专题52 光的干涉、衍射、偏振—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

专题52 光的干涉、衍射、偏振—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

一、单项选择题 ‎1．【2016·上海卷】各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是 A．γ射线、紫外线、可见光、红外线 B．γ射线、红外线、紫外线、可见光 C．紫外线、可见光、红外线、γ射线 D．红外线、可见光、紫外线、γ射线 ‎【答案】A ‎【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确。‎ ‎【考点定位】电磁波谱 ‎【方法技巧】本题需要记得电磁波谱按照波长或频率的排列顺序，按照这个顺序就可以分析出答案。‎ ‎2．【2016·北京卷】下列说法正确的是 A．电磁波在真空中以光速c传播 B．在空气中传播的声波是横波 C．声波只能在空气中传播 D．光需要介质才能传播 ‎【答案】A ‎【考点定位】考查了机械波和电磁波 ‎【方法技巧】本题的关键是知道光是电磁波的一种，电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相同，机械波传播的是振动形式，其传播离不开介质，机械波在传播过程中波速由介质决定。‎ ‎3．【2016·上海卷】在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则 A．中间条纹间距较两侧更宽 B．不同色光形成的条纹完全重合 C．双缝间距离越大条纹间距离也越大 D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹 ‎【答案】D ‎【解析】据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色光干涉条纹分布位置不相同，因此选项B错误；据公式可知，双缝间距d越大，干涉条纹距离越小，故选项C错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确。‎ ‎【考点定位】双缝干涉、 、单缝衍射 ‎【方法技巧】通过双缝干涉条纹特征和单缝衍射条纹特征进行分析和判断，再应用公式分析条纹间距。‎ ‎4．【2016·江苏卷】一艘太空飞船静止时的长度为30m，它以0.6c（c为光速）的速度沿长度方向飞行越过地球，下列说法正确的是 ．‎ A．飞船上的观测者测得该飞船的长度小于30m B．地球上的观测者测得该飞船的长度小于30m C．飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于c D．地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于c ‎【答案】B ‎【考点定位】狭义相对论 ‎【方法技巧】对动尺缩短的理解，沿相对运动方向长度缩短以及光速不变原理。‎ ‎5．【2011·北京卷】如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以 A．增大与的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光 ‎【答案】C ‎【解析】在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大间距应减小d，增大双缝屏到光屏的距离或增大光的波长，‎ 故只有C正确；‎ ‎【考点定位】双缝干涉 ‎6．【2014·江苏卷】某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题12B-1（甲）图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题12B-1（乙）图所示。他改变的实验条件可能是 ‎ A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝之间的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 ‎【答案】B ‎【考点定位】本题主要考查了对双缝干涉实验的理解问题，属于中档偏低题。‎ ‎7．【2014·全国大纲卷】在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（ ）‎ A．2.06×10－7m B．2.06×10－4m C．1.68×10－4m D．1.68×10－3m ‎【答案】 C ‎【解析】根据双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式有：Δx=，解得：d==×589×10－9m=1.68×10－4m，故选项C正确。‎ ‎【考点定位】本题主要考查了对双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式的理解与应用问题，属于中档题。‎ ‎8．【2013·上海卷】白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的 A．传播速度不同 B．强度不同 C．振动方向不同 D．频率不同 ‎【答案】D ‎【解析】双缝干涉的条纹间距，为双缝到屏的距离，为入射光的波长，是双缝的间距。白光通过双缝后对7种单色光来讲，只有有是不同的，所以条纹间距不同，导致7种单色光的亮条纹暗条纹交替出现形成彩色条纹，各种色光传播的速度都一样m/s，，波长不同即频率不同， D正确.‎ ‎【考点定位】 双缝干涉的条纹间距 ‎9．【2012·上海卷】下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则（ ）‎ A．甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的干涉图样 D．丁为红光的干涉图样 ‎【答案】B ‎【考点定位】本题考查光的双缝干涉和单缝衍射图样的相关知识 ‎10．【2017·北京卷】物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。‎ 如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是 A．天线发出的两种无线电波必须一样强 B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉 C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合 ‎【答案】C ‎【解析】由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，B错误；若两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，则接收到λ1和λ2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D错误；故选C。‎ ‎【考点定位】波的干涉 ‎【名师点睛】波长相等的两列波可以产生稳定的干涉，类似双缝干涉实验，在两波源连线的中垂线上干涉始终加强（波程差为零）。‎ 二、多项选择题 ‎1．【2012·大纲全国卷】在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有 A．改用红光作为入射光 B．改用蓝光作为入射光 C．增大双缝到屏的距离 D．增大双缝之间的距离 ‎【答案】AC ‎【考点定位】本题考查双缝干涉实验 ‎2．【2011·天津卷】甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是 A．甲光能发生偏振现象，则乙光不能 B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量 D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光 ‎【答案】BD ‎【解析】偏振现象是横波特有的现象，甲乙都可以有偏振现象发生，A错；由，可知甲光的波长大于乙光，B正确；光子能量取决于光子的频率，而光子频率与波长成反比，C错；波速与波长之间同步变化，D正确。‎ ‎【考点定位】光的偏振，波长、波速以及频率的关系 ‎3．【2011·浙江卷】关于波动，下列说法正确的是 A．各种波均会发生偏振现象 B．用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹 C．声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度 D．已知地震波得纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警 ‎【答案】BD ‎【解析】只有横波才能发生偏振现象，故A错误；用白光做单缝衍射与双缝衍射，都可以观察到彩色条纹，故B正确；声波在传播过程中，介质中质点的速度并不等于声波的传播速度，故C错误；已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警，故D正确。‎ ‎【考点定位】光的偏振，光的衍射与干涉，声波的传播，横波与纵波 ‎4．【2014·浙江卷】关于下列光学现象，说法正确的是（ ）‎ A．水中蓝光的传播速度比红光快 B．光从空气向射入玻璃时可能发生全反射 C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 ‎【答案】CD ‎【考点定位】光的折射率、反射、全反射、双缝干涉 ‎5．【2015·全国新课标Ⅱ·34（1）】如图，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则 A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度 B．在真空中，a光的波长小于b光的波长 C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失 E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 ‎【答案】ABD ‎【解析】 由图可知：玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率,在真空中，a光的波长小于b光的波长，故B正确；若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，因为a光的折射率大，则折射光线a首先消失，故D正确；a光的波长小于b光的波长，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E错误。‎ ‎【考点定位】光的折射；光的干涉；波长、频率和波速 ‎6．【2016·全国新课标Ⅱ卷】关于电磁波，下列说法正确的是 A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 ‎【答案】ABC ‎【考点定位】电磁波的产生和传播 ‎【名师点睛】此题主要考查电磁波的传播特点；现代生活中已经离不开电磁波，了解电磁波的知识并能和所学的物理知识相联系，历来是高考的热点题型；题目各项都比较简单，都是来自课本知识，只要多看书，加深记忆即可。‎ ‎7．【2017·江苏卷】接近光速飞行的飞船和地球上各有一只相同的铯原子钟，飞船和地球上的人观测这两只钟的快慢，下列说法正确的有___________．‎ ‎（A）飞船上的人观测到飞船上的钟较快 ‎（B）飞船上的人观测到飞船上的钟较慢 ‎（C）地球上的人观测到地球上的钟较快 ‎（D）地球上的人观测到地球上的钟较慢 ‎【答案】AC ‎【解析】飞船相对地球高速运动，所以地球上的人观测飞船上的时钟较慢，而地球相对飞船高速运动，所以飞船上的人认为地球上的时钟较慢，所以A、C正确；B、D错误．‎ ‎【考点定位】狭义相对论 ‎【名师点睛】本题主要考查狭义相对论时间间隔的相对性，注意运动的相对的，飞船相对地球高速运动，地球也相对飞船高速运动．‎ ‎8．【2017·新课标Ⅱ卷】（5分）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。‎ A．改用红色激光 B．改用蓝色激光 C．减小双缝间距 D．将屏幕向远离双缝的位置移动 E．将光源向远离双缝的位置移动 ‎【答案】ACD ‎【考点定位】双缝干涉 ‎【名师点睛】此题考查双缝干涉中条纹间距的影响因素；关键是理解实验原理，知道干涉条纹间距的表达式，题目较简单。‎ 三、非选择题 ‎1．【2011·上海卷】如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的 （填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象，这一实验支持了光的 。‎ ‎【答案】减小 光的波长比障碍物小的多 ‎【解析】缝隙越窄，条纹宽度越小，衍射条纹越宽，衍射现象越明显，当增加缝宽时，衍射条纹变窄，条纹间距变小。当条纹足够宽时，几乎看不到条纹，衍射不明显，所以只有在光的波长比障碍物小的多时才可以把光的传播看做直线传播。‎ ‎【考点定位】单缝衍射 ‎2．【2011·上海卷】如图，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑。这是光的 （填“干涉”、“衍射”或“直线传播”）现象，这一实验支持了光的 （填“波动说”、“微粒说”或“光子说”）。‎ ‎【答案】衍射；波动说 ‎【考点定位】光的衍射，光的波动性 ‎3．【2016·江苏卷】杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的_____相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在_____（选填“A”、“B”或“C”）点会出现暗条纹．‎ ‎【答案】频率 C ‎【解析】产生稳定干涉图样的条件是两束光的频率相同，A、B两点为振动加强点，出现明条纹，C点波峰与波谷相遇振动减弱，为暗条纹．‎ ‎【考点定位】光的干涉 ‎【方法技巧】掌握产生稳定干涉图样的条件，加强区、减弱区的位置条件。‎ ‎4．【2015·全国新课标Ⅰ·34（1）】在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比_____（填“＞”“＜”或“＝”）。若实验中红光的波长为630nm，双缝到屏幕的距离为1m，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为_____mm。‎ ‎【答案】＞ ‎ ‎【考点定位】双缝干涉实验 ‎5．【2016·江苏卷】在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ=5.89×10-7m，双缝间的距离d=1mm，双缝到屏的距离=2m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．‎ ‎【答案】1.178×10–2 m ‎【解析】相邻亮条纹的中心间距 由题意知，亮条纹的数目n=10‎ 解得，代入数据得L=1.178×10–2 m ‎【考点定位】光的双缝干涉 ‎【方法技巧】重点考查条纹间距的公式。‎