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2018年高考考点完全题物理考点通关练：考点 49 光的干涉、衍射和偏振现象 电磁
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这是一份2018年高考考点完全题物理考点通关练：考点 49 光的干涉、衍射和偏振现象 电磁，共16页。试卷主要包含了2016年北京高考第14题等内容，欢迎下载使用。
考点名片
考点细研究：(1)光的干涉、衍射和偏振现象；(2)电磁波及其传播、电磁波的产生、发射和接收、电磁波谱；(3)狭义相对论的基本假设等。其中考查到的如：2016年全国卷Ⅱ第34题(1)、2016年北京高考第14题、2016年天津高考第1题、第2题、2016年江苏高考第12题B(1)、2015年浙江自选第13题(1)、2015年全国卷Ⅱ第34题(1)、2015年北京高考第20题、2015年上海高考第10题、2014年天津高考第1题、2014年浙江高考第18题、2014年江苏高考第12题B(1)、2014年四川高考第2题、2014年大纲卷第17题、2014年安徽高考第20题。
备考正能量：光的干涉、衍射和偏振现象是高考的重要考点，预计今后试题仍以选择题、填空题为主，试题难度不大。
一、基础与经典
1．能产生干涉现象的两束光是( )
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯泡发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光
答案 B
解析 由产生干涉条件可知A、C选项错误，B选项正确；即使是同一光源的两个部分发出的光，由于相位差随时间不同而改变，所以也不会发生干涉(激光光源除外)。通常把一束光一分为二来获得相干光源，故D选项错误；对于D选项，也可以以日光灯为例来说明，日光灯下没有干涉现象的出现，说明不符合干涉条件。
2．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象( )
A．都是光的衍射现象
B．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
D．都是光的粒子性的表现
答案 C
解析 两玻璃板间将形成空气薄膜，光照射在空气薄膜上下表面的反射光发生干涉，由于是白光，产生了彩色干涉条纹。而从狭缝观察得到彩色条纹是光的衍射现象，C选项正确。
3.如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向(图中用带箭头的实线表示)。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是( )
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
答案 C
解析 太阳光包含垂直传播方向向各个方向振动的光，当太阳光照射P时能在P的另一侧观察到偏振光，故A项不符合题意；沿竖直方向振动的光能通过偏振片，故B项不符合题意；沿水平方向振动的光不能通过偏振片，因为它们的方向相互垂直。故C项是符合题意的；沿与竖直方向成45°角振动的光也能部分通过偏振片，故D项不符合题意。
4．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化( )
A．这里应用的是光的干涉现象
B．这里应用的是光的偏振现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
答案 D
解析 激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹，用的是光的衍射现象，A、B都错误。当光屏上的条纹变宽时，即衍射现象更明显，根据产生明显衍射现象的条件可知，对应的丝应变细，故C错误，D正确。
5．(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是( )
A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
答案 AC
解析 由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，A正确，B错误。由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，C正确，D错误。
6．下列说法中正确的是( )
A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象
B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
答案 A
解析 光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象，A正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，B错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，C错误；照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，D错误。
7.如图所示，光源S从水面下向空气斜射一束复色光，在A点分成a、b两束，则下列说法正确的是( )
A．在水中a光折射率大于b光
B．在水中a光的速度大于b光
C．若a、b光由水中射向空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距小于b光
答案 B
解析 由题意可知，两光束的入射角i相同，折射角raλb，根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ，则知a光的干涉条纹间距大于b光的间距，故D错误。
8．(多选)以下说法中正确的是( )
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．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干涉
E．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
答案 ADE
解析 对于同一障碍物，它的尺寸d不变，波长λ越长的光越容易满足d≤λ，会产生明显的衍射现象，越容易绕过障碍物，所以A项正确。白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象，B项错误。波的频率由波源决定，波速由介质决定，所以红光从空气进入水中，频率f不变，波速v变小，由v＝λf得，波长λ变小，所以C项错误。检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D项正确。由光速不变原理知，E项正确。
9．(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是( )
A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B．任何变化的电场周围一定有磁场
C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场
D．电磁波的理论在先，实践证明在后
答案 BCD
解析 振荡电场和振荡磁场交替产生，形成电磁波，A错误，C正确；变化的电场一定产生磁场，B正确；麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹进行验证，D正确。
10．下列说法正确的是( )
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
答案 C
解析 全息照相利用了激光的频率单一，具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关，故A错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增强，当驱动力的频率等于物体的固有频率时即共振，故B错误；根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：t＝eq \f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))，可知在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知，当两物体以很大的速度互相靠近时，感觉频率会增大，远离时感觉频率会减小，故D错误。
二、真题与模拟
11．2016·天津高考]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．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大
C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大
D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
答案 D
解析 由干涉条纹间距Δx＝eq \f(λ,d)·L可知，λa<λb，νa>νb同种均匀介质，对频率大的光折射率更大即na>nb，光在介质中的传播速度v＝eq \f(c,n)，故vaEb，D正确。
12．2016·全国卷Ⅱ](多选)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
答案 ABC
解析 电磁波在真空中的传播速度为光速，与频率无关，A正确。根据电磁波的产生条件可知B正确。电磁波为横波，传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确。电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，因此也能通过电缆、光缆传输，D错误。电磁波是一种能量传播方式，若波源电磁振荡停止，则不再产生新的电磁波，但空间中的波仍将继续传播下去，E错误。
13．2016·江苏高考]一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
答案 B
解析 飞船上的观测者相对飞船静止，测得的是飞船的静止长度，即30 m，A错误。地球上的观测者看到飞船是运动的，因此测得的飞船长度比静止时的长度小，B正确。飞船上的观测者和地球上的观测者，观测到的光信号速度均为c，C、D错误。
14．2016·北京高考]下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中以光速c传播
B．在空气中传播的声波是横波
C．声波只能在空气中传播
D．光需要介质才能传播
答案 A
解析 声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项均错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，D项错误。
15．2016·天津高考]我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )
A．米波的频率比厘米波频率高
B．和机械波一样须靠介质传播
C．同光波一样会发生反射现象
D．不可能产生干涉和衍射现象
答案 C
解析 米波雷达发射的米波是一种电磁波，可以在介质中传播也可以在真空中传播，B错误。米波与厘米波在真空中传播的速度都是光速c，根据ν＝eq \f(c,λ)可知ν米<ν厘米，A错误。米波具有波的所有性质，能发生反射，也能发生干涉与衍射现象，C正确，D错误。
16．2015·浙江自选]以下说法正确的是( )
A．真空中蓝光的波长比红光的波长长
B．天空中的彩虹是由光干涉形成的
C．光纤通信利用了光的全反射原理
D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变
答案 C
解析 真空中蓝光的波长比红光的波长短，A错误。天空中的彩虹是由光的折射形成的，B错误。光纤利用了光的全反射传递信息，C正确。机械波在不同的介质中传播时频率不变，速度变化，因而波长会变化，D错误。
17．2015·北京高考]利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是( )
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
答案 B
解析 读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，故A项错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时，才发生共振，IC卡才能有效工作，故B项正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，故C项错误；由题意，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，故D项错误。
18．2014·浙江高考](多选)关于下列光学现象，说法正确的是( )
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
答案 CD
解析 对于水蓝光折射率大于红光，由n＝eq \f(c,v)得v＝eq \f(c,n)，可知在水中红光传播速度快，选项A错误；光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，选项B错误；水中的鱼发出的光线射出水面后，折射光线远离法线，因而鱼所成像在鱼的实际位置上方，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(L,d)·λ可知，由于红光的波长长，所以其条纹间距宽，选项D正确。
19．2014·四川高考]电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 电磁波是一种波，可以产生衍射现象，A错误。常用的遥控器用红外光信号来遥控电视，B错误。多普勒效应常用来测量相对运动物体的速度，C正确。光在真空中运动的速度在各种惯性系中测得的数值相同，D错误。
一、基础与经典
20．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λ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。
(1)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？
(2)温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少？
答案 (1)见解析 (2)eq \f(λ,2)
解析 (1)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。
(2)当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明2d1＝kλ；
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)λ，
解得d1－d2＝eq \f(λ,2)。
故温度由t1升高到t2，A的高度升高eq \f(λ,2)。
二、真题与模拟
21．2016·江苏高考] (1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波。一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同。如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。
答案 (1)频率 C (2)1.178×10－2 m
解析 (1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹。
(2)相邻亮条纹的中心间距Δx＝eq \f(l,d)λ
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则L＝eq \f(nlλ,d)
代入数据得L＝1.178×10－2 m。
22．2015·全国卷Ⅰ]在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________(填“＞”“＝”或“＜”)Δx2。若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm。
答案 ＞ 0.300
解析 由公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，Δx1>Δx2。相邻亮条纹之间的距离为Δx＝eq \f(10.5,5) mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝eq \f(lλ,Δx)，代入数据得d＝0.300 mm。
23．2016·保定市模块验收]奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这个角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。
(1)偏振片A的作用是什么？
(2)偏振现象证明了光是一种________。
(3)(多选)以下说法中正确的是( )
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α
答案 (1)把自然光变成偏振光 (2)横波 (3)ACD
解析 (1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。
(2)偏振现象证明了光是一种横波。
(3)因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光先通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O。当在A、B间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度。若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，故选项A、C、D项正确。
24．2017·江苏名校质检]某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs。求：
(1)此电磁波的频率；
(2)此雷达的最大侦察距离。
答案 (1)1.5×109 Hz (2)3×104 m
解析 (1)电磁波在空气中传播，传播速度认为等于光速c＝3.0×108 m/s，因此f＝eq \f(c,λ)＝1.5×109 Hz。
(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02 μs，两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量。设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝eq \f(1,5000) s＝2×10－4 s≫0.02 μs(故脉冲持续时间可以略去不计)，则2x＝cΔt，所以x＝eq \f(cΔt,2)＝3×104 m。
25．2016·浙江质检]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的距离之差为2.1×10－6 m，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的介质中的波长为4×10－7 m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°；
(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。
答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析
解析 (1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝eq \f(c,v)得n＝eq \f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝6×10－7 m。又光的路程差δ＝2.1×10－6 m，所以N1＝eq \f(δ,λ1)＝3.5，即从S1和S2到P点的光的路程差δ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＝eq \f(1,n)，得n＝eq \f(1,sin37°)＝eq \f(5,3)，由此可知，B光在空气中的波长λ2为：
λ2＝nλ介＝5.25×10－7 m，N2＝eq \f(δ,λ2)＝4。
可见用B光作光源，P点为亮条纹。
(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽、最亮，两边条纹变窄、变暗。这是单缝衍射现象。
考点名片
考点细研究：(1)光的干涉、衍射和偏振现象；(2)电磁波及其传播、电磁波的产生、发射和接收、电磁波谱；(3)狭义相对论的基本假设等。其中考查到的如：2016年全国卷Ⅱ第34题(1)、2016年北京高考第14题、2016年天津高考第1题、第2题、2016年江苏高考第12题B(1)、2015年浙江自选第13题(1)、2015年全国卷Ⅱ第34题(1)、2015年北京高考第20题、2015年上海高考第10题、2014年天津高考第1题、2014年浙江高考第18题、2014年江苏高考第12题B(1)、2014年四川高考第2题、2014年大纲卷第17题、2014年安徽高考第20题。
备考正能量：光的干涉、衍射和偏振现象是高考的重要考点，预计今后试题仍以选择题、填空题为主，试题难度不大。
一、基础与经典
1．能产生干涉现象的两束光是( )
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯泡发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光
答案 B
解析 由产生干涉条件可知A、C选项错误，B选项正确；即使是同一光源的两个部分发出的光，由于相位差随时间不同而改变，所以也不会发生干涉(激光光源除外)。通常把一束光一分为二来获得相干光源，故D选项错误；对于D选项，也可以以日光灯为例来说明，日光灯下没有干涉现象的出现，说明不符合干涉条件。
2．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象( )
A．都是光的衍射现象
B．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象
D．都是光的粒子性的表现
答案 C
解析 两玻璃板间将形成空气薄膜，光照射在空气薄膜上下表面的反射光发生干涉，由于是白光，产生了彩色干涉条纹。而从狭缝观察得到彩色条纹是光的衍射现象，C选项正确。
3.如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向(图中用带箭头的实线表示)。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是( )
A．太阳光
B．沿竖直方向振动的光
C．沿水平方向振动的光
D．沿与竖直方向成45°角振动的光
答案 C
解析 太阳光包含垂直传播方向向各个方向振动的光，当太阳光照射P时能在P的另一侧观察到偏振光，故A项不符合题意；沿竖直方向振动的光能通过偏振片，故B项不符合题意；沿水平方向振动的光不能通过偏振片，因为它们的方向相互垂直。故C项是符合题意的；沿与竖直方向成45°角振动的光也能部分通过偏振片，故D项不符合题意。
4．抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化( )
A．这里应用的是光的干涉现象
B．这里应用的是光的偏振现象
C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
答案 D
解析 激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹，用的是光的衍射现象，A、B都错误。当光屏上的条纹变宽时，即衍射现象更明显，根据产生明显衍射现象的条件可知，对应的丝应变细，故C错误，D正确。
5．(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是( )
A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
答案 AC
解析 由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，A正确，B错误。由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，C正确，D错误。
6．下列说法中正确的是( )
A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象
B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
答案 A
解析 光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象，A正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，B错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，C错误；照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，D错误。
7.如图所示，光源S从水面下向空气斜射一束复色光，在A点分成a、b两束，则下列说法正确的是( )
A．在水中a光折射率大于b光
B．在水中a光的速度大于b光
C．若a、b光由水中射向空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．分别用a、b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距小于b光
答案 B
解析 由题意可知，两光束的入射角i相同，折射角ra
8．(多选)以下说法中正确的是( )
A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变
D．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干涉
E．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
答案 ADE
解析 对于同一障碍物，它的尺寸d不变，波长λ越长的光越容易满足d≤λ，会产生明显的衍射现象，越容易绕过障碍物，所以A项正确。白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象，B项错误。波的频率由波源决定，波速由介质决定，所以红光从空气进入水中，频率f不变，波速v变小，由v＝λf得，波长λ变小，所以C项错误。检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D项正确。由光速不变原理知，E项正确。
9．(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是( )
A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波
B．任何变化的电场周围一定有磁场
C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场
D．电磁波的理论在先，实践证明在后
答案 BCD
解析 振荡电场和振荡磁场交替产生，形成电磁波，A错误，C正确；变化的电场一定产生磁场，B正确；麦克斯韦预言电磁波存在，赫兹进行验证，D正确。
10．下列说法正确的是( )
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率
C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
答案 C
解析 全息照相利用了激光的频率单一，具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关，故A错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振动显著增强，当驱动力的频率等于物体的固有频率时即共振，故B错误；根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性：t＝eq \f(t0,\r(1－\f(v2,c2)))，可知在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知，当两物体以很大的速度互相靠近时，感觉频率会增大，远离时感觉频率会减小，故D错误。
二、真题与模拟
11．2016·天津高考]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．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大
C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大
D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大
答案 D
解析 由干涉条纹间距Δx＝eq \f(λ,d)·L可知，λa<λb，νa>νb同种均匀介质，对频率大的光折射率更大即na>nb，光在介质中的传播速度v＝eq \f(c,n)，故va
12．2016·全国卷Ⅱ](多选)关于电磁波，下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直
D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失
答案 ABC
解析 电磁波在真空中的传播速度为光速，与频率无关，A正确。根据电磁波的产生条件可知B正确。电磁波为横波，传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确。电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，因此也能通过电缆、光缆传输，D错误。电磁波是一种能量传播方式，若波源电磁振荡停止，则不再产生新的电磁波，但空间中的波仍将继续传播下去，E错误。
13．2016·江苏高考]一艘太空飞船静止时的长度为30 m，它以0.6c(c为光速)的速度沿长度方向飞行经过地球，下列说法正确的是( )
A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30 m
C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c
D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c
答案 B
解析 飞船上的观测者相对飞船静止，测得的是飞船的静止长度，即30 m，A错误。地球上的观测者看到飞船是运动的，因此测得的飞船长度比静止时的长度小，B正确。飞船上的观测者和地球上的观测者，观测到的光信号速度均为c，C、D错误。
14．2016·北京高考]下列说法正确的是( )
A．电磁波在真空中以光速c传播
B．在空气中传播的声波是横波
C．声波只能在空气中传播
D．光需要介质才能传播
答案 A
解析 声波是机械波，是纵波，在气体、固体、液体中都能传播，故B、C两项均错误；电磁波的传播不需要介质，能在真空中以光速传播，A项正确，D项错误。
15．2016·天津高考]我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在1～10 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是( )
A．米波的频率比厘米波频率高
B．和机械波一样须靠介质传播
C．同光波一样会发生反射现象
D．不可能产生干涉和衍射现象
答案 C
解析 米波雷达发射的米波是一种电磁波，可以在介质中传播也可以在真空中传播，B错误。米波与厘米波在真空中传播的速度都是光速c，根据ν＝eq \f(c,λ)可知ν米<ν厘米，A错误。米波具有波的所有性质，能发生反射，也能发生干涉与衍射现象，C正确，D错误。
16．2015·浙江自选]以下说法正确的是( )
A．真空中蓝光的波长比红光的波长长
B．天空中的彩虹是由光干涉形成的
C．光纤通信利用了光的全反射原理
D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变
答案 C
解析 真空中蓝光的波长比红光的波长短，A错误。天空中的彩虹是由光的折射形成的，B错误。光纤利用了光的全反射传递信息，C正确。机械波在不同的介质中传播时频率不变，速度变化，因而波长会变化，D错误。
17．2015·北京高考]利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交卡上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是( )
A．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池
B．仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流
D．IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
答案 B
解析 读卡机发射的电磁波，被IC卡内部的LC振荡电路接收，使IC卡充电，因此IC卡的能量源于读卡机发射的电磁波，故A项错误；仅当读卡机发射的电磁波频率与该IC卡内的LC振荡电路的固有频率相等时，才发生共振，IC卡才能有效工作，故B项正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，根据法拉第电磁感应定律，线圈L中仍会产生感应电流，故C项错误；由题意，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输，故D项错误。
18．2014·浙江高考](多选)关于下列光学现象，说法正确的是( )
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
答案 CD
解析 对于水蓝光折射率大于红光，由n＝eq \f(c,v)得v＝eq \f(c,n)，可知在水中红光传播速度快，选项A错误；光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，选项B错误；水中的鱼发出的光线射出水面后，折射光线远离法线，因而鱼所成像在鱼的实际位置上方，选项C正确；由双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(L,d)·λ可知，由于红光的波长长，所以其条纹间距宽，选项D正确。
19．2014·四川高考]电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A．电磁波不能产生衍射现象
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同
答案 C
解析 电磁波是一种波，可以产生衍射现象，A错误。常用的遥控器用红外光信号来遥控电视，B错误。多普勒效应常用来测量相对运动物体的速度，C正确。光在真空中运动的速度在各种惯性系中测得的数值相同，D错误。
一、基础与经典
20．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λ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。
(1)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？
(2)温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少？
答案 (1)见解析 (2)eq \f(λ,2)
解析 (1)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。
(2)当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明2d1＝kλ；
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)λ，
解得d1－d2＝eq \f(λ,2)。
故温度由t1升高到t2，A的高度升高eq \f(λ,2)。
二、真题与模拟
21．2016·江苏高考] (1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波。一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同。如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。
答案 (1)频率 C (2)1.178×10－2 m
解析 (1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹。
(2)相邻亮条纹的中心间距Δx＝eq \f(l,d)λ
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则L＝eq \f(nlλ,d)
代入数据得L＝1.178×10－2 m。
22．2015·全国卷Ⅰ]在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________(填“＞”“＝”或“＜”)Δx2。若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm。
答案 ＞ 0.300
解析 由公式Δx＝eq \f(l,d)λ可知，Δx1>Δx2。相邻亮条纹之间的距离为Δx＝eq \f(10.5,5) mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝eq \f(lλ,Δx)，代入数据得d＝0.300 mm。
23．2016·保定市模块验收]奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这个角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。
(1)偏振片A的作用是什么？
(2)偏振现象证明了光是一种________。
(3)(多选)以下说法中正确的是( )
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的角度等于α
答案 (1)把自然光变成偏振光 (2)横波 (3)ACD
解析 (1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。
(2)偏振现象证明了光是一种横波。
(3)因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光先通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O。当在A、B间加上糖溶液时，由于溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度。若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，故选项A、C、D项正确。
24．2017·江苏名校质检]某雷达工作时，发射电磁波的波长λ＝20 cm，每秒脉冲数n＝5000，每个脉冲持续时间t＝0.02 μs。求：
(1)此电磁波的频率；
(2)此雷达的最大侦察距离。
答案 (1)1.5×109 Hz (2)3×104 m
解析 (1)电磁波在空气中传播，传播速度认为等于光速c＝3.0×108 m/s，因此f＝eq \f(c,λ)＝1.5×109 Hz。
(2)雷达工作时发射电磁脉冲，每个电磁脉冲持续时间t＝0.02 μs，两个脉冲时间间隔内，雷达必须接收到反射回来的电磁脉冲，否则会与后面的电磁脉冲重叠而影响测量。设最大侦察距离为x，两个脉冲时间间隔为Δt＝eq \f(1,5000) s＝2×10－4 s≫0.02 μs(故脉冲持续时间可以略去不计)，则2x＝cΔt，所以x＝eq \f(cΔt,2)＝3×104 m。
25．2016·浙江质检]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的距离之差为2.1×10－6 m，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的介质中的波长为4×10－7 m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°；
(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象。
答案 (1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析
解析 (1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝eq \f(c,v)得n＝eq \f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝6×10－7 m。又光的路程差δ＝2.1×10－6 m，所以N1＝eq \f(δ,λ1)＝3.5，即从S1和S2到P点的光的路程差δ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＝eq \f(1,n)，得n＝eq \f(1,sin37°)＝eq \f(5,3)，由此可知，B光在空气中的波长λ2为：
λ2＝nλ介＝5.25×10－7 m，N2＝eq \f(δ,λ2)＝4。
可见用B光作光源，P点为亮条纹。
(3)光屏上仍出现明、暗相间的条纹，但中央条纹最宽、最亮，两边条纹变窄、变暗。这是单缝衍射现象。
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