2022届一轮复习专题练习89 光的干涉、衍射和偏振现象　电磁波（解析版）

微专题89　光的干涉、衍射和偏振现象　电磁波

1．光的双缝干涉条纹间距Δx＝λ，增透膜最小厚度为光在介质中波长的四分之一.2.圆孔衍射和圆盘衍射图样的最明显区别在于中心的亮斑，前者的较大，后者的很小且有阴影包围．

1．(多选)(2020·浙江七彩阳光联盟期中)下列选项中涉及光的干涉原理的是(　　)

答案　BC

解析　内窥镜中的光导纤维利用的是全反射的原理，A错误；全息照相利用的是光的干涉原理，B正确；镜头玻璃的颜色利用的是薄膜干涉原理，C正确；D是光的衍射现象，D错误．

2．(多选)下列四种现象中，由光的衍射造成的是(　　)

A．通过游标卡尺两卡脚间狭缝观察发出的日光灯管，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．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子

D．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环

答案　ABD

解析　通过游标卡尺两卡脚间狭缝观察发出的日光灯管，会看到平行的彩色条纹，这是由于光的衍射，故A正确．不透光圆片后面的阴影中心出现一个亮斑，即泊松亮斑，是光的衍射，故B正确．电线的直径要比光的波长大很多，不能发生明显的衍射现象，地面上不留下电线的影子是因为光源比较大，障碍物比较小，在地面上形成伪本影区，故C错误．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是由于光的衍射，故D正确．

3．(2019·湖北龙泉中学段考)在电磁波谱中，红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的频率大小关系是(　　)

A．红外线的频率最大，可见光的频率最小

B．伦琴射线的频率最大，红外线的频率最小

C．可见光的频率最大，红外线的频率最小

D．伦琴射线的频率最大，可见光的频率最小

答案　B

解析　红外线、可见光和伦琴射线(X射线)三个波段的波长是从长到短，所以其频率是从低到高．频率最大的是伦琴射线(X射线)，频率最小的是红外线，故B正确，A、C、D错误．

4．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小为(　　)

A.λ  B.λ  C.λ  D．λ

答案　B

解析　为减少热效应显著的红外线，要求红外线在薄膜的前后表面反射后叠加作用减弱，即光程差为半波长的奇数倍，故所镀薄膜的最小厚度为红外线在该膜中波长的，故选B.

5．下列关于光的偏振现象的应用正确的是(　　)

A．立体电影利用了光的干涉现象

B．为了增加光的透射率，照相机镜头表面的增透膜利用了光的偏振现象

C．茶色眼镜利用了光的偏振现象

D．拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响

答案　D

解析　立体电影放映的时候用双镜头放映机，其中每个镜头前放有偏振方向不同的偏振光片，观众戴的眼镜上也有相对应方向的偏振光片，这样每只眼睛就只能看到一个镜头所投影的图像，这两个像经过大脑综合以后，就会产生立体视觉，所以立体电影是利用了光的偏振现象，故A错误；照相机镜头表面的增透膜利用了光的干涉现象，故B错误；茶色眼镜利用了金属化合物在玻璃中变化而形成色彩，故C错误；拍摄日落时水面下的景物时，在照相机镜头前装一个偏振片可减弱水面反射光的影响，故D正确．

6.(多选)(2020·浙江十校联盟月考)如图1所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光经过同一狭缝后的衍射图样，则下列说法正确的是(　　)

图1

A．在真空中，a光的波长比b光的长

B．在同一均匀介质中传播，a光的传播速度比b光的快

C．两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多

D．当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射

答案　ABC

解析　根据波长越长，衍射条纹间距越宽，由题图可知甲图条纹间距大，则在真空中，a光的波长较长，A正确；依据f＝可知，a光的波长较长，则频率较小，那么a光的折射率较小，根据v＝知，则在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的快，B正确；条纹间距大，则在相同的光屏上亮纹的条数少，结合Δx＝λ可知，C选项条件下b光亮纹的条数更多，C正确；发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角，故两束光从空气中射向玻璃时，均不发生全反射，D错误．

7．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．用光导纤维束传输图像和信息，这是利用了光的全反射原理

B．紫外线比红外线更容易发生衍射现象

C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光比绿光对应的条纹宽度大

D．光的色散现象都是由于光的干涉引起的

答案　AC

解析　用光导纤维束传输图像和信息，这是利用了光的全反射原理，故A正确；紫外线的波长比红外线短，不容易发生衍射现象，故B错误；经过同一双缝所得干涉条纹，红光的波长比绿光长，则干涉条纹宽度大，故C正确；色散现象可以由光的干涉或折射现象引起，故D错误．

8．(多选)(2020·云南昆明市“三诊一模”摸底)下列说法正确的是(　　)

A．天空中看到的彩虹是光的干涉现象形成的

B．偏振现象说明光是一种横波

C．光从空气射入水中，光的频率保持不变

D．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的衍射原理

E．在水中红光比蓝光传播得更快

答案　BCE

解析　天空中看到的彩虹是太阳光通过天空中的小水滴时呈现的光的色散现象形成的，选项A错误；光的偏振现象说明光是一种横波，选项B正确；光在传播过程中频率不变，所以光从空气射入水中时，光的频率保持不变，光速和波长都发生变化，选项C正确；光学仪器镜头上的增透膜利用了光的薄膜干涉原理，选项D错误；由于红光的频率比蓝光低，而频率越高折射率越大，所以蓝光在水中的折射率大于红光在水中的折射率，由n＝可知，在水中红光的传播速度大于蓝光，选项E正确．

9．关于光现象，下列说法错误的是(　　)

A．用光导纤维传送图像信息，利用了光的全反射原理

B．肥皂泡看起来常常是彩色的，属于色散现象

C．3D电影的播放和观看利用了光的偏振

D．全息照片的拍摄主要利用了光的干涉

答案　B

解析　光导纤维传送图像信息利用了光的全反射原理，故A正确；肥皂泡看起来常常是彩色的，是由于肥皂泡前、后表面反射回来的光发生干涉，不是色散现象，故B错误；3D立体电影放映时，将两条电影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装两个偏振轴互成90°的偏振镜，两台放映机同步运转，同时将画面投放在银幕上，形成左像、右像双影，当观众戴上特制的偏光眼镜时，由于左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映机镜头前的偏振轴相一致，致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通过双眼会聚功能将左、右像叠合在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果，故C正确；全息摄影采用激光作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一束经被摄物反射后再射向感光片，两束光在感光片上叠加发生干涉，感光底片上各点的感光程度不仅随反光强度不同而不同，而且随两束光的相位关系不同而不同，所以全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了相位信息，人眼直接去看这种感光的底片，只能看到像指纹一样的干涉条纹，但如果用激光去照射它，人眼透过底片就能看到与原来被拍摄物体完全相同的三维立体像，所以全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故D说法正确．

10．(多选)下列说法正确的是(　　)

A．偏振光可以是横波，也可以是纵波

B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

D．X射线在磁场中能偏转、穿透能力强，可用来进行人体透视

E．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率

答案　BCE

解析　偏振光是横波，不能是纵波，故A错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉原理，故B正确；光导纤维传输信号及医用纤维式内窥镜都是利用光的全反射原理，故C正确；用X光透视人体是利用X光的穿透性，X射线是电磁波，在磁场中不能偏转，故D错误；根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，故E正确．

11．(多选)下列说法中正确的是(　　)

A．交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘

B．光在同一种介质中沿直线传播

C．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光

D．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应

答案　AC

解析　交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长，更容易穿透云雾烟尘，A正确；光在同一种均匀介质中沿直线传播，B错误；因为绿光的波长大于蓝光，所以根据条纹间距公式Δx＝λ可知，让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，形成的干涉条纹间距较大的是绿光，C正确；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象，D错误．

12．(多选)(2020·辽宁丹东市检测)下列说法正确的是(　　)

A．单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变

B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的

C．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小

D．光的偏振特征说明光是横波

E．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故

答案　BDE

解析　单色光从光密介质进入光疏介质时，频率不变，光速发生了变化，所以光的波长也发生变化，选项A错误；雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的，选项B正确；根据光的干涉条纹间距公式Δx＝λ，可知红光的波长长，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，选项C错误；光的偏振特征说明光是横波，选项D正确；水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，即从光密介质射向光疏介质时，一部分光在界面上发生了全反射，选项E正确．

13．(多选)(2020·福建厦门市3月质检)抗击新型冠状病毒引起的肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率.5G信号一般采用3.3×109～6×109 Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109～2.64×109 Hz，则(　　)

A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快

B．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站

C．空间中的5G信号和4G信号不会产生稳定的干涉现象

D．5G信号是横波，4G信号是纵波

E．5G信号所用的无线电波具有波粒二象性

答案　BCE

解析　任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，故A错误；5G信号的频率更高，波长更短，故相比4G信号不易发生衍射现象，则5G通信需要搭建更密集的基站，故B正确；5G信号和4G信号的频率不同，则它们相遇不能产生稳定的干涉现象，故C正确；电磁波均为横波，故5G信号和4G信号都是横波，故D错误；任何电磁波包括无线电波都具有波粒二象性，故E正确．

14．(多选)(2020·湖北鄂东南联盟模拟)下列说法正确的是(　　)

A．全息照相主要是利用了光的衍射现象

B．单反相机的增透膜利用了光的偏振现象

C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉

D．用光导纤维传输信息是利用了光的全反射的原理

E．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点

答案　CDE

解析　全息照相主要是利用了光的单色性好(即频率相同)、相位差稳定的特点，不是光的衍射现象，故A错误；增透膜是利用光的干涉现象，由前、后两表面的反射光线进行相互叠加，故B错误；用标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，属于薄膜干涉，故C正确；用光导纤维传输信息利用了光的全反射的原理，光线在内芯和外套的界面上发生全反射，故D正确；激光具有亮度高、能量大的特点，因此医学上用激光做“光刀”来进行手术，故E正确．

15.(多选)(2020·东北师大附中等六校联合模拟)a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形(截面如图2所示)的玻璃砖，其中b束激光在出射面上发生全反射，下列关于这两束激光的说法中正确的是(　　)

图2

A．a光的频率更大

B．a光在此玻璃砖内传播速度更大

C．该玻璃砖对a光的折射率大于

D．a光对微小障碍物的衍射现象更明显

E．a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象

答案　BDE

解析　因为b光能在界面发生全反射，可知b光临界角较小，折射率较大，则b光的频率更大，选项A错误；因为b光折射率大，根据v＝可知，a光在此玻璃砖内传播速度更大，选项B正确；由题意可知，a光的临界角大于45°，根据n＝<＝，即该玻璃砖对a光的折射率小于，选项C错误；因a光的频率小，波长大，则a光对微小障碍物的衍射现象更明显，选项D正确；因为a、b两种光的频率不同，则a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象，选项E正确．

16．(多选)(2020·贵州贵阳市四校联考)下列说法正确的是(　　)

A．观测到某星球上A元素发出的光的频率大于地球上A元素发出的光的频率，则该星球正在靠近地球

B．自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同

C．在岸边观察水中的鱼，鱼的实际深度比看到的要浅一些

D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽

E．若红光由真空进入折射率为n的介质中，则红光在介质中的波长与其在真空中的波长的比值为n

答案　ABD

解析　根据多普勒效应可以计算出物体相对运动的速度，所以通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，故A正确；自然光包含着垂直于传播方向上的沿一切方向振动的光，且沿各个方向振动的光的强度均相同，故B正确；在岸边观察水中的鱼，看到的鱼是由于鱼发出的光线经过水面折射形成的虚像，根据折射定律知折射角大于入射角，所以看到的鱼比实际深度要浅一些，故C错误；根据双缝干涉的宽度公式：Δx＝λ可知，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故D正确；红光由真空进入折射率为n的介质中，频率不变，则n＝＝＝，得红光在介质中的波长与其在真空中的波长的比值＝，故E错误．