物理新教材鲁科版选择性必修一习题：单元素养评价第5章　光的干涉、衍射和偏振

物理新教材鲁科版选择性必修一习题：单元素养评价第5章　光的干涉、衍射和偏振

www.ks5u.com 温馨提示：‎ ‎ 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。‎ 单元素养评价(五)(第5章)‎ ‎(90分钟　100分)‎ 一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)‎ ‎1.在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹,这些现象分别属于 (　　)‎ A.光的干涉、色散和衍射现象 B.光的干涉、衍射和色散现象 C.光的衍射、色散和干涉现象 D.光的衍射、干涉和色散现象 ‎【解析】选A。在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色是薄膜干涉现象;瀑布溅起的小水滴相当于棱镜,在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象;通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象。‎ ‎2.美国罗切斯大学的科学家说,他们利用量子力学与激光技术制造的一种“简单”计算机比目前用的电脑运算速度快10亿倍。该大学的研究人员指出, 新型计算机是基于光的干涉原理,运算处理用的是光子而不是电子。那么就现代生产技术而言,下列哪项技术也利用了光的干涉原理 (　　)‎ A.光导纤维通信技术　　　　 B.立体电影拍摄技术 C.检测工件表面平整度 D.对金属元件进行探伤 ‎【解析】选C。光纤通信是利用了光的全反射原理,A错误;立体电影是利用了光的偏振原理,B错误;检测工件表面的平整度应用了薄膜干涉原理,C正确;对金属元件进行探伤是利用γ射线的穿透性,D错误。‎ ‎3.以下实验或现象的原理与光学镜头上的增透膜的工作原理相同的是 ‎ (　　)‎ A.图甲中,弯曲的水流可以导光 B.图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像 C.图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色 D.图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象 ‎【解析】选C。增透膜的工作原理是利用光的干涉原理。图甲中,弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象,故A错误;图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像是因为光的偏振现象,故B错误;图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象,故C正确;图丁中,白光通过三棱镜,出现色散现象是因为光发生了折射现象,故D错误。‎ ‎4.如图所示是一种利用光纤温度传感器测量温度的装置,一束偏振光射入光纤,由于温度的变化,光纤的长度、芯径、折射率发生变化,从而使偏振光的振动方向发生变化,‎ 光接收器接收的光强度就会变化。设起偏器和检偏器透振方向相同,关于这种温度计的工作原理,正确的说法是 (　　)‎ A.到达检偏器的光的振动方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大 B.到达检偏器的光的振动方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越大 C.到达检偏器的光的振动方向变化越小,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小 D.到达检偏器的光的振动方向变化越大,光接收器所接收的光强度就会越小,表示温度变化越小 ‎【解析】选B。根据题意知,温度变化越大,光通过光纤时振动方向变化越大,起偏器和检偏器的透振方向是相同的,光从光纤中通过时振动方向变化越大,透过检偏器的光强度就会越小,所以光接收器接收的光强度也就会越小。因此选项B正确。‎ ‎5.如图所示是双缝干涉的实验装置,其光屏上P处发现明条纹,则双缝到光屏上P点的距离之差为 (　　)‎ A.光波的半波长的奇数倍　　　　　‎ B.光波的波长的奇数倍 C.光波的半波长的偶数倍 ‎ D.光波的波长的偶数倍 ‎【解析】选C。在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点为加强点,出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点为减弱点,出现暗条纹。因为P点为亮条纹,则双缝到光屏上P点的距离之差应为半波长的偶数倍;又因为波长为半波长的2倍,则双缝到光屏上P点的距离之差可能是波长的奇数倍,也有可能是波长的偶数倍,即B、D两项均可能错误,故A、B、D不符合题意,C符合题意。‎ ‎6.如图为红光、蓝光分别通过单缝、双缝所呈现的图样,则 (　　)‎ A.甲为蓝光的衍射图样 ‎ B.乙为红光的干涉图样 C.丙为红光的衍射图样 ‎ D.丁为蓝光的干涉图样 ‎【解析】选D。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,故甲、乙两图是单缝衍射图样,且甲图为红光的单缝衍射图样,乙图为蓝光的衍射图样,故A、B错误;双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,‎ 故丙、丁两图是双缝干涉图样,根据双缝干涉条纹间距Δy=λ可知,波长越大,条纹间距越大,故丙图为红光的双缝干涉图样,丁图为蓝光的双缝干涉图样,故C错误,D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎　　下列四种明暗相间的条纹,分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮纹;保持缝到屏距离不变)。其中属于蓝光的衍射图样的是 (　　)‎ ‎【解析】选B。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹,所有条纹宽度相同且等间距,所以A、C选项中的图样为双缝干涉图样,单缝衍射条纹是中间明亮且宽大,越向两侧宽度越小越暗,而波长越大,中央亮条纹越粗,红光的波长大于蓝光的波长,所以B项为蓝光的单缝衍射图样,故B正确。‎ ‎7.在“观察光的干涉现象”实验中,用白光入射双缝时,在光屏上可观察到彩色条纹,若用红色和绿色玻璃各挡住一条缝,则在光屏上可以观察到 (　　)‎ A.黄色的干涉条纹 B.绿色的干涉条纹 C.红绿相间的条纹 D.两种色光叠加,但无干涉条纹 ‎【解析】选D。若用红色和绿色玻璃各挡住一条缝,只有红色光和绿色光通过,由于红色光和绿色光的频率不同,则屏上是两种色光的叠加,但不能发生干涉,故不能观察到干涉条纹。故只有D正确。‎ ‎8.关于光现象及其应用,下列说法正确的是 (　　)‎ A.汽车灯光夜间照着自行车“尾灯”,就变得十分明亮,是利用了光的折射 B.照相机的镜头表面镀有一层增透膜,使照相效果更好,是利用了光的衍射 C.用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度,利用了光的干涉 D.抽制高强度纤维细丝,可用激光监控其粗细,是利用了光的偏振 ‎【解析】选C。自行车“尾灯”为全反射棱镜,利用光的全反射现象,故A不符合题意;照相机镜头表面镀有一层增透膜是利用了光的薄膜干涉现象,故B不符合题意;用透明的标准样板和单色光检查工件平面的平整度,利用了光的薄膜干涉现象,故C符合题意;激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同,观察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,故D不符合题意。‎ 二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)‎ ‎9.下列属于光的干涉现象的是 (　　)‎ ‎【解析】选B、C。图A属于单缝衍射,选项A错误;图B属于薄膜干涉,选项B正确;图C属于薄膜干涉,选项C正确;图D属于白光折射产生的色散,选项D错误。‎ ‎10.下面事实与光的干涉有关的是 (　　)‎ A.用光导纤维传输信号 B.水面上的油膜呈现彩色 C.水中的气泡显得格外明亮 D.照相机镜头在阳光下看上去呈淡紫色,是光的干涉现象 ‎【解析】选B、D。光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号,与光的干涉无关,选项A不合题意;光照射在水面上的油膜上,光在油膜的上、下两个表面分别发生反射,两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹,故与光的干涉有关,选项B符合题意;光从水中射到气泡中时,由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射,所以气泡看起来特别明亮,选项C不合题意;照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色,因为这时反射光中已经没有了绿光,‎ 所以看上去呈淡紫色,这是光的干涉现象;选项D符合题意。‎ ‎11.下列关于光的现象说法正确的是 (　　)‎ A.图1的干涉条纹表明:被检测工件表面的P为凹处,Q为凸处 B.图2为光线通过小圆孔得到的衍射图样 C.图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D.图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样 ‎【解析】选A、C。薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,知P处凹陷,而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同,知Q处凸起,故A正确;泊松亮斑是光线绕过小圆板得到的光的衍射图样,故B错误;海市蜃楼是光的全反射现象,而光导纤维是光的全反射现象,它们的原理相同,故C正确;立体电影是光的偏振,而照相机镜头表面涂上增透膜是光的干涉现象,它们的原理不相同,故D错误。‎ ‎12.煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他设计了一种利用光的干涉监测矿井中瓦斯浓度的仪器,原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度。以下说法正确的是 (　　)‎ A.如果屏的正中央仍是亮纹,说明B中的气体与A中的空气成分相同,不含瓦斯 B.如果屏的正中央是暗纹,说明B中的气体与A中的空气成分不相同,可能含有瓦斯 C.如果屏上干涉条纹不停地移动,说明B中的气体瓦斯含量不稳定 D.只有用单色光照射单缝时,才可能在屏上出现干涉条纹 ‎【解析】选B、C。如果容器A、B中气体相同,则折射率相同,到屏的中央光程相同,所以为亮纹。如果中央为暗纹,则A、B中的折射率一定不同,故B正确;中央为亮纹,B中可能含有瓦斯,也可能不含,A错;条纹不停地移动,则B中气体的折射率在变化,即瓦斯含量不稳定,C正确;单色光或复色光照射单缝都能出现干涉条纹,D错误。‎ 三、实验题(本题共2小题,共14分)‎ ‎13.(6分)如图所示甲为用干涉法检查平面平整程度的装置。如图所示乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是________(选填“凹下”或“凸起”);若仅增大单色光的频率,干涉条纹将________(选填“变密”或“变疏”);若仅减小薄片的厚度,干涉条纹将________(选填“变密”或“变疏”)。 ‎ ‎【解析】薄膜干涉是等厚干涉,即明条纹处空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,检查平面左边处的空气膜与后面的空气膜厚度相同,知该处凹下;增大光的频率,则波长变短,由Δy=λ可知,干涉条纹将变密,若仅减小薄片的厚度即d减小,干涉条纹将变疏。‎ 答案:凹下　变密　变疏 ‎14.(8分)在利用双缝干涉测定光波波长的实验时,将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数如图乙所示,已知双缝间距为2.0×10-4 m,双缝到屏的距离为0.700 m。‎ ‎(1)甲图所示读数为________mm,乙图所示读数为________mm; ‎ ‎(2)相邻亮纹的间距Δy为________mm; ‎ ‎(3)计算波长的公式λ=________,求得的波长值是________m。 ‎ ‎【解析】(1)图甲中固定刻度读数为2.0 mm,‎ 可动刻度读数为0.01×32.0 mm=0.320 mm,‎ 所以最终读数为2.320 mm;‎ 图乙中固定刻度读数为13.5 mm,‎ 可动刻度读数为0.01×37.0 mm=0.370 mm,‎ 所以最终读数为13.870 mm。‎ ‎(2)根据Δy== mm=2.310 mm ‎(3)根据Δy=λ得:λ=Δy,‎ 代入数据得:λ= m=6.6×10-7m 答案:(1)2.320　13.870　(2)2.310‎ ‎(3)Δy　6.6×10-7 ‎ 四、计算题(本题共4小题,共46分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)‎ ‎15.(8分)飞机黑匣子是用来记录飞行数据和驾驶舱语音的电子设备。一旦飞机失事黑匣子入水,水敏开关启动水下超声波脉冲发生器工作,通过金属外壳把频率为37.5 kHz的超声波信号发射到周围水域,已知超声波在水中传播速度为1 500 m/s, 则该波在水中的波长约为多少?超声波能不能发生偏振现象?‎ ‎【解析】超声波的波长:λ== m=0.04 m;‎ 超声波是纵波,不能发生偏振现象。‎ 答案:0.04 m　不能发生偏振现象 ‎16.(8分)如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m。‎ ‎(1)在这里出现的应是什么条纹?‎ ‎(2)现改用波长为6.30×10-7 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将如何变化?‎ ‎【解析】(1)由==3可知,‎ 波程差是半波长的奇数倍,在这里出现的应是暗条纹。‎ ‎(2)由Δy=λ可知,λ变大,Δy变宽。‎ 答案:(1)暗条纹　(2)变宽 ‎17.(14分)两个狭缝相距0.3 mm,位于离屏50 cm处,现用波长为6×10-7 m的平行光照射双缝。求:‎ ‎(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少?‎ ‎(2)若将整个装置放于水中,那么两条相邻暗条纹间的距离是多少?(水的折射率为)‎ ‎【解析】(1)Δy=λ=×6×10-7 m=1×10-3 m=1 mm ‎(2)由λn=得Δy′=λn=λ=Δy=0.75 mm 答案:(1)1 mm　(2)0.75 mm ‎18.(16分)用某一单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离为0.25 mm,在距离双缝为1.2 m处的光屏上,测得5条亮纹间的距离为7.5 mm。‎ ‎(1)求这种单色光的波长。‎ ‎(2)若用这种单色光照射到增透膜上,已知增透膜对这种光的折射率为1.3,则增透膜的厚度应取多少?‎ ‎【解析】(1)条纹间距Δy= m=1.875×10-3 m 因λ=Δy,‎ 解得,单色光的波长: λ=3.9×10-7 m ‎(2)因n=== 那么光在增透膜中的波长 λ′== m=3×10-7 m 增透膜的厚度至少为:‎ d′== m=7.5×10-8 m 答案:(1)3.9×10-7 m　(2)7.5×10-8 m 关闭Word文档返回原板块