2017届高三物理一轮复习47机械振动与机械波光电磁波与相对论第4讲光的干涉衍射和偏振现象

1光的干涉、衍射和偏振现象一、选择题(其中1－10题，只有一个选项正确，11－13题有多个选项正确)1．激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛．下面关于激光的叙述正确的是()A．激光是纵波B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同C．两束频率不同的激光能产生干涉现象D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离解析激光属于电磁波，电磁波为横波，故A项错误；频率相同的激光在不同介质中频率不变，但波速不同，由v＝λf知，波长也不同，真空中波长最长，其他介质中波长小于真空中波长，故B项错误；波产生干涉的前提条件是频率相同，两束频率不同的激光不能产生干涉现象，故C项错误；利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离，故D项正确．答案D2．(2014·四川)电磁波已广泛运用于很多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是()A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同解析电磁波是横波，波都能发生干涉和衍射，常用红外线做为脉冲信号来遥控电视，A、B选项错误；由于波源与接收者的相对位移的改变，而导致接收频率的变化，称为多普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，C选项正确；根据光速不变原理，知在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向的传播速度大小相等，D选项错误．答案C3．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中()A．真空中光速不变B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变D．物体的能量与质量成正比解析爱因斯坦对狭义相对论的最基本假设是：在不同的惯性参考系中，真空中光速都是不变的，都为c＝3×108m/s.答案A学法指导相对论的基础是光速不变，从而得出其他情况下时间和空间的变化，属记忆内容．伽利略相对性原理和爱因斯坦狭义相对性原理从速度合成规律方面看，有区别：对于伽利略相对性原理来说，参考系中的坐标单位与参考系的运动无关，参考系中的时间与参考系的运动无关，其速度合成规律满足v＝v′＋u.v′是某个惯性系相对另一个惯性系的速度，u是物体相对某个惯性系的速度，那么，物体相对另一个惯性系的速度为v＝v′＋u.以此类2推，若u是光速c，则在某个惯性系的光速相对于另一个惯性系的速度为v＝v′＋c，那么，光速是可以变大或变小的(在真空中)．对于狭义相对论的相对性原理来说，力学规律对惯性系来说都是相同的，但是光速是不变的．由于光速是不变的，造成了与经典理论一些不同的结论．这些结论在低速的世界里是不易搞清的，但从天体的物理现象中却得到了证实．4.(2015·南平综测)如图所示，ABC为等腰棱镜，OO′是棱镜的对称轴，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到D点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，下列判断正确的是()A．在同一介质中，a光光速大于b光光速B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光大C．用同一双缝干涉实验装置观察，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距D．在真空中，a光波长大于b光波长解析在真空中，所有色光的传播速度都相同，都等于c.由题看出，a光的偏折角大于b光的偏折角，说明a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，由c＝λf分析真空中波长关系．由临界角公式sinC＝1n确定临界角的大小．由Δx＝Ldλ分析双缝干涉条纹间距的大小．A项，由题图看出，a光的偏折角大于b光的偏折角，则知a光的折射率大于b光的折射率，由v＝cn知，在同一介质中，a光光速小于b光光速，故A项错误．B项，由临界角公式sinC＝1n，可知，a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角．故B项错误．C、D项，a光的频率大于b光的频率，由c＝λf分析得知，在真空中，a光波长小于b光波长．由Δx＝Ldλ分析得知，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故C项正确，D项错误．故选C项．答案C命题立意本题旨在考查光的折射定律5．(2015·成都三诊)关于下列光学现象，说法正确的是()A．光从空气射入玻璃时，可能发生全反射B．在水中，蓝光的传播速度大于红光的传播速度C．晚上，水中同一深度、可视为点光源的红灯和黄灯，红灯照亮的水面面积大于黄灯照亮的水面面积D．阳光下肥皂泡呈现出五颜六色，这是光的衍射现象解析A项，光只有从光密介质射入光疏介质时才能发生全反射；而空气为光疏介质，玻璃为光密介质，故光从空气进入玻璃时，不会发生全发射，故A项错误；B项，红光的折射率3小，根据v＝cn可知红光在水中的传播速度比蓝光的大，故B项错误；C项，在水中，根据sinC＝1n知，红光的折射率最小，则红光发生全反射的临界角最大，在红光照在水面上产生的圆的半径最大，则被照亮的水面面积较大，故C项正确；D项，白光下的五颜六色的肥皂泡，这是光的干涉现象，不是衍射现象，故D项错误．答案C命题立意本题旨在考查全反射、光的衍射6．(2015·绵阳三诊)下列说法正确的是()A．水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象B．紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应C．红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小D．观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率与波源频率相同解析A项，水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象，故A项正确；B项，紫外线具有杀菌作用，可利用紫外线消毒，故B项错误；C项，红光和黄光分别通过同一双缝干涉装置，根据公式：Δx＝Ldλ可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大，故C项错误；D项，声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率，故D项错误．答案A命题立意本题旨在考查光的干涉、多普勒效应、双缝干涉的条纹间距与波长的关系7．(2015·扬州高三测试)目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz－1000MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是()A．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30m－150m之间B．电磁波是由均匀变化的电场或磁场产生的C．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播D．测出电磁波从发射到接收的时间，就可以确定到障碍物的位置解析A项，根据λ＝vν电磁波频率在200MHz至1000MHz的范围内，则电磁波的波长范围在0.3m至1.5m之间，故A项错误；B项，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产生电场，变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故B项错误；C项，波长越短的电磁波，越不容易发生衍射，不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，故C项错误；D项，测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，根据无线电波的传播速度，就可以测距，D项正确．答案D4命题立意本题旨在考查电磁波的产生8.(2015·皖南八校三联)如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO′为过C点的AB面的垂线．a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断不正确的是()A．a光在玻璃砖中的传播速度大于b光的传播速度B．a光从玻璃砖中射入空气时发生全反射的临界角大于b光的临界角C．在同一双缝干涉装置形成的干涉条纹中，a光相邻明条纹的间距大于b光相邻明条纹的间距D．b光比a光更容易发生衍射现象解析由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由v＝c/n得到，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度．A项正确；由公式sinC＝1/n分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，B项正确；干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大．C项正确；光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．所以可知a光比b光更容易发生衍射现象，D项错误．答案D命题立意本题旨在考查光的折射、全反射、光的干涉和衍射现象9．(2015·连徐宿三调)以下说法正确的是()A．光的偏振现象说明光是一种横波B．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象C．相对论认为空间和时间与物质的运动状态无关D．光导纤维中内层的折射率小于外层的折射率解析A项，偏振是横波的特有现象，光的偏振现象说明光是一种横波，故A项正确；B项，水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故B项错误；C项，根据相对论的两个基本假设可知，相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关，故C项错误；D项，光导纤维传播信号利用了光的全反射原理，结合全反射的条件可知，光导纤维中内层的折射率大于外层的折射率．故D项错误．答案A命题立意本题旨在考查光的偏振、光的干涉易错警示该题考查光的干涉与折射色散的区别，掌握全反射的条件，理解光的偏振原理，及注意区别横波与纵波的不同．做好这一类的题目要注意多加积累．10.如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称5轴位置处稍微向上移动，则()A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置上移D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置下移解析光是横波，传播的过程中将出现波峰和波谷，在两列相干波相互叠加的区域，波峰、波峰或波谷、波谷相遇处将出现亮条纹，波峰、波谷相遇处将出现暗条纹．当单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动时，如果刚好移动到单缝S到双缝S1、S2的光程相差半波长的奇数倍，此时在双缝S1、S2处产生的光波虽然仍是相干光，但其相位差为(2n＋1)π，两波源的振动方向刚好相反，又由于S1、S2到光屏上P点的光程相等，则所含波的个数相等，所以在P点将出现暗条纹．这就与“中央亮纹”的观点相矛盾了，因此上题中选项B是不对的．应如何来确定中央亮纹的位置呢？根据上面的分析我们看到，光屏上P点出现的是暗纹还是亮纹，将受到单缝S所处位置的影响．但是，在双缝干涉中，“中央点”必定是“亮纹”，这是毫无质疑的．因此在判断“中央点”位置时，就应是：“从单缝S量起，经双缝S1、S2到达光屏上的光程中，所含波的个数相等的点为中央点”，因为该点必定是亮纹，与S1、S2处的振动情况无关．所以上题正确答应选D项．即“当单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动时，仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置下移”．对于光屏上的原中央P点来说，将随着单缝S的上移出现亮、暗纹交替的现象，当单缝S到双缝S1、S2的光程差为波长整数倍时出现亮纹，为半波长的奇数倍时出现暗纹．答案D11．(2015·苏锡常镇四市二调)下列说法正确的是()A．光的偏振现象说明光是一种纵波B．当波的波长比障碍物的尺寸大时，能产生明显的衍射现象C．当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低D．电磁波由真空进入玻璃后频率变小解析偏振现象说明光是横波；根据明显衍射现象条件可知，波长越长，越容易发生明显衍射现象；多普勒效应和波的频率由波源决定，利用以上即可求解．A项，光的偏振现象说明光是一种横波，而不是纵波，故A项错误；B项，波长比孔的宽度大得越多或相差不大时，波的衍射越明显，故B项正确；C项，据多普勒效应可知，当声源相对于观察者匀速远离时，观察者听到的声音音调会变低，故C项正确；D项，波的频率由波源决定，当电磁波由真空进入玻璃后频率不变，故D项错误．答案BC命题立意本题旨在考查光的偏振、衍射、多普勒效应612．(2015·大庆实验中学三模)下列说法中正确的是()A．两列机械横波相遇，在相遇区一定会出现干涉现象B．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播相同的距离C．光波在介质中传播的速度与光的频率有关D．狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同E．紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距解析A项，只有频率相同的两列机械横波相遇，才会出现干涉现象，故A项错误；