微專題87 光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象1.光的雙縫干涉條紋間距Δxλ,增透膜最小厚度為光在介質(zhì)中波長的四分之一.2.圓孔衍射和圓盤衍射圖樣的最明顯區(qū)別在于中心的亮斑,前者的較大,后者的很小且有陰影包圍.1.某同學(xué)希望在暗室中用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光現(xiàn)象:平面鏡水平放置,單色線光源S垂直于紙面放置,S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直放置的光屏上,一部分通過平面鏡反射后再射到光屏上,則(  )A.光現(xiàn)象為干涉現(xiàn)象,光屏上的條紋與鏡面垂直B.光現(xiàn)象為衍射現(xiàn)象,光屏上的條紋與鏡面平行C.將光源沿豎直方向靠近平面鏡,相鄰亮條紋間距減小D.將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離平面鏡,相鄰亮條紋間距增大答案 D解析 題目中的裝置可等效為雙縫干涉,則該現(xiàn)象為干涉現(xiàn)象,光屏上的條紋與鏡面平行,所以A、B錯(cuò)誤;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δxλ,將光源沿豎直方向靠近平面鏡,則d減小,所以相鄰亮條紋間距增大,將光屏沿水平方向遠(yuǎn)離平面鏡,則l增大,所以相鄰亮條紋間距增大,所以C錯(cuò)誤,D正確.2.(多選)如圖所示,在觀察薄膜干涉現(xiàn)象時(shí),把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下,讓它掛上一層薄薄的液膜,在酒精燈火焰上撒食鹽,用肥皂液膜觀察燈焰的像,下列說法正確的是(  )A.在酒精燈上撒一些食鹽,目的是為了燈焰發(fā)出的光更亮B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在酒精燈一側(cè)來觀察薄膜干涉現(xiàn)象C.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在另一側(cè)透過液膜觀察火焰,來觀察薄膜干涉現(xiàn)象D.用不同波長的光做這個(gè)實(shí)驗(yàn),條紋的間距是不一樣的答案 BD解析 在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽,燈焰就能發(fā)出明亮的黃光,所以目的是為了燈焰能發(fā)出明亮的黃光,故A錯(cuò)誤;當(dāng)黃色的光線照射到肥皂膜上時(shí)從肥皂膜的前后兩個(gè)表面分別反射兩列光,這兩列光的頻率相同,產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在酒精燈一側(cè)來觀察薄膜干涉現(xiàn)象,故B正確,C錯(cuò)誤;發(fā)生薄膜干涉時(shí),相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距與入射光的波長和在薄膜中傳播的距離有關(guān),所以用不同波長的光做這個(gè)實(shí)驗(yàn),條紋的間距是不一樣的,故D正確.3.某實(shí)驗(yàn)小組用自制狹縫觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象,在光屏上分別得到圖乙、圖丙兩幅圖樣.關(guān)于P處放置的自制狹縫,下列說法正確的是(  )A.圖乙對應(yīng)雙縫,圖丙對應(yīng)單縫B.圖乙對應(yīng)單縫,圖丙對應(yīng)雙縫C.都是單縫,圖乙對應(yīng)的單縫較寬D.都是雙縫,圖丙對應(yīng)的雙縫間距較大答案 A解析 雙縫干涉圖樣是亮暗相間的等寬條紋,單縫衍射圖樣的中間是寬亮條紋,兩側(cè)是明暗交替的窄條紋,所以題圖乙對應(yīng)的是雙縫干涉,題圖丙對應(yīng)的是單縫衍射.故選A.4.若甲、乙兩束單色光,經(jīng)過同一單縫后的衍射圖樣如圖甲、乙所示.則下列說法正確的是(  )A.若單縫寬度變窄,則兩種衍射條紋寬度均變窄,條紋亮度也變暗B.若單縫寬度變窄,則兩種衍射條紋寬度都變寬,條紋亮度也變亮C.在同一介質(zhì)中傳播,甲光比乙光的傳播速度小D.甲光和乙光以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是甲光答案 C解析 若單縫寬度變窄,則兩種衍射條紋寬度都變寬,因?yàn)橥ㄟ^的光變少,所以亮度變暗,A、B錯(cuò)誤;甲、乙兩束單色光,經(jīng)過同一單縫后乙光的中央亮條紋較寬,說明乙光波長較長,則在同一介質(zhì)中乙光的折射率較小,根據(jù)v可知,甲光比乙光的傳播速度小,C正確;乙光的折射率較小,根據(jù)sin C,所以乙光的臨界角較大,則甲光和乙光以相同的入射角從水中射入空氣,在空氣中只能看到一種光時(shí),一定是乙光,D錯(cuò)誤.5.劈尖干涉是一種薄膜干涉,可以用來檢測玻璃的光滑程度.將一標(biāo)準(zhǔn)平板玻璃放置在另一待檢測平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜,當(dāng)光從上方入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖所示.如果從所示裝置中添加一張紙片,關(guān)于從上往下看到的干涉條紋,下列描述正確的是(  )AP為凸處,PQ之間的干涉條紋條數(shù)增加BP為凸處,PQ之間的干涉條紋條數(shù)減少CP為凹處,PQ之間的干涉條紋條數(shù)增加DP為凹處,PQ之間的干涉條紋條數(shù)減少答案 C解析 薄膜干涉是等厚干涉,即明條紋處空氣膜的厚度相同,從彎曲的條紋可知,P處檢查平面左邊的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相等,知P處凹陷,根據(jù)干涉條紋的間距公式Δxλ,如果增加一張紙片,d增大,條紋寬度變窄,那么PQ之間的條紋數(shù)增加.故選C.6(多選)平凸透鏡其中一個(gè)表面是個(gè)球面,球面的半徑叫作這個(gè)曲面的曲率半徑,另一個(gè)表面是平面.如圖甲所示,把一塊平凸透鏡壓在一塊平面玻璃上,讓紅光從上方射入,從上方觀察平凸透鏡,可以觀察到圖乙所示明暗相間的圓環(huán)狀條紋,這就是牛頓環(huán).以下說法正確的是(  )A.圓環(huán)狀條紋是由凸透鏡的上、下表面反射光干涉形成的B.若僅改用綠光照射,則各處條紋間距將變窄C.若僅換用曲率半徑更大的平凸透鏡,則各處條紋間距將變寬D.若僅改用白光照射,則看到的是黑白相間的圓環(huán)狀條紋答案 BC解析 環(huán)狀條紋是由凸透鏡與平面玻璃所夾空氣膜的上、下表面的反射光干涉形成的,故A錯(cuò)誤;綠光波長比紅光波長短,若僅將紅光改用綠光來照射,則條紋間距將變窄,故B正確;若僅換用曲率半徑更大的凸透鏡,則空氣膜從內(nèi)到外厚度的變化變緩,條紋間距變寬,故C正確;白光是復(fù)色光,若僅用白光照射,看到的是彩色的環(huán)狀條紋,故D錯(cuò)誤.7(2023·江蘇南京市第二十九中學(xué)月考)下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說法正確的是(  )A.圖甲是雙縫干涉示意圖,若只增大兩個(gè)狹縫S1S2間的距離d,相鄰亮條紋間距離Δx將減小B.圖乙是單色光單縫衍射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,若在狹縫寬度相同情況下,上圖對應(yīng)光的波長較短C.圖丙是用干涉法檢測工件表面平整程度時(shí)得到的干涉圖樣,彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是凹下的D.圖丁中的P、Q是偏振片,當(dāng)P固定不動(dòng),緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)Q時(shí),光屏上的光亮度將一明一暗交替變化,此現(xiàn)象表明光波是縱波答案 A解析 根據(jù)Δxλ可知只增大兩個(gè)狹縫的距離d,相鄰亮條紋間距離Δx將減小,A正確;由題圖乙可知,上圖的衍射現(xiàn)象比下圖更明顯,可知在狹縫寬度相同情況下,下圖對應(yīng)的光波長較短,B錯(cuò)誤;由題圖丙可知,條紋向空氣薄膜較厚處發(fā)生彎曲,說明彎曲處的光程差變短,空氣薄膜間距變小,則被檢測的平面在此處是凸起的,C錯(cuò)誤;只有橫波才能產(chǎn)生偏振現(xiàn)象,因此偏振現(xiàn)象表明光波是橫波,D錯(cuò)誤.8.下列說法中正確的是(  )A.圖甲是由于海面下層空氣的折射率比上層空氣的折射率小形成的,其中A是蜃樓B.圖乙中平行光a、b經(jīng)過三棱鏡后交于M點(diǎn),則在棱鏡中a光的速度比b光的速度大C.圖丙中僅將紅光換成綠光,則O點(diǎn)上方第一條亮條紋的位置P點(diǎn)將下移D.圖丁中P是偏振片,Q是光屏,白熾燈照射P時(shí),緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)P,光屏Q上亮度發(fā)生變化,說明光波是橫波答案 C解析 海市蜃樓是因?yàn)楹C嫔蠈涌諝獾恼凵渎时认聦涌諝獾恼凵渎室?,從而發(fā)生全反射形成的,故A錯(cuò)誤;由題圖乙可知a光的折射率較大,由v可得在三棱鏡中a光的波速比b光的波速小,故B錯(cuò)誤;根據(jù)條紋的間距公式Δxλ知,綠光的波長比紅光短,所以綠光的相鄰亮條紋間距比紅光小,所以綠光的第一條亮條紋到O點(diǎn)的距離變小,所以P點(diǎn)會(huì)下移,故C正確;自然光穿過偏振片P后,轉(zhuǎn)動(dòng)P,光屏上亮度不變,故D錯(cuò)誤.

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