2021年高考物理一轮复习考点47光的干涉衍射和偏振现象实验用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介课件

光的干涉、衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介考点47第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案解析当孔足够大时，由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑，之后随着孔继续缩小，出现小孔成像，成的是太阳的像，故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失，故D正确。解析2．下列说法中正确的是()A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象答案解析光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象，A正确；用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，B错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，C错误；照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，D错误。解析3．(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是()A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场周围一定有磁场C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存，形成不可分离的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后答案解析振荡电场和振荡磁场交替产生，形成电磁波，A错误，C正确；变化的电场一定产生磁场，B正确；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹进行了实验验证，D正确。解析4．下列说法正确的是()A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小答案解析全息照相利用了激光的频率单一，具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关，故A错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与是否发生共振无关，故B错误；根据时间延缓效应可知，在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。解析5．(多选)下列说法正确的是()A．当波源与观测者相互靠近时，观测者接收到的波的频率大于波源发出的波的频率B．在杨氏双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距相等的条纹C．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到绿灯距水面最近D．照相机镜头前的增透膜、信号在光导纤维内的传播都是利用了光的全反射原理E．电磁波与声波由空气进入水中时，电磁波波长变短，声波波长变长答案解析根据多普勒效应可知，当波源与观测者相互靠近时，观测者接收到的波的频率比波源频率高，故A正确；在双缝干涉实验中，用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽、两侧窄、间距不等的衍射条纹，故B错误；水底同位置放置红、黄、绿三盏灯时，绿光的折射率最大，故绿灯的视深最浅，故C正确；照相机镜头前的增透膜利用的是光的薄膜干涉原理，故D错误；波由空气进入水中传播时，频率不变，由公式v＝λf知，电磁波的波速变小，波长变短，声波的波速变大，波长变长，故E正确。解析6．(多选)下列说法正确的是()A．相对论与量子力学否定了经典力学理论B．真空中的光速在任何惯性参考系中都是相同的C．狭义相对论只适用于惯性参考系D．肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象，露珠呈现的彩色是光的色散现象，通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象E．光纤通信、全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理答案解析相对论和量子力学并不否定经典力学，后者是前者在一定条件下的特殊情形，故A错误；根据光速不变原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B正确；根据狭义相对论的基本假设可知，C正确；根据光现象的成因知，D正确；全息照相利用的是光的干涉，E错误。解析7．(多选)下列说法正确的是()A．光波在介质中传播的速度与光的频率无关B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的C．杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小D．光的偏振特征说明光是横波E．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的答案解析光的传播速度由介质本身的性质与光的频率共同决定，所以光波在介质中传播的速度与光的频率有关，故A错误；油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光叠加，形成的干涉条纹，故B正确；根据光的干涉条纹间距公式Δx＝Ldλ，因为红光的波长比蓝光的波长长，则红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，故C错误；偏振是横波区别于纵波的一个最明显的标志，光的偏振现象说明光是一种横波而不是纵波，故D正确；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的，故E正确。解析8．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈。将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持不变答案解析金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属线圈在该竖直平面内的旋转角度无关，仍然是水平的干涉条纹，A、B、C错误，D正确。解析9．关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()A．单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D．照射到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案解析单缝的作用是获得线光源，故A错误；双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源，B正确；光屏上出现暗条纹处距两缝的路程差等于半个波长的奇数倍，故C错误；单色光的频率越高，波长越短，根据Δx＝ldλ，知相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D错误。解析10．如图所示是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光的临界角大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解析由干涉条纹间距Δx＝Ld·λ可知，λaλb，νaνb，同种均匀介质，对频率大的光折射率大，故nanb，光在介质中的传播速度v＝cn，故vavb，A错误；发生全反射的临界角满足sinC＝1n，故CaCb，B错误；饱和电流只与入射光强度有关，与频率无关，C错误；光子能量E＝hν，因此EaEb，D正确。解析11．(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一面平一面凸的薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的内疏外密的同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的答案解析由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，A正确，B错误。由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的空气膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，C正确，D错误。解析12.抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激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()A．这里应用的是光的干涉现象B．这里应用的是光的偏振现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案解析激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹，应用的是光的衍射现象，A、B错误；当光屏上的条纹变宽，即衍射现象更明显时，根据产生明显衍射现象的条件可知，对应的丝变细，故C错误，D正确。解析13.如图所示，P是一偏振片，它的透振方向为竖直方向(图中用带箭头的实线表示)。现用四种入射光束分别照射P时，不能在P的另一侧观察到透射光的是()A．太阳光B．沿竖直方向振动的光C．沿水平方向振动的光D．沿与竖直方向成45°角振动的光答案解析太阳光包含在垂直传播方向沿各个方向振动的光，当太阳光照射P时能在P的另一侧观察到偏振光，故A项不符合题意；沿竖直方向振动的光能通过偏振片，故B项不符合题意；沿水平方向振动的光不能通过偏振片，故C项符合题意；沿与竖直方向成45°角振动的光能部分通过偏振片，故D项不符合题意。解析14．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答案解析电磁波是一种波，可以产生衍射现象，A错误；常用的遥控器通过发出红外线信号来遥控电视，B错误；多普勒效应常用来测量相对运动物体的速度，C正确；光在真空中运动的速度在各种惯性系中测得的数值相同，D错误。解析题组二高考小题15．(2019·北京高考)利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案解析单缝衍射图样的中央条纹亮且宽，相邻条纹间距不等；双缝干涉图样中相邻条纹间距相等。根据题目中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A正确。解析16．(2018·北京高考)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()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．中央条纹变成红色答案解析当用白光做干涉实验时，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，A、B、C错误，D正确。解析17．(2018·江苏高考)(多选)梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波。该电磁波()A．是横波B．不能在真空中传播C．只能沿着梳子摇动的方向传播D．在空气中的传播速度约为3×108m/s答案解析摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波，A正确；电磁波能在真空中传播，B错误；电磁波传播的方向与振动方向垂直，C错误；电磁波在空气中传播的速度约为3×108m/s，D正确。解析18．(2017·全国卷Ⅱ)(多选)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()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解析在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距Δx＝ldλ，因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。故