2022届高考物理一轮复习光学专题物理光学---光的干涉能力提升

2022届高考物理一轮复习光学专题物理光学---光的干涉能力提升

练习

一、单选题，共10小题

1．下列说法正确的是（　　）

A．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的

B．光在介质中传播的速度与光的频率无关

C．在双缝干涉实验中，用紫光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距

D．机械波可以在真空中传播

2．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是（　　）

A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝

B．去掉实验装置中的滤光片，在光屏上将无法观察到双缝干涉条纹

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大

3．以下现象属于光的干涉的是（　　）

A．筷子浸入水中的部分侧移且变粗

B．灯焰靠近肥皂膜形成图样

C．相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱

D．光经过大头针的针尖形成图样

4．如图是甲、乙两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样，对此实验分析正确的是（　　）

A．甲光衍射本领更强 B．在水中乙光的传播速度大

C．光由玻璃射向空气时，乙光更易发生全反射 D．减小实验中的双缝间距，目镜中的条纹数会增加

5．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（　　）

A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量

B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长

C．若a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光

D．若用a、b分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距a光小于b光

6．甲、乙两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图、所示，图中有一半圆玻璃砖，O是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点，折射角为。则下列说法正确的是（　　）

A．乙光以入射时一定发生全反射

B．甲光的频率比乙光的频率小

C．甲光在玻璃砖中的临界角满足

D．若绕点逆时针旋转玻璃砖，上一定能接收到甲光

7．下列光现象中，光学原理与其他各项不同的是（　　）

A．光照射肥皂膜得到的图样

B．泊松亮斑

C．光照射针尖得到的图样

D．光通过圆孔得到的图祥

8．铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（　　）

A． B． C． D．

9．一半球形玻璃砖，点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，为垂足，如图所示，与直线平行且到直线距离相等的、两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的点，以下判断正确的是（　　）

A．光折射率大于光折射率

B．光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长

C．若光、光从同一介质射入真空，光发生全反射的临界角大于b光

D．若用、分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距光小于光

10．下列光学现象中说法正确的是（　　）

A．肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象

B．光的偏振现象说明光是一种纵波

C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的干涉现象

D．光的双缝干涉实验，在光屏上的某一位置，会时而出现明条纹、时而出现暗条纹

二、多选题，共3小题

11．对下列现象解释正确的是（　　）

A．图甲中全息照相利用了光的偏振原理

B．图乙中光的色散现象利用了光的衍射原理

C．图丙中水流导光利用了光的全反射原理

D．图丁中照相机镜头表面镀有增透膜利用了光的干涉原理

12．下列属于光的衍射现象的是（   ）

A．雨后天空出现的绚丽的彩虹

B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹

C．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹

D．眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹

E.眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹

13．下列说法正确的是（   ）

A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度等于光速

B．单摆做简谐振动的回复力是摆球受到的重力和拉力的合力提供

C．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

D．杨氏双缝干涉实验中，红光的条纹间距比紫光的条纹间距大

E.5G（即第五代移动通信技术）采用3300—5000MHZ频段，4G（即第四代移动通信技术）采用1880—2635MHZ频段，5G信号比4G信号更容易发生明显衍射

三、填空题，共4小题

14．如图所示，用很弱的红光做双缝实验，通过控制曝光时间记录现象，分别得到了图a、图b和图c三张相片，其中最能说明光具有 波动性的相片是_______，这三张相片共同说明了光具有________性。

15．用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉实验装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是用a光照射时形成的，图乙是用b光照射时形成的，关于a、b两束单色光，下列说法正确的是____________．

E、b光的波长比a光的短

16．在太阳光照射下，水面油膜上会出现彩色的花纹，这是两列相干光波发生干涉的结果，这两列相干光波是太阳光分别经_______而形成的。用平行的单色光垂直照射不透明的圆板，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一个亮斑，这是光的______现象。

17．下列说法中正确的是________．

E．使电磁波随各种信号而改变的技术叫做解调

四、解答题，共4小题

18．劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？

19．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图）.从仪器注明的规格可知，双缝屏上的双缝间距d=0.3mm，像屏与双缝屏间的距离l=1.2m.在像屏上用测量头测出，第1个亮条纹到第10个亮条纹的中心间距a=22.78mm.求：

(1)相邻两个亮条纹问的距离△x；

(2)这种单色光的波长.（最后结果保留两位有效数字）

20．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

（1）已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10－7m；

（2）已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，sin37°=0.6。

21．如图所示为“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝和间距为，双缝到屏的距离为，波长为的单色平行光垂直入射到双缝和上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线上方第一条亮纹中心位置在处，第三条亮纹中心位置在处，现有1号、2号虫子分别从和同时出发，以相同速度沿垂直屏的方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，假定两只虫子爬行速度均为，则两只虫子运动的时间差为多少？

参考答案

1．A

【详解】

A．油膜呈现彩色图样是光的干涉现象，由膜的前后表面反射光线，进行相互叠加而出现的薄膜干涉现象，故A正确；

B．光在介质中传播的速度与光的频率有关，故B错误；

C．根据

可知，由于紫光的波长比黄光的波长短，干涉条纹的间距将减小，故C错误；

D．机械波的传播需要介质；不能在真空中传播，故D错误；

故选A。

2．A

【详解】

A．滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；

B．去掉滤光片后，透过缝的将是多种颜色的光，波长不同干涉后形成的条纹间距不同，在屏上形成彩色条纹，故B错误；

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，由可知与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；

D．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致△x变小，则波长测量值偏小，故D错误。、

故选A。

3．B

【详解】

A．筷子浸入水中的部分侧移且变粗是光的折射，故A错误；

B．灯焰靠近肥皂膜形成图样是薄膜干涉，故B正确；

C．相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱是光的偏振，故C错误；

D．光经过大头针的针尖形成图样是光的衍射，故D错误。

故选B。

4．B

【详解】

A．根据双缝干涉条纹的间距公式

结合干涉图样，可知甲的波长较小，乙的波长较大，故乙光衍射本领更强，故A错误；

B．乙光波长较大，则频率较小，水中的折射率较小，根据

可知乙光在水中的传播速度大，故B正确；

C．由于甲光折射率大，乙光折射率小，根据全反射的临界角

可知，甲的临界角小，乙的临界角大，当光由玻璃射向空气时，甲光更易发生全反射，故C错误；

D．减小实验中的双缝间距d，根据

可知，条纹间距变大，则目镜中的条纹数会减少，故D错误。

故选B。

5．C

【详解】

A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，则频率也较大，根据光子的能量

可知b光光子的能量较大，A错误；

B．由

可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，B错误；

C．由

可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，C正确；

D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式

可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，D错误。

故选C。

6．C

【详解】

A．对同一种介质，甲的折射率大，设全反射的临界角为，根据

可知甲的临界角小，乙的临界角大，当甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点发生折射时，乙光以入射时一定不会发生全反射，故A错误；

B．根据双缝干涉相邻亮条纹的间距公式

知甲的波长较小，乙的波长较大，所以甲的频率大，乙的频率小，故B错误；

C．对甲光有

可得

故C正确；

D．绕点逆时针旋转玻璃砖，随着的增大，甲光可能会发生全反射，所以上可能接收不到甲光，故D错误。

故选C。

7．A

【详解】

A图象是由于光的干涉形成的，BCD图象是由于光的衍射形成的。故A符合题意，BCD不符合题意。

故选A。

8．C

【详解】

薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，在复色光时，出现彩色条纹，由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距上密下疏，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，ABD错误。

故选C。

9．C

【详解】

A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，故A错误；

B．由可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，故B错误；

C．由可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，故C正确；

D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，故D错误；

故选C。

10．A

【详解】

A．肥皂泡呈现彩色是光的薄膜干涉现象，故A正确；

B．光的偏振现象说明光是一种横波，故B错误；

C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故C错误；

D．光的双缝干涉实验，在光屏上的某一位置，会始终出现明条纹或暗条纹，并非时明时暗，故D错误。

故选A。

11．CD

【详解】

A．图甲中全息照相利用了光的干涉原理，所以A错误；

B．图乙中光的色散现象利用了光的折射原理，所以B错误；

C．图丙中水流导光利用了光的全反射原理，所以C正确；

D．图丁中照相机镜头表面镀有增透膜利用了光的干涉原理，所以D正确；

故选CD。

12．DE

【详解】

A．雨后天空出现的绚丽的彩虹，属于光的折射现象，故A错误；

B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹，属于薄膜干涉现象，故B错误；

C．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹，属于光的折射现象，故C错误；

D．眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹，是光绕过障碍物传播的现象，属于光的衍射现象，故D正确；

E．眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹，是光绕过障碍物传播的现象，属于光的衍射现象，故E正确。

故选DE。

13．ACD

【详解】

A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度等于光速，A正确；

B．单摆的运动为简谐运动，回复力由重力沿切线方向的分力提供，B错误；

C．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，C正确；

D．根据条纹间距公式

由于

λ红 > λ紫

则有

x红 > x紫

D正确；

E．因4G信号波长较长，则4G信号更容易发生明显行射，E错误。

故选ACD。

14．c    光具有波粒二象性   

【详解】

[1]图像（c）有明显的明暗相间的干涉条纹，而干涉是波特有的性质，故表明光具有波动性

[2]图像（a）以一个个的亮点，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光具有粒子性，因此这三张相片共同说明了光具有波粒二象性

15．BCD

【详解】

试题分析：a光照射产生的条纹间距小于b光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式知，a光的波长小于b光的波长，则a光的频率大于b光的频率，b光的频率小，则同一介质对b光的折射率小，根据知，在同一介质中b光的速度大，故AE错误BCD正确；

考点：考查了光的折射

名师点睛：本题的突破口通过条纹间距大小比较出波长的大小．掌握波长与频率、折射率、波速等物理量的关系．

16．膜的前表面和后表面分别反射出来形成两列相干光    衍射   

【详解】

[1]在太阳光照射下，水面油膜上会出现彩色条纹是薄膜干涉的结果，是光经过油膜前后表面反射后干涉形成的；

[2]用平行的单色光垂直照射不透明圆板时，在圆板后面的屏上发现圆板阴影中心处有一个亮斑，阴影的周围是明暗相间的环状衍射条纹。这就是泊松亮斑，是单色光绕过不透光的圆盘发生衍射形成的。

17．BCD

【详解】

试题分析：光电子的最大初动能跟入射光的频率有关，与光强无关，选项A错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，是属于光的衍射现象，选项B正确；一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率不变，根据可知，波长变短，选项C正确；在双缝干涉实验中，条纹间距为，因红光的波长大于黄光，则某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，在不改变其它条今年下，该同学可以采用红光作为入射光，选项D正确；使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制，选项E错误；故选BCD．

考点：光电效应；双缝干涉；电磁波的发射

【名师点睛】

此题考查了光电效应、双缝干涉以及电磁波的发射等知识，都是易错点，尤其是光电效应问题，要理解光电效应方程，不能说最大初动能与入射光的频率成正比，而是随入射光频率的增加而增大；区别“调制”和“解调”的不同．

18．条纹变疏

【详解】

从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为

△x=2d

即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差

△x=2d=nλ

时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差λ，显然抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，故干涉条纹变疏。

19．（1） 2.5×10-3m (2) 6.3×10-7m

【分析】

(1)由求得条纹间距．(2)根据,去求波长．

【详解】

(1)相邻两个亮条纹间的距离

(2)由则光的波长

【点睛】

解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及双缝干涉条纹的间距公式

20．（1）暗条纹；（2）亮条纹

【详解】

（1）设A光在空气中波长为λ1，在折射率n=1.5的介质中波长为λ2，由

n=

得

λ1=nλ2=1.5×4×10－7m=6×10－7m

因光程差

Δr=2.1×10－6m

所以

N1==3.5

由此可知，从S1和S2到P点的光程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。

（2）根据临界角与折射率的关系

sinC=

得

n=

由此可知，B光在空气中的波长为

λ3=nλ介=×3.15×10－7m=5.25×10－7m

由光程差Δr和波长的关系

N2==4

可见用B光为光源，P点为亮条纹。

21．0.2s

【详解】

相邻亮条纹的间距为

的间距为

的间距为

1号虫子爬行的时间为

2号虫子爬行的时间为

两只虫子飞行的时间相同，因此两只虫子运动的时间差为