而发生折射。【解析】选D。横波和纵波都能发生折射现象,故折射现象并不能说明光是纵波,光能发生偏振现象,说明光是横波,故选项A错误;光在发生全反射时,没有折射光,故选项B错误;当入射光垂直射到分界面时,折射光与入射光的传播方向是相同的,故选项C错误;光在不同介质中的传播速度不同,从而发生折射,故选项D正确。5.【解析】选D。金属线圈的转动改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状,由干涉原理可知干涉条纹与金属线圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是水平的干涉条纹,所以本题选D。【加固训练】如图所示是用光学的方法来检查一物体表面光滑程度的装置,其中A为标准平板,B为被检查其表面平整程度的物体,C为单色入射光,如果要说明能检查平面平整程度的道理,则需要用到的下列光学概念是()A.反射和干涉B.全反射和干涉C.反射和衍射D.全反射和衍射【解析】选A。此装置是利用薄膜干涉原理检查B的上表面是否平整的仪器,C光射到样板的标准平面与被检查平面之间形成楔形空气薄层时,从空气层的上、下两个表面反射回来的两列光波在空气中相遇满足相干条件,可以发生干涉,形成明暗相间的条纹,故用到的光学概念是反射和干涉,选项A正确,B、C、D错误。6.【解析】选D。光的单缝衍射条纹是中央宽、两侧窄,符合要求的有乙和丁,故D正确。【加固训练】关于光的衍射,下列说法中错误的是()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物的现象B.只有两列频率相同的光波叠加后才能发生衍射C.光的衍射没有否定光沿直线传播的结论D.光的衍射现象为波动说提供了有利的证据【解析】选B。由光的衍射的定义知A正确;光波的衍射无条件,B错误;当满足光发生明显衍射现象的条件时,光的衍射现象明显,否则光沿直线传播,可见光的衍射没有否定光沿直线传播的结论,C正确;衍射是波动所特有的性质,所以光的衍射现象为波动说提供了有利的证据。7.【解析】(1)选B、D。自然光在垂直于传播方向的平面内,沿各个方向振动是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光。从电灯直接发出的光为自然光,故A错;它通过A偏振片后,即变为偏振光,故B对;设通过A的光沿竖直方向振动,而B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光,则P点无光亮,将B转过180后,P处仍无光亮,故C错;若将B转过90,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,故D对。(2)由于红光的波长大于绿光的波长,根据x=可知,红色光的干涉条纹宽度大于绿色光的干涉条纹宽度,因此ab。各元件的作用：白炽灯作为光源,滤光片的作用是获得单色光,单缝的作用是形成线光源,双缝的作用是形成相干光源,遮光筒的作用是形成暗室,光屏承接干涉图样,测量头是测量条纹间距。答案：(1)B、D(2)大于获得单色光形成线光源形成相干光源8.【解析】(1)选A、C、D。波长越长衍射越明显,衍射条纹间距越宽,黄光的波长大于绿光的波长,故A、C正确;单缝越窄衍射越明显,衍射条纹间距越宽,B错误;增大单缝到屏的距离,衍射条纹间距变宽,D正确。(2)选C。光导纤维束内传送图像利用的是光的全反射,A错;用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的色散,B错误;光学镜头上的增透膜,检查光学平面的平整程度都是利用了薄膜干涉,C正确,D错误。(3)由=1.5可知,路程差是半波长的奇数倍,是暗条纹。由x=可知,变大,x变大,即条纹间距变宽。答案：(1)A、C、D(2)C(3)暗条纹变宽【总结提升】双缝干涉中明暗条纹的两种判断方法及解题思路1.两种判断方法：方法一：根据r与的关系判断在两光源振动完全一致的情况下,屏上一点P到双缝的距离差r满足：(1)r=n(n=0,1,2,),P点为明条纹;(2)r=n+(n=0,1,2,),P点为暗条纹。方法二：根据x与x的关系判断(1)条纹间距：相邻亮纹或相邻暗纹的间距x=,即x与双缝到屏的距离l成正比,与两狭缝之间距离d成反比,与光的波长成正比。(2)若屏上一点P到中央明纹的距离x与x满足：x=nx(n=0,1,2,),该点为明条纹;x=nx+x(n=0,1,2),该点为暗条纹。2.解决此类问题的一般思路：(1)计算光在该介质中的波长。(2)计算介质中一点到两缝的距离差。(3)根据双缝干涉中明暗条纹的判断方法判断。9.【解析】(1)选B、C。由x=知相邻两条亮纹之间的距离与单缝和双缝之间的距离无关,A错;增大和之间的距离即是增大l,x增大,B正确;红光的波长大于绿光的波长,C正确;增大双缝之间的距离,x减小,D错误。(2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是、。(3)甲图读数是0.045mm,乙图读数是14.535mm,它们的差值是14.490mm,中间跨越了10-1=9个条纹间距,所以相邻两亮条纹间距是x=mm=1.610mm。(4)光的波长=5.3710-7m。答案：(1)B、C(2)、(3)1.610(4)5.3710-710.【解析】(1)选C。通过游标卡尺观测两卡脚间狭缝中发光的日光灯管,会看到平行的彩色条纹,是光的单缝衍射现象造成的。不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑,是圆板衍射现象。水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色,这是由光的薄膜干涉造成的;用点光源照射小圆孔,后面屏上会出现明暗相间的圆环,是圆孔衍射现象。(2)A、B间为空气薄膜,在B板上方观察到的亮暗变化,是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的。当温度为t1时,设空气薄膜厚度为d1,此时最亮,说明：2d1=k,当温度为t2时,设空气薄膜厚度为d2,此时再一次最亮,说明：2d2=(k-1),得d1-d2=答案：(1)C(2)见解析【加固训练】(1)在双缝干涉实验中,保持狭缝间的距离和狭缝到屏的距离都不变,用不同的色光实验时,下列叙述正确的是()A.紫光的干涉条纹间距最大B.红光的干涉条纹间距最大C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大D.用白光照射会出现白色干涉条纹(2)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上(如图),并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=700mm。然后,接通电源使光源正常工作。已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示,图中数字是该同学给各暗纹的编号,此时图甲(b)中游标尺上的读数x1=mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,此时图乙(b)中游标尺上的读数x2=mm。利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离x=mm;这种色光的波长=nm。【解析】(1)选B。由x=知在l和d都不变的情况下,条纹间距跟光波的波长成正比,而七色光中红光波长最长,紫光波长最短。故紫光的干涉条纹间距最小,红光的干涉条纹间距最大,A、C错误,B正确;用白光照射时由于不同色光条纹间距不同,会形成彩色条纹,D错误。(2)x1的读数：主尺读数为1mm,游标尺读数为80.02mm=0.16mm,二者相加得x1=1.16mm;x2的读数：主尺读数为15mm,游标尺读数为10.02mm=0.02mm,二者相加得x2=15.02mm。由于图中数字标记的是暗条纹,首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数,若图甲(a)所示的中央刻线所对亮条纹记为第1条,则图乙(a)所示的中央刻线所对亮条纹为n=7,则x=2.31mm,光的波长=6.6102nm。答案：(1)B(2)1.1615.022.316.6102