光的干涉衍射和偏振

第100节光的干涉、衍射和偏振1.2011年上海卷21．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。解析：本题考查光的衍射现象。该图片中的亮斑为“泊松亮斑”，从图看亮条纹为从里向外越来越窄，越来越暗，为典型的衍射条纹，故这是光的衍射现象。光的衍射现象是光的波动性的独有特征，故该实验支持了光的波动说。2.2014年物理上海卷26.(4分)如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将（选填：“增大”、“减小”或“不变”）；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在情况下，光才可以看作是沿直线传播的。【答案】减小；光的波长比障碍物小得多【解析】根据条纹间距由d、L和波长决定可知，增加缝宽，可以使条纹间距离减小；光遇到障碍物时，当障碍物的尺寸与波长接近时，会发生明显的衍射现象，当障碍物较大时，光近似沿直线传播。3.2013年上海卷3．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：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频率不同。4.2013年全国卷大纲版14．下列现象中，属于光的衍射的是A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹答：B解析：雨后天空出现彩虹和海市蜃楼是光的折射现象；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射，B对；日光照射肥皂膜出现的彩色条纹是薄膜干涉。白炽灯单缝激光器5.2012年理综全国卷16.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【解析】根据双缝干涉实验条纹间隔公式，dLx，红光比黄光波长大，所以A正确；增大双缝到屏的距离即增大L，所以C正确。【答案】AC6.2014年理综大纲卷17．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．2.06×10－7mB．2.06×10－4mC．1.68×10－4mD．1.68×10－3m【答案】C【解析】双缝干涉相邻条纹间距，则dlx，则m10681m10350105891429..xld，选项C正确．7.2012年上海卷2．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解析：当单色光通过双缝时形成的干涉图样为等间距的，而通过单缝时的图案是中间宽两边窄的衍射图样，因此甲、乙为干涉图案；而丙、丁为衍射图案。并且红光的波长较长，干涉图样中，相邻条纹间距较大，而紫光的波长较短，干涉图样中相邻条纹间距较小，因此B选项正确。8.2011年理综天津卷6．甲、乙两单色光分别通过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Δx，若Δx甲Δx乙，则下列说法正确的是A．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生（A）（B）（C）（D）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．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光答：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Δx甲Δx乙，dLx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。9.2016年天津卷2、右图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则A、在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B、从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C、照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D、若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大【答案】D【解析】由图可知a光的干涉条纹间距小于b光，根据dLx可知，a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，则根据vcn可知，在同种均匀介质中，a光的传播速度小于b光的，选项A错误；根据nC1sin可知，从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角小，选项B错误；发生光电效应时，饱和光电流与入射光的强度有关，故无法比较饱和光电流的大小，选项C错误；因a光的频率较大，故若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大，选项D正确；故选D。10.2018年北京卷、15．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后（D）A．干涉条纹消失B．彩色条纹中的红色条纹消失C．中央条纹变成暗条纹D．中央条纹变成红色解析：当用白光做双缝干涉实验时，频率相同的色光相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故选项D正确，ABC错误。11.2017年浙江选考卷16.图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S1和S2间距为0.80mm，双缝到屏的距离为0.80m，波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线OO'上方第一条亮纹中心位置在P1处，第三条亮纹中心位置在P2处，现有1号、2号虫子分别从S1和S2出发，以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏a光的干涉图样b光的干涉图样a光屏b第21题图1045445050第21题图2细丝Ⅱ第21题图3Dh平面镜单缝滤光片光屏直线爬行到P1，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2，假定两只虫子爬行速度均为m/s103-，正确的是：A.1号虫子运动路程比2号短B.两只虫子运动的时间差为0.2sC.两只虫子运动的时间差为1.0sD.已知条件不够，两只虫子运动的时间差无法计算【答案】AB【解析】根据双缝干涉相邻亮纹间距公式dLx得出，相邻亮条纹间距为5mm，则得出P1P2在屏幕上的坐标分别为0.5mm，1.5mm，那么1号虫子从S1到P1的路程为800.9mm，2号虫子从S2到P2的路程为801.1mm，故A正确，已知路程差为0.2mm可以得出时间差为0.2s，故B正确；C、D错误。12.2018年浙江卷（4月选考）21．（4分）【加试题】（1）细丝和单缝有相似的衍射图样。在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝Ⅰ和细丝Ⅱ，在光屏上形成的衍射图样如图1中a和b所示。已知细丝Ⅰ的直径为0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝Ⅱ的直径，如图2所示，细丝Ⅱ的直径为___0.996~1.000___mm。图1中的___a___（填“a”或“b”）是细丝Ⅱ的衍射图样。（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图3所示，白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，与光屏的距离为D，则条纹间距△x=__2Dh_____。随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上__不能_____（填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。解析：（1）根据螺旋测微器的读数规则，可知固定刻度的1mm刻度已出，估计到0.001mm，读数为1.000mm。由a和b图比较可知衍射b明显，细丝越细，衍射越明显，故a图是细丝II的衍射图样。S1S2OO'P1P2（2）平面镜反射可以等效看成是从单缝及其在平面镜中的虚像发出的两列光干涉，即间距为2h的两条双缝干涉，所以hDdDx2。虽然，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，但白炽灯的光通过滤光片后直接通过双孔不能形成稳定的相位差，并不成为相干光。干涉的条件是频率相等，振动方向相同，相位差恒定，而光波是概率波，随机发射，即使两个光源同时打开也不能保证相遇的两光波一定是恒定相位差。一定要用一分为二的方法获得相干光，所以，双缝干涉实验需要在双缝前再加一条单缝。