階段質(zhì)量檢測(cè)(五)光的波動(dòng)性(時(shí)間60分鐘，滿分100分)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)得6分，選不全得3分，錯(cuò)選不得分)1．某同學(xué)使用激光器作光源，在不透光的擋板上開(kāi)一條縫寬為0.05mm的窄縫，進(jìn)行光的衍射實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，則他在光屏上看到的條紋是()圖12．在一次觀察光衍射的實(shí)驗(yàn)中，觀察到如圖2所示的清晰的明暗相間的圖樣，那么障礙物應(yīng)是(黑線為暗線)()圖2A．很小的不透明的圓板B．很大的中間有大圓孔的不透明的圓板C．很大的不透明的圓板D．很大的中間有小圓孔的不透明的圓板3．關(guān)于光的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是()A．光在介質(zhì)中的傳播速度大于光在真空中的傳播速度B．雙縫干涉說(shuō)明光具有波動(dòng)性C．光在同種介質(zhì)中沿直線傳播D．光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是縱波4．如圖3所示，讓太陽(yáng)光通過(guò)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(shuō)法中正確的是()圖3A．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(wú)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)5．抽制細(xì)絲時(shí)可用激光監(jiān)控其粗細(xì)，如圖4所示，激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同，則下列描述正確的是()圖4①這是利用光的干涉現(xiàn)象②這是利用光的衍射現(xiàn)象③如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變粗了④如果屏上條紋變寬，表明抽制的絲變細(xì)了A．①③ B．②④C．①④ D.②③6．如圖5所示，用頻率為ν的單色光垂直照射雙縫，在光屏上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫距離之差S2P－S1P應(yīng)為()圖5A.eq\f(c,2ν)B.eqB.eq\f(3c,2ν)C.eq\f(3c,ν) D.eq\f(5c,2ν)7．下列有關(guān)光現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是()A．光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象B．泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象C．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由紫光改為紅光，則條紋間距一定變大D．拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以增加透射光的強(qiáng)度8．如圖6所示，水下光源S向水面A點(diǎn)發(fā)射一束復(fù)色光線，折射光線分成a、b兩束，則下列說(shuō)法正確的是()圖6A．在水中a光的速度比b光的速度小B．用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的間距C．若a、b兩種單色光由玻璃射向空氣時(shí)，a光的臨界角較小D．若保持入射點(diǎn)A位置不變，將入射光線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從水面上方觀察，a光先消失二、實(shí)驗(yàn)題(共2小題，共22分，把答案填在題中橫線上或按要求作答)9．(10分)在利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，取雙縫間距d＝0.5mm，雙縫與光屏間距離l＝0.5m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖像如圖7b，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖7a，則圖中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_(kāi)_________，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_(kāi)_______，單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m。圖710．(12分)如圖8所示，A、B、C、D代表雙縫產(chǎn)生的四種干涉圖樣，回答下面問(wèn)題：圖8(1)如果A圖樣是紅光通過(guò)雙縫產(chǎn)生的，那么換用紫光得到的圖樣最可能是________圖樣。(2)如果將B圖樣的雙縫距離變小，那么得到的圖樣最可能是________圖樣。(3)如果將A圖樣的雙縫到屏的距離變小，那么得到的圖樣最可能是________圖樣。(4)如果將A圖樣的裝置從空氣移入水中，那么得到的干涉圖樣最可能是________圖樣。三、計(jì)算題(共2小題，共30分。解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(14分)用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知使用的雙縫間距離d＝0.1mm，雙縫到屏的距離l＝6.0m，測(cè)得屏上干涉條紋中相鄰亮紋的間距是3.8cm，氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)λ是多少？假如把整個(gè)裝置放入折射率是eq\f(4,3)的水中，這時(shí)屏上的條紋間距是多少？12．(16分)如圖9所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1和S2的距離之差為2.1×10－6m，今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？圖9(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4×10－7m；(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，臨界角為37°。答案1．選B單縫衍射條紋中間寬，兩側(cè)越來(lái)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．選D圖樣為清晰的衍射圖樣，故B錯(cuò)；圖樣中心為亮斑，說(shuō)明障礙物為D；若為A，則中央有一個(gè)小亮點(diǎn)，亮點(diǎn)外為大暗環(huán)；若為C，則圖樣為大暗斑，只是邊緣稍模糊。3．選B光在介質(zhì)中的傳播速度總小于在真空中的傳播速度，所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的；光在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，因此選項(xiàng)C也是錯(cuò)誤的；偏振現(xiàn)象說(shuō)明了光是橫波，只有橫波才具有偏振性，D項(xiàng)也不對(duì)；干涉和衍射都是波特有的性質(zhì)，因此選項(xiàng)B是正確的。4．選C太陽(yáng)光是自然光，向各個(gè)方向的振動(dòng)情況都相同，因此，無(wú)論偏振片的偏振方向在哪個(gè)方向都會(huì)有相同強(qiáng)度的光通過(guò)偏振片，在光屏上的亮度不變。因此，選項(xiàng)C是正確的。5．選B由“激光束越過(guò)細(xì)絲時(shí)產(chǎn)生的條紋和它通過(guò)遮光板上的一條同樣寬度的窄縫規(guī)律相同”，可知符合光的衍射產(chǎn)生的條件，故②正確；由衍射產(chǎn)生的條件可知：絲越細(xì)衍射現(xiàn)象越明顯，故④正確。6．選D單色光的波長(zhǎng)λ＝eq\f(c,ν)，又P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，即S2P－S1P＝5eq\f(λ,2)＝eq\f(5c,2ν)，D正確。7．選ABC光學(xué)鏡頭上的增透膜是利用光的干涉現(xiàn)象，減弱反射光的強(qiáng)度，增加透射光的強(qiáng)度，選項(xiàng)A正確。泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象形成的，選項(xiàng)B正確。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中條紋間距Δx＝eq\f(l,d)λ，紫光改為紅光即λ增大，則Δx增大，選項(xiàng)C正確。拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時(shí)，往往在鏡頭前加裝一個(gè)偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度，使照片清晰，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．選B兩光束的入射角i相同，折射角ra＜rb，根據(jù)折射定律得到，折射率na＜nb。由公式v＝c/n分析得知，在水中a光的速度比b光的速度大，故A錯(cuò)誤；折射角ra＜rb，頻率fa＜fb，波長(zhǎng)λa＞λb，則a光的干涉條紋間距大于b光的間距，故B正確；由于頻率fa＜fb，波長(zhǎng)λa＞λb。若保持入射點(diǎn)A位置不變，將入射光線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則從水面上方觀察，b光的折射角先達(dá)到90°，b光的臨界角較小發(fā)生全反射，最先消失，故C、D錯(cuò)誤。9．解析：該游標(biāo)卡尺是10分度的游標(biāo)卡尺，其精確度為0.1mm，則A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為11mm＋1×0.1mm＝11.1mm同理，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為15mm＋6×0.1mm＝15.6mm根據(jù)關(guān)系式Δx＝eq\f(l,d)λ得：λ＝eq\f(d,l)·Δx又Δx＝eq\f(15.6mm－11.1mm,7)＝eq\f(4.5,7)×10－3m那么，該單色光的波長(zhǎng)為λ＝eq\f(0.5mm,0.5m)×eq\f(4.5,7)×10－3m＝6.4×10－7m答案：11.1mm15.6mm6.4×10－710．解析：利用公式Δx＝eq\f(l,d)λ，光源由紅光換成紫光時(shí)，λ變小，相應(yīng)Δx也變小，(1)中應(yīng)選C；雙縫距離d減小時(shí)，Δx變大，(2)中應(yīng)選D；雙縫到屏的距離l變小，得到的圖樣的Δx變小，(3)中應(yīng)選C；將裝置從空氣移入水中時(shí)，波長(zhǎng)λ減小，Δx也減小，(4)中應(yīng)選C。答案：(1)C(2)D(3)C(4)C11．解析：由條紋間距Δx，雙縫間距離d，雙縫到屏的距離l及波長(zhǎng)λ的關(guān)系，可測(cè)波長(zhǎng)。同理，知道水的折射率，可知該光在水中的波長(zhǎng)，然后由d、Δx、l、λ的關(guān)系可求條紋間距。由Δx＝eq\f(l,d)·λ，可以得出紅光的波長(zhǎng)λ。λ＝eq\f(d,l)·Δx＝eq\f(0.1×10－3×3.8×10－2,6.0)m≈6.3×10－7m激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是6.3×10－7m。如果整個(gè)裝置放入水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長(zhǎng)設(shè)為λ′，由光的特點(diǎn)可知：光在傳播過(guò)程中，介質(zhì)發(fā)生變化，波長(zhǎng)和波速發(fā)生改變，但頻率不變。由此可知eq\f(λ,c)＝eq\f(λ′,v)，而eq\f(c,v)＝n則λ′＝eq\f(λ,n)＝eq\f(6.3×10－7×3,4)m≈4.7×10－7m。這時(shí)屏上條紋的間距是Δx′＝eq\f(l,d)·λ′＝eq\f(6.0×4.7×10－7,0.1×10－3)m≈2.8×10－2m。答案：6.3×10－7m2.8×10－2m12．解析：已知P點(diǎn)與S1和S2的距離之差，根據(jù)出現(xiàn)亮暗條紋的條件可判斷P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋。(1)設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ1，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ2，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1f,λ2f)＝eq\f(λ1,λ2)得，λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m根據(jù)路程差Δr＝2.1×10－6m，所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5。由此可知，從S1和S2到P點(diǎn)的路程差Δr是波長(zhǎng)λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋。(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f