高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 光的衍射课后测评

微专题87　光的干涉、衍射和偏振现象

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.某同学希望在暗室中用如图所示的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射到光屏上，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，相邻亮条纹间距减小

D．将光屏沿水平方向远离平面镜，相邻亮条纹间距增大

答案　D

解析　题目中的装置可等效为双缝干涉，则该现象为干涉现象，光屏上的条纹与镜面平行，所以A、B错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，将光源沿竖直方向靠近平面镜，则d减小，所以相邻亮条纹间距增大，将光屏沿水平方向远离平面镜，则l增大，所以相邻亮条纹间距增大，所以C错误，D正确．

2.(多选)如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像，下列说法正确的是(　　)

A．在酒精灯上撒一些食盐，目的是为了灯焰发出的光更亮

B．实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象

C．实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，来观察薄膜干涉现象

D．用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的

答案　BD

解析　在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光，所以目的是为了灯焰能发出明亮的黄光，故A错误；当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，产生干涉现象，所以实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象，故B正确，C错误；发生薄膜干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距与入射光的波长和在薄膜中传播的距离有关，所以用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的，故D正确．

3．某实验小组用自制狭缝观察光的干涉、衍射现象，在光屏上分别得到图乙、图丙两幅图样．关于P处放置的自制狭缝，下列说法正确的是(　　)

A．图乙对应双缝，图丙对应单缝

B．图乙对应单缝，图丙对应双缝

C．都是单缝，图乙对应的单缝较宽

D．都是双缝，图丙对应的双缝间距较大

答案　A

解析　双缝干涉图样是亮暗相间的等宽条纹，单缝衍射图样的中间是宽亮条纹，两侧是明暗交替的窄条纹，所以题图乙对应的是双缝干涉，题图丙对应的是单缝衍射．故选A.

4．若甲、乙两束单色光，经过同一单缝后的衍射图样如图甲、乙所示．则下列说法正确的是(　　)

A．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度均变窄，条纹亮度也变暗

B．若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，条纹亮度也变亮

C．在同一介质中传播，甲光比乙光的传播速度小

D．甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是甲光

答案　C

解析　若单缝宽度变窄，则两种衍射条纹宽度都变宽，因为通过的光变少，所以亮度变暗，A、B错误；甲、乙两束单色光，经过同一单缝后乙光的中央亮条纹较宽，说明乙光波长较长，则在同一介质中乙光的折射率较小，根据v＝可知，甲光比乙光的传播速度小，C正确；乙光的折射率较小，根据sin C＝，所以乙光的临界角较大，则甲光和乙光以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是乙光，D错误．

5.劈尖干涉是一种薄膜干涉，可以用来检测玻璃的光滑程度．将一标准平板玻璃放置在另一待检测平板玻璃之上，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如图所示．如果从所示装置中添加一张纸片，关于从上往下看到的干涉条纹，下列描述正确的是(　　)

A．P为凸处，PQ之间的干涉条纹条数增加

B．P为凸处，PQ之间的干涉条纹条数减少

C．P为凹处，PQ之间的干涉条纹条数增加

D．P为凹处，PQ之间的干涉条纹条数减少

答案　C

解析　薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，知P处凹陷，根据干涉条纹的间距公式Δx＝λ，如果增加一张纸片，d增大，条纹宽度变窄，那么PQ之间的条纹数增加．故选C.

6．(多选)平凸透镜其中一个表面是个球面，球面的半径叫作这个曲面的曲率半径，另一个表面是平面．如图甲所示，把一块平凸透镜压在一块平面玻璃上，让红光从上方射入，从上方观察平凸透镜，可以观察到图乙所示明暗相间的圆环状条纹，这就是牛顿环．以下说法正确的是(　　)

A．圆环状条纹是由凸透镜的上、下表面反射光干涉形成的

B．若仅改用绿光照射，则各处条纹间距将变窄

C．若仅换用曲率半径更大的平凸透镜，则各处条纹间距将变宽

D．若仅改用白光照射，则看到的是黑白相间的圆环状条纹

答案　BC

解析　环状条纹是由凸透镜与平面玻璃所夹空气膜的上、下表面的反射光干涉形成的，故A错误；绿光波长比红光波长短，若仅将红光改用绿光来照射，则条纹间距将变窄，故B正确；若仅换用曲率半径更大的凸透镜，则空气膜从内到外厚度的变化变缓，条纹间距变宽，故C正确；白光是复色光，若仅用白光照射，看到的是彩色的环状条纹，故D错误．

7．(2023·江苏南京市第二十九中学月考)下列关于光学现象的说法正确的是(　　)

A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝S1、S2间的距离d，相邻亮条纹间距离Δx将减小

B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短

C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的

D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波

答案　A

解析　根据Δx＝λ可知只增大两个狭缝的距离d，相邻亮条纹间距离Δx将减小，A正确；由题图乙可知，上图的衍射现象比下图更明显，可知在狭缝宽度相同情况下，下图对应的光波长较短，B错误；由题图丙可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C错误；只有横波才能产生偏振现象，因此偏振现象表明光波是横波，D错误．

8．下列说法中正确的是(　　)

A．图甲是由于海面下层空气的折射率比上层空气的折射率小形成的，其中A是蜃楼

B．图乙中平行光a、b经过三棱镜后交于M点，则在棱镜中a光的速度比b光的速度大

C．图丙中仅将红光换成绿光，则O点上方第一条亮条纹的位置P点将下移

D．图丁中P是偏振片，Q是光屏，白炽灯照射P时，缓慢转动P，光屏Q上亮度发生变化，说明光波是横波

答案　C

解析　海市蜃楼是因为海面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，从而发生全反射形成的，故A错误；由题图乙可知a光的折射率较大，由v＝可得在三棱镜中a光的波速比b光的波速小，故B错误；根据条纹的间距公式Δx＝λ知，绿光的波长比红光短，所以绿光的相邻亮条纹间距比红光小，所以绿光的第一条亮条纹到O点的距离变小，所以P点会下移，故C正确；自然光穿过偏振片P后，转动P，光屏上亮度不变，故D错误．