1、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D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
2、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。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A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。3(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是()A只
3、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BCD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。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C解析全息照相利用
4、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。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
5、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ACE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vf知，电磁波的波速变小，波长变短，声波的波速变大，波
6、长变长，故E正确。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BCD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。7(多选)下列
7、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BDE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x，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
8、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。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30B当金属线圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90C当金属线圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30D干涉条纹保持不变答案D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
9、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。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B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x，知相邻条纹的间距越小，条纹越窄，故D错误。10如图所示是a、b两光分别经过同一双缝
10、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D解析由干涉条纹间距x可知，ab，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，故vavb，A错误；发生全反射的临界角满足sinC，故CaEb，D正确。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
11、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AC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。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
12、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D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。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C解析太阳光包含在垂直传播方向沿各个方向振
13、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。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C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
14、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。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A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。16(2018北京高考)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹
15、，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D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。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3108 m/s答案AD
16、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3108 m/s，D正确。18(2017全国卷)(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ACD解析在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距x，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
17、选A、C、D。19(2017北京高考)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1和2的无线电波。飞机降落过程中，当接收到1和2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1与2两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解析两种无线电波强度不一定相同，A错误。两列波长为1的无线电波干涉时，在两波源连线的
18、中垂面上，各点都是振动加强点，在这条线上收到的信号始终最强；同理，两列波长为2的无线电波干涉时，在两波源连线的中垂面上，各点也都是振动加强点。在机场其他区域，不能满足在一条线上两种频率的波各自干涉后所有的点同时都是加强点的条件，故当接收到1和2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道，导航利用了1与1、2与2两种无线电波之间的干涉，而不是利用了1与2两种无线电波之间的干涉，B错误。两种无线电波分别干涉后，在空间的强弱分布稳定，C正确。由于两种无线电波波长不同，各自在空间的强弱分布不完全重合，D错误。20. (2017天津高考)明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有
19、一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是()A若增大入射角i，则b光先消失B在该三棱镜中a光波长小于b光Ca光能发生偏振现象，b光不能发生D若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低答案D解析光从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a的折射角较大，故光线a的折射率较小，则a光的频率较小，在真空中a光波长大于b光波长，又介，故在该三棱镜中a光波长大于b光，B错误；若增大入射角i，在第二折射面上，两光的入射角减小，入射角小于临界角，因此不会发生全反射，故A错误；光波是横波，偏振现象是横波的特有现
20、象，所以a、b光均能发生偏振现象，故C错误；根据eUcEk，EkhW0知，遏止电压Uc，且a光的频率比b光频率小，得a光的遏止电压低，故D正确。21(2016全国卷)(多选)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解析电磁波在真空中的传播速度为光速，与频率无关，A正确。根据电磁波的产生条件可知B正确。
21、电磁波为横波，传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确。电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，因此也能通过电缆、光缆传输，D错误。电磁波是一种能量传播方式，若波源电磁振荡停止，则不再产生新的电磁波，但空间中的波仍将继续传播下去，E错误。22(2017江苏高考)(多选)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解析飞船上的人观察钟表时，是以飞船为参考系，看到地球上的钟表在高速运动，观察到地
22、球上的钟慢，飞船上的钟快，选项A正确、B错误；同理地球上的人是以地球为参考系，观察结果是地球上的钟快，飞船上的钟慢，选项C正确、D错误。23(2016天津高考)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内，则对该无线电波的判断正确的是()A米波的频率比厘米波频率高B和机械波一样须靠介质传播C同光波一样会发生反射现象D不可能产生干涉和衍射现象答案C解析米波雷达发射的米波是一种电磁波，可以在介质中传播也可以在真空中传播，B错误。米波与厘米波在真空中传播的速度都是光速c，根据可知米B，则_(选填“A”或“B”)在
23、水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到_(选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。答案AA解析波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角sinC，可知波长越长临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距x，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大。29(2019全国卷)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_。A将单缝向双缝靠近B将屏向靠近双缝的方向移动C将屏向远离双缝的方向移动D使用间距更小的双缝(2)若双缝
24、的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长_。(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为_ nm(结果保留三位有效数字)。答案(1)B(2)(3)630解析(1)相邻明(暗)干涉条纹的间距x，要增加观察到的条纹个数，即减小x，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，B正确，A、C、D错误。(2)第1条暗条纹到第n条暗条纹间的距离为x，则相邻暗条纹间的距离x，又x，解得。(3)由，代入数据解得
25、630 nm。题组三模拟大题30(2019江苏南京、盐城二模)如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则飞船A上的人测得两飞船间的距离_(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为_。答案大于c(或光速)解析以地面为参考系，在运动方向有尺缩效应现象，而B相对A是静止的，没有尺缩效应现象，则飞船A上的人测得两飞船距离应大于L。狭义相对论的两个基本原理之一就是光速不变原理，因此飞船A上的人测得信号的速度仍等于c(或光速)。31(2020武汉高三质量监测)洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉
26、的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S。(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，_相当于另一个“缝”；(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近90时，反射光与入射光相比，相位有的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是_(填“亮条纹”或“暗条纹”)；(3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h0.15 mm，单缝到光屏的距离D1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长_ m(结果保留三位有效数字)。答案(1)S经平面镜成的像S(2)暗条纹(3)6.33107解析(1)根据平面镜成像原理，经镜面反射的光线可认为是从S的像S发出的，故S相当于双缝干涉中的另一个缝。(2)根据题意，如果把光屏移动到和平面镜相接触，直接射到光屏上P点的光和经平面镜反射的光相位差为，故接触点P处形成暗条纹。(3)每两条相邻亮条纹中心间距x mm2.53 mm，根据双缝干涉相邻条纹间距公式有x，得该单色光的波长 m6.33107 m。
