
1.某同學(xué)使用激光器作光源,在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05 mm的窄縫,進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn),如圖所示,則他在光屏上看到的條紋是( )
A B C D
B [單縫衍射條紋中間寬,兩側(cè)越來越窄,又由于單縫是水平的,衍射條紋也是水平的,故B對(duì).]
2.如圖所示,讓太陽光通過M上的小孔S后照射到M右方的一偏振片P上,P的右側(cè)再放一光屏Q,現(xiàn)使P繞著平行于光傳播方向的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周,則關(guān)于光屏Q上光的亮度變化情況,下列說法正確的是( )
A.只有當(dāng)偏振片轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置時(shí)光屏被照亮,其他位置時(shí)光屏上無亮光
B.光屏上亮、暗交替變化
C.光屏上亮度不變
D.光屏上只有一條亮線隨偏振片轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)
C [旋轉(zhuǎn)P,自然光通過偏振片P后,在垂直于傳播方向的平面上,只沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng),太陽光是自然光,包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光,而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同.所以光屏上總是有沿著某個(gè)特定的方向振動(dòng)的偏振光,光屏上亮度不變.]
3.如圖所示是雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置,其光屏上P處發(fā)現(xiàn)明條紋,則雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為( )
A.光波的半波長的奇數(shù)倍
B.光波的波長的奇數(shù)倍
C.光波的半波長的偶數(shù)倍
D.光波的波長的偶數(shù)倍
C [在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長的偶數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn),出現(xiàn)亮條紋;光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為減弱點(diǎn),出現(xiàn)暗條紋.]
4.某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得第一級(jí)明條紋和第三級(jí)明條紋相距4.0×10-2 m,若雙縫間距為0.1 mm,雙縫到屏的距離為l=4.0 m,則光波的波長為( )
A.8.0×10-8 m B.5.0×10-7 m
C.1.5×10-8 mD.1.6×10-8 m
B [條紋間距Δx=eq \f(a,n-1)=eq \f(4.0×10-2,2) m=2.0×10-2 m,由Δx=eq \f(l,d)λ,可得λ=eq \f(dΔx,l)=5.0×10-7 m.]
5.如圖所示,把酒精燈放在肥皂液薄膜前,從薄膜上可看到明暗相間的條紋,能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的示意圖是(圖中實(shí)線、虛線為光照射到薄膜上時(shí),從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)( )
A B C D
C [看到的明暗條紋是從膜前后表面分別反射形成的兩列相干波發(fā)生干涉形成的,而肥皂膜中的液體在重力作用下導(dǎo)致從上至下的薄膜厚度不同,反射回來的兩列波的同步性不同,明條紋是相干加強(qiáng)形成的,暗條紋是相干減弱形成的,故C項(xiàng)正確.]
6.以下哪個(gè)實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象的原理和光導(dǎo)纖維是相同的( )
甲 乙 丙 丁
A.圖甲中,彎曲的水流可以導(dǎo)光
B.圖乙中,用偏振眼鏡看3D電影,感受到立體的影像
C.圖丙中,陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色
D.圖丁中,白光通過三棱鏡,出現(xiàn)色散現(xiàn)象
A [圖甲中,彎曲的水流可以導(dǎo)光是因?yàn)楣庠谒涂諝饨缑嫔习l(fā)生了全反射現(xiàn)象,故與光導(dǎo)纖維原理相同,A正確;圖乙中,用偏振眼鏡看3D電影,感受到立體的影像是因?yàn)楣獾钠瘳F(xiàn)象,B錯(cuò)誤;圖丙中,陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)彩色是因?yàn)楣獾母缮娆F(xiàn)象,C錯(cuò)誤;圖丁中,白光通過三棱鏡,出現(xiàn)色散現(xiàn)象是因?yàn)楣獍l(fā)生了折射現(xiàn)象,D錯(cuò)誤.]
7.在太陽光照射下,肥皂泡的表面會(huì)出現(xiàn)彩色條紋;通過兩支并在一起的鉛筆狹縫去觀察發(fā)光的日光燈,也會(huì)看到彩色條紋,這兩種現(xiàn)象( )
A.都是光的衍射現(xiàn)象
B.都是光的干涉現(xiàn)象
C.前者是光的干涉現(xiàn)象,后者是光的衍射現(xiàn)象
D.前者是光的衍射現(xiàn)象,后者是光的干涉現(xiàn)象
C [在太陽光照射下,肥皂泡的表面會(huì)出現(xiàn)彩色條紋,這是薄膜干涉現(xiàn)象;通過兩支并在一起的鉛筆狹縫去觀察發(fā)光的日光燈,也會(huì)看到彩色條紋,這是單縫衍射現(xiàn)象.選項(xiàng)C正確.]
8.用平行單色光垂直照射一層透明薄膜,觀察到如圖所示明暗相間的干涉條紋.下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的變化圖像,可能正確的是( )
A. B.
C. D.
D [從薄膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光,其光程差為Δx=2d,即光程差為薄膜厚度的2倍,當(dāng)光程差Δx=nλ時(shí)此處表現(xiàn)為亮條紋,故相鄰亮條紋之間的薄膜的厚度差為eq \f(1,2)λ,在圖中相鄰亮條紋(或暗條紋)之間的距離變大,則薄膜層的厚度之間變小,因條紋寬度逐漸變寬,則厚度不是均勻變?。蔬xD.]
9.如圖所示,在“用雙縫干涉測(cè)光的波長”實(shí)驗(yàn)中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為:①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃.
(1)②、③、④三個(gè)光學(xué)元件依次為________(填正確答案的標(biāo)號(hào));
A.濾光片、單縫、雙縫
B.單縫、濾光片、雙縫
C.單縫、雙縫、濾光片
D.濾光片、雙縫、單縫
(2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅光濾光片換為綠光濾光片,則相鄰亮紋(暗紋)間的距離________;(選填“變大”或“變小”)
(3)某次測(cè)量時(shí),選用的雙縫的間距為0.300 mm,測(cè)得屏與雙縫間的距離為1.20 m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56 mm,則所測(cè)單色光的波長λ為________nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).
[解析] (1)為獲取單色線光源,白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫,故A正確.
(2)根據(jù)Δx=eq \f(L,d)λ知增大光屏到雙縫的距離L或者減小雙縫間距d,可以使條紋間距增大;當(dāng)將紅光濾光片換為綠光濾光片,即波長減小,則相鄰亮紋(暗紋)間的距離變?。?br>(3)根據(jù):Δx=eq \f(L,d)λ得:λ=eq \f(Δx·d,L)=eq \f(7.56×10-3×0.300×10-3,3×1.20)=0.63×10-6 m=630 nm.
[答案] (1)A (2)變小 (3)630
10.應(yīng)用激光平行性好的特性,可以精確地測(cè)量距離.對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)極短的激光脈沖,測(cè)量發(fā)射脈沖與收到反射脈沖的時(shí)間間隔,就可以求出激光器到目標(biāo)的距離.若在地球上向月球發(fā)射一個(gè)激光脈沖,測(cè)得從發(fā)射到收到反射脈沖所用的時(shí)間為2.56 s,求月球到地球的距離大約是多少.
[解析] 真空中的光速c=3.0×108 m/s,
從發(fā)射脈沖到收到反射脈沖所用時(shí)間t=2.56 s,月球與地球距離為:
l=eq \f(1,2)ct=eq \f(1,2)×3.0×108×2.56 m=3.84×105 km.
[答案] 3.84×105 km
11.(多選)有關(guān)光的應(yīng)用,下列說法正確的是( )
A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),往往在鏡頭前加一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度
B.光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象
C.用三棱鏡觀察白光看到的彩色圖樣是光的折射形成的色散現(xiàn)象
D.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理
BCD [拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí),在鏡頭前加一個(gè)偏振片減弱反射光的強(qiáng)度,故A錯(cuò)誤;增透膜是利用薄膜干涉,故B正確;用三棱鏡觀察白光,由于三棱鏡對(duì)不同色光的折射率不同,進(jìn)出三棱鏡的偏折角度不同,出現(xiàn)了不同色光的色散,故C正確;光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理,故D正確.]
12.(多選)關(guān)于楊氏實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是( )
A.兩波源只要具有相同的頻率和振動(dòng)方向,兩列波相遇時(shí)就能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象
B.單色光通過單縫后射向兩個(gè)靠得很近的狹縫可作為振動(dòng)情況總是相同的波源
C.兩波源發(fā)出的光波在波谷與波谷疊加的地方,光相互抵消或者削弱,屏上出現(xiàn)暗條紋
D.兩個(gè)波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方,光相互加強(qiáng),屏上出現(xiàn)亮條紋
BD [在楊氏實(shí)驗(yàn)中,兩個(gè)狹縫的光源來自同一光源,具有相同的頻率、相位和振動(dòng)方向,具備干涉條件,所以通過兩個(gè)狹縫的光在屏上疊加,波峰和波峰疊加的地方,波谷和波谷疊加的地方,光相互加強(qiáng),屏上出現(xiàn)亮條紋,波峰和波谷疊加的地方,光相互抵消或削弱,形成暗條紋,所以,選項(xiàng)B、D正確,A、C錯(cuò)誤.]
13.(多選)小明同學(xué)在假期旅游期間學(xué)習(xí)攝影,他發(fā)現(xiàn)照相機(jī)鏡頭呈現(xiàn)淡紫色.如圖所示是他拍攝的兩張照片:甲圖的湖泊遠(yuǎn)景照中,能看到遠(yuǎn)處山峰的清晰倒影,看不到水面下景物:乙圖的湖水近景照中,能清楚看到魚、石頭等水下景物,則( )
甲 乙
A.鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是鏡頭表面所鍍膜使光發(fā)生干涉的結(jié)果
B.甲圖山峰倒影非常清晰是因?yàn)閬碜陨椒宓墓庠谒姘l(fā)生了全反射
C.乙圖水下景物的光射到水面時(shí)因入射角較小致反射光強(qiáng)而折射光弱
D.拍攝乙圖時(shí)若安裝透振方向與水面反射光偏振方向垂直的偏振片將更清晰
AD [照相機(jī)鏡頭鍍了多層的增透膜,增強(qiáng)了可見光的透過性,由于高頻的藍(lán)光和紫光等并不能完全地干涉抵消,因此鏡頭呈現(xiàn)淡紫色,故A正確;甲圖中的倒影是因?yàn)閬碜陨椒宓墓馔ㄟ^水面反射進(jìn)入鏡頭而引起的,而全反射在光線由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才會(huì)發(fā)生,故B錯(cuò)誤;當(dāng)光從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時(shí),只有當(dāng)入射角增大才會(huì)使反射光增強(qiáng)而折射光減弱,故C錯(cuò)誤;拍攝乙圖時(shí),來自水下魚的光通過水面的折射再進(jìn)入鏡頭,為了使照片更清晰,可以利用偏振片來減少在水面發(fā)生反射而進(jìn)入鏡頭的光,故D正確.]
14.(多選)如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),用綠光照射單縫S時(shí),在光屏P上觀察到干涉條紋.要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣,可以( )
A.減小S1與S2的間距
B.減小雙縫屏到光屏的距離
C.將綠光換為紅光
D.將整個(gè)裝置放在水中
AC [根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=eq \f(l,d)λ知,減小雙縫間的距離,即d變小,則干涉條紋間距變大,故A正確;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=eq \f(l,d)λ知,減小雙縫到屏的距離,即l減小,干涉條紋間距減小,故B錯(cuò)誤;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=eq \f(l,d)λ知,將綠光換為紅光,波長變長,則干涉條紋間距變大,故C正確;因?yàn)関=eq \f(c,n),λ=eq \f(c,f),則光進(jìn)入水中的波長λ′=eq \f(v,f)=eq \f(c,nf)=eq \f(λ,n).光進(jìn)入水中波長變短,根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=eq \f(l,d)λ知,波長變短,則干涉條紋間距變小,故D錯(cuò)誤.]
15.(1)某同學(xué)用圖甲所示的裝置做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長”的實(shí)驗(yàn),他采用了藍(lán)色燈作為光源,在測(cè)量頭目鏡中觀察到如圖乙所示的藍(lán)色條紋.在不改變其他實(shí)驗(yàn)條件的情況下,觀察到目鏡中的條紋如圖丙所示,則可能的原因是________.
甲
乙
丙
A.單縫寬度變小了
B.雙縫間距變小了
C.光源與單縫間的距離變大了
D.光源的發(fā)光強(qiáng)度變大了
(2)干涉條紋除了可以通過雙縫干涉觀察到外,把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上(圖甲),讓單色光從上方射入(示意圖如圖乙,其中R為凸透鏡的半徑),從上往下看凸透鏡,也可以觀察到由干涉造成圖丙所示的環(huán)狀條紋,這些條紋叫作牛頓環(huán).如果改用波長更長的單色光照射,觀察到的圓環(huán)半徑將________(選填“變大”“變小”或“不變”);如果換一個(gè)半徑更大的凸透鏡,觀察到的圓環(huán)半徑將________(選填“變大”“變小”或“不變”).
甲 乙 丙
(3)采用波長為690 nm的紅色激光作為單色入射光,牛頓環(huán)的兩條相鄰亮條紋位置所對(duì)應(yīng)的空氣膜的厚度差約為________.
A.345 nmB.690 nm
C.幾微米D.幾毫米
[解析] (1)根據(jù)條紋間距公式Δx=eq \f(l,d)λ可知,當(dāng)雙縫間距d減小時(shí),條紋間距增大,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤.
(2)當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時(shí)是亮條紋,當(dāng)光程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)是暗條紋;用波長變長的光照射,則出現(xiàn)亮條紋的這一厚度遠(yuǎn)離中心,則圓環(huán)的半徑變大;換一個(gè)表面曲率半徑更大的凸透鏡,出現(xiàn)亮條紋的這一厚度偏移中心,知圓環(huán)的半徑變大.
(3)由題意知相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣層的厚度差為半個(gè)波長,故為345 nm,故選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤.
[答案] (1)B (2)變大 變大 (3)A
16.(9分)一種紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道閃光,每道閃光為一個(gè)(列)光脈沖,若這種激光器光脈沖的持續(xù)時(shí)間為1.0×10-11 s,波長為694.3 nm,發(fā)射功率為1.0×1010 W:
(1)每列光脈沖的長度是多少?
(2)用這種紅寶石激光器照射皮膚上的色斑,每平方厘米色斑吸收能量達(dá)到60 J以后,色斑便逐漸消失,一塊色斑的面積為50 mm2,則它要吸收多少個(gè)(列)紅寶石激光脈沖才能逐漸消失?
[解析] (1)光脈沖持續(xù)時(shí)間即為發(fā)射一個(gè)光脈沖所需的時(shí)間,所以一個(gè)光脈沖長度Δl=c·Δt=3×108×1.0×10-11 m=3.0×10-3 m.
(2)面積為1 cm2的色斑吸收的能量E=60 J,色斑便逐漸消失.而1個(gè)光脈沖的能量為
ΔE=P·Δt=1.0×1010×1.0×10-11 J=0.1 J
消除50 mm2的色斑需要光脈沖數(shù)為
n=eq \f(ES1,SΔE)=eq \f(60×50,100×0.1)=300(個(gè)).
[答案] (1)3.0×10-3 m (2)300 個(gè)
17.劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖甲所示,將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,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)光垂直入射后,從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示,干涉條紋有如下特點(diǎn):
(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等.
(2)任意相鄰亮條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.
現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片,則當(dāng)光垂直入射到新劈形空氣薄膜后,從上往下觀察到的干涉條紋會(huì)發(fā)生怎樣變化?
甲 乙
[解析] 光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射,并發(fā)生干涉,從而形成干涉條紋.設(shè)空氣膜頂角為θ,d1、d2處為兩相鄰亮條紋,如圖所示,則此兩處的光程分別為δ1=2d1,δ2=2d2.
因?yàn)楣獬滩瞀?-δ1=λ,所以d2-d1=eq \f(1,2)λ.
設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為Δl,則由幾何關(guān)系得eq \f(d2-d1,Δl)=tan θ,即Δl=eq \f(λ,2tan θ),當(dāng)抽去一張紙片θ減小,Δl增大,條紋變疏.
[答案] 干涉條紋會(huì)變疏
18.1801年,托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì).1834年,洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn)).
(1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示,S為單色光源,M為一平面鏡.試用平面鏡成像作圖法畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域.
(2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L,光的波長為λ,在光屏上形成干涉條紋.寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δx的表達(dá)式.
[解析] (1)①根據(jù)對(duì)稱性作出光源S在平面鏡中所成的像S′.②連接平面鏡的最左端和光源,即為最左端的入射光線,連接平面鏡的最左端和像點(diǎn)S′,并延長交光屏于一點(diǎn),該點(diǎn)即為反射光線到達(dá)的光屏的最上端;同理連接平面鏡的最右端和像點(diǎn)S′,即可找到反射光線所能到達(dá)的平面鏡的最下端.故經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域如圖所示.
(2)從光源直接發(fā)出的光和被平面鏡反射的光實(shí)際上是同一列光,故是相干光,該干涉現(xiàn)象可以看作雙縫干涉,所以SS′之間的距離為d,而光源S到光屏的距離可以看作雙孔屏到像屏距離L,根據(jù)雙縫干涉的相鄰條紋之間的距離公式Δx=eq \f(L,d)λ,因?yàn)閐=2a,所以相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δx=eq \f(L,2a)λ.
[答案] (1)見解析圖 (2)Δx=eq \f(Lλ,2a)
這是一份高中物理魯科版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)第1節(jié) 光的干涉課時(shí)作業(yè),共5頁。
這是一份魯科版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)第1節(jié) 光的干涉鞏固練習(xí),共8頁。試卷主要包含了單項(xiàng)選擇題,多項(xiàng)選擇題,非選擇題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理魯科版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)第1節(jié) 光的干涉優(yōu)秀單元測(cè)試鞏固練習(xí),共13頁。試卷主要包含了選擇題,實(shí)驗(yàn)題,解答題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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