章末綜合測評（五）光的干涉、衍射和偏振

（時間：90分鐘分值：100分）

1.（4分）某同學使用激光器作光源，在不透光的擋板上開一條縫寬為0.05

mm的窄縫，進行光的衍射實驗，如圖所示，則他在光屏上看到的條紋是（）

□□、

MM

o激i光器m擋板m光屏in

ABCD

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.]

2.（4分）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

片尸上，尸的右側(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

一周，則關于光屏。上光的亮度變化情況，下列說法中正確的是（）

A.只有當偏振片轉(zhuǎn)到某一適當位置時光屏被照亮，其他位置時光屏上無亮

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)動而轉(zhuǎn)動

C[旋轉(zhuǎn)P,自然光通過偏振片尸后，在垂直于傳播方向的平面上，只沿

著某個特定的方向振動，太陽光是自然光，包含著在垂直于傳播方向上沿一切方

向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同.所以光屏上總是有沿

著某個特定的方向振動的偏振光，光屏上亮度不變.]

3.（4分）（多選）有關光的應用，下列說法正確的是（）

A.拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加一個偏振片以增加透射光的

強度

B.光學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，在鏡頭前加一個偏振片減弱反射光的強

度，故A錯誤；增透膜是利用薄膜干涉，故B正確；用三棱鏡觀察白光，由于

三棱鏡對不同色光的折射率不同，進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；光導纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理，故D正確.]

4.（4分）如圖所示是雙縫干涉的實驗裝置，其光屏上P處發(fā)現(xiàn)明條紋，則

雙縫到光屏上P點的距離之差為（）

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[在雙縫干涉實驗中，光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的偶數(shù)倍時，

該點為加強點，出現(xiàn)亮條紋；光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，

該點為減弱點，出現(xiàn)暗條紋.]

5.（4分）某次實驗中測得第一級明條紋和第三級明條紋相距4.0X10-2皿，

若雙縫間距為0.1mm,雙縫到屏的距離為/=4.0m,則光波的波長為（）

A.8.0XHF8皿B.5.0X10-7m

C.1.5X10-8mD.1.6X10-8m

B[條紋間距]=2-m=2.0X102m,由可得4

d^X

=-j-=5.0X10m.]

6.（4分）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（圖中實線、虛線為光照射到薄膜

上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波X）

ABCD

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，明條紋是相干加強形成的，暗條紋是相干減弱形成的,

故C項正確.]

7.（4分）1966年華裔科學家高銀博士提出一個理論：直徑僅幾微米的玻璃

纖維就可以用來做為光的波導來傳輸大量信息，43年后高銀因此獲得2009年諾

貝爾物理學獎，他被譽為“光纖通訊之父”.以下哪個實驗或現(xiàn)象的原理和光導

纖維是相同的（）

甲乙丙丁

A.圖甲中，彎曲的水流可以導光

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，彎曲的水流可以導光是因為光在水和空氣界面上發(fā)生了全反

射現(xiàn)象，故與光導纖維原理相同，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為光的偏振現(xiàn)象，B錯誤；圖丙中，陽光下的肥皂薄膜呈現(xiàn)

彩色是因為光的干涉現(xiàn)象，C錯誤；圖丁中，白光通過三棱鏡，出現(xiàn)色散現(xiàn)象是

因為光發(fā)生了折射現(xiàn)象，D錯誤.]

8.（6分）如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的

光學元件依次為：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃.

①②③@??

（i）②、③、④三個光學元件依次為（填正確答案的標號）；

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）如果實驗時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）某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為

1.20m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm,則所測單色光的

波長幺為nm（結果保留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)Ax=/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）

間的距離變小.

LrAx-d7.56X10-3X0.300X10-3

（3）才艮據(jù)：注付：A=-j-=-ii=0.63X10m=

uLoAi.zu

630nm.

［答案］（1）A⑵變?。?）630

9.（8分）在雙縫干涉實驗中,屏上一點尸到雙縫的距離之差為1.5Xlorm若

用頻率為5.0X1014Hz的單色光照射雙縫，該點出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？從屏中

心算起這是第幾條什么條紋？

［解析］該單色光的波長2=，=］^^m=6Xl（）-7m,尸點到雙縫的距離

差與波長的大小關系為1.5X10-6m=2.5i,即距離差為半波長的奇數(shù)倍，尸點處

是暗條線.令2.5幺=（2左一1）前=1,2,3一“），得左=3,這是第3條暗條紋.

［答案］暗條紋第3條暗條紋

10.（8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（列）光脈沖,若這種激光器光脈沖的持續(xù)時間為LOXIO-"s,波長為694.3

nm,發(fā)射功率為LOXIO1。W,求：

（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到

60J以后，色斑便逐漸消失，一塊色斑的面積為50mm2,則它要吸收多少個（列）

紅寶石激光脈沖才能逐漸消失？

［解析］（1）光脈沖持續(xù)時間即為發(fā)射一個光脈沖所需的時間，所以一個光脈

沖長度A/=C-A/=3X108X1.0X1011m=3.0X10-3m.

（2）面積為1cm2的色斑吸收的能量E=60J,色斑便逐漸消失.而1個光脈

沖的能量為

AE=PAZ=1.0X1010X1.0X10-11J=0.1J

消除50mm2的色斑需要光脈沖數(shù)為

ESi60X50

=300(個).

SAE100X0.1

［答案］(1)3.0X10-3m(2)300個

11.（4分）在太陽光照射下，肥皂泡的表面會出現(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，也會看到彩色條紋，這是單

縫衍射現(xiàn)象.選項C正確.］

12.（4分）利用圖1所示的裝置（示意圖），觀察光的干涉、衍射現(xiàn)象，在光

屏上得到如圖2中甲和乙兩種圖樣.下列關于P處放置的光學元件說法正確的

是（）

光屏

光源l=k--1.....................I

圖1I

illillmini

甲乙

圖2

A.甲對應單縫，乙對應雙縫

B.甲對應雙縫，乙對應單縫

C.都是單縫，甲對應的縫寬較大

D.都是雙縫，甲對應的雙縫間距較大

A[根據(jù)單縫衍射圖樣和雙縫干涉圖樣特點判斷.

單縫衍射圖樣為中央亮條紋最寬最亮，往兩邊變窄，雙縫干涉圖樣是明暗相

間的條紋，條紋間距相等，條紋寬度相等，結合圖甲、乙可知，甲對應單縫，乙

對應雙縫，故A正確，B、C、D錯誤.]

13.（4分）（多選）關于楊氏實驗，下列說法中正確的是（）

A.兩波源只要具有相同的頻率和振動方向，兩列波相遇時就能產(chǎn)生干涉現(xiàn)

象

B.單色光通過單縫后射向兩個靠得很近的狹縫可作為振動情況總是相同的

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.兩個波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方，光相互加強，屏上出現(xiàn)

亮條紋

BD[在楊氏實驗中，兩個狹縫的光源來自同一光源，具有相同的頻率、相

位和振動方向，具備干涉條件，所以通過兩個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，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B、D正確，A、

C錯誤.]

14.（4分）（多選）小明同學在假期旅游期間學習攝影，他發(fā)現(xiàn)照相機鏡頭呈

現(xiàn)淡紫色.如圖所示是他拍攝的兩張照片：甲圖的湖泊遠景照中，能看到遠處山

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，貝!1（）

甲乙

A.鏡頭呈現(xiàn)淡紫色是鏡頭表面所鍍膜使光發(fā)生干涉的結果

B.甲圖山峰倒影非常清晰是因為來自山峰的光在水面發(fā)生了全反射

C.乙圖水下景物的光射到水面時因入射角較小致反射光強而折射光弱

D.拍攝乙圖時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

淅

AD［照相機鏡頭鍍了多層的增透膜，增強了可見光的透過性，由于高頻的

藍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

中的倒影是因為來自山峰的光通過水面反射進入鏡頭而引起的，而全反射在光線

由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才會發(fā)生，故B錯誤；當光從光密介質(zhì)入射到光疏介

質(zhì)時，只有當入射角增大才會使反射光增強而折射光減弱，故C錯誤；拍攝乙

圖時，來自于水下魚的光通過水面的折射再進入鏡頭，為了使照片更清晰，可以

利用偏振片來減少在水面發(fā)生反射而進入鏡頭的光，故D正確.］

15.（4分）（多選）如圖所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在光屏尸

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（）

單縫屏雙*屏光屏

A.減小Si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.將整個裝置放在水中

AC［根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Ax=）知，減小雙縫間的距離，即d

變小，則干涉條紋間距減大，故A正確；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式

知，減小雙縫到屏的距離，即/減小，干涉條紋間距減小，故B錯誤；根據(jù)雙縫

干涉條紋的間距公式Ax=）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；因為入=],則光進入水中的波長無='=*='光進入

水中波長變短，根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Ax=%知，波長變短，則干涉條

紋間距變小，故D錯誤.]

16.（8分）（1）某同學用圖甲所示的裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”的實

驗,他采用了藍色燈作為光源,在測量頭目鏡中觀察到如圖乙所示的藍色條紋.在

不改變其他實驗條件的情況下，觀察到目鏡中的條紋如圖丙所示，則可能的原因

是.

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H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”）.

（3）采用波長為690nm的紅色激光作為單色入射光，牛頓環(huán)的兩條相鄰亮條

紋位置所對應的空氣膜的厚度差約為.

A.345nmB.690nm

C.幾微米D.幾毫米

［解析］⑴根據(jù)條紋間距公式Ax=%可知，當雙縫間距d減小時，條紋間

距增大，故選項B正確，A、C、D錯誤；

(2)當光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當光程差為半個波長的奇數(shù)倍時

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離中心，則圓環(huán)的

半徑變大;換一個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應的空氣層的厚度差為半個波長，故為345nm,

故選項A正確，B、C、D錯誤.

［答案］(1)B⑵變大變大(3)A

17.(10分)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

個劈形空氣薄膜.當光垂直入射后，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：

(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應的薄膜厚度差恒定.

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發(fā)生怎樣變化？

AZ

［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.設空氣膜頂角為，，由、處為兩相鄰亮條紋，如圖所示，則此兩處的光

程分別為心=2由，32=2/2.

因為光程差32—31=2,所以公一

設此兩相鄰亮紋中心的距離為A/,則由幾何關系得上萬一=tan0,即A/=

kJ,當抽去一張紙片，減小，A/增大，條紋變疏.

zianu

［答案］干涉條紋會變疏

18.(12分)1801年，托馬斯?楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì).1834年，

洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結果(稱洛埃鏡實驗).

(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平