2016-2017学年高中物理第5章光的波动性1光的干涉学业分层测评教科版选修3-4

学生实验：用双缝干涉测量光的波长1．若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行，其他条件不变，则得到的干涉条纹间距将如何变化（）．A．变大B．变小C．不变 D．不能确定2．从点光源L发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板P上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，如图所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则（）．A．干涉条纹是黑白的，O点是亮点B．干涉条纹是黑白的，O点是暗点C．干涉条纹是彩色的，O点是亮点D．干涉条纹是彩色的，O点是暗点3．分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验．在屏上得到相邻的条纹间的距离分别为△x1和△x2，则（）．A．△x1＜△x2B．△x1＞△x2C．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则△x1增大D．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则△x1不变4．在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（）．A．第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍B．第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍C．第三级亮纹到两缝距离差为波长的2倍D．第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍5．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（）．A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上无任何光亮6．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差为△1＝0.75 μm，光屏上Q 点到双缝S1、S2的距离之差为△2＝1.5μm.如果用频率为f＝6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则（）．A．P点出现明条纹，Q点出现暗条纹B．Q点出现明条纹，P点出现暗条纹C．两点均出现暗条纹D．两点均出现明条纹7．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔△t的乘积等于双缝间距．实验中可测得二次曝光时间间隔△t、双缝到屏的距离l以及相邻两条亮纹间距△x．若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是（）．A．xvl tλ∆=∆B．lvx tλ=∆∆C．l xvtλ∆=∆D．l tvxλ∆=∆8．某同学在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示．使用的双缝的间距为0.025 cm.实验时，首先调节______和______的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使______和______竖直且互相平行．当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm）观察第一条亮纹的位置如图甲所示，第五条亮纹位置如图乙所示，测出双缝与屏的距离为50.00 cm，则待测光的波长λ＝______ nm.甲乙参考答案1答案：B 解析：光在水中的波长小于在空气中的波长，由条纹间距公式l x d λ∆=知，△x ∝λ，B 选项正确．2答案：C 解析：白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹，由题意知12OS OS =，即光程差等于零，在O 点振动加强，形成亮点，所以A 、B 、D 三项错误，C 选项正确．3答案：BC 解析：由波长计算公式=d x l λ∆得l x d λ∆=，因为λ红＞λ紫，故红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，B 正确；当双缝间距d 减小，其他条件不变时，条纹间距应增大，故C 正确．4答案：D 解析：根据出现明暗条纹的条件：当|S 2P －S 1P |＝n λ时，在屏上P 点出现亮条纹．n ＝0时，在屏中央出现第零级亮纹，n ＝1时，在屏上出现第一级亮纹．以此类推，|S 2P ′－S 1P ′|＝2λ（2n －1）在屏上出现暗条纹．n ＝1时，在屏上出现第一级暗纹，n ＝2时，在屏上出现第二级暗纹．以此类推，根据以上所述，应选D.5答案：C 解析：波的干涉条件是两列波频率相同，因此红色光和绿色光不能发生干涉现象，但红色光和绿色光都各自发生衍射现象，在屏上看到的是红色和绿色叠加后的光，因此只有C 项才正确．6答案：B 解析：根据波长与波速的关系式：=c fλ，得知黄光的波长λ＝0.5 μm ，则P 点到双缝S 1和S 2的距离之差△1是黄光波长λ的1=1.5δλ倍，即半波长的奇数倍，P 点出现暗条纹；而Q 点到双缝S 1、S 2的距离之差△2是黄光波长的2=3δλ倍，即波长的整数倍，Q 点出现明条纹，所以选项B 正确．7答案：B8答案：光源 单缝 单缝 双缝 592.75 nm解析：在光的干涉测波长的实验中，首先调节光源、滤光片、单缝、屏的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直且互相平行．在读数时由螺旋测微器原理知图a 读数为1.138 mm ，图b 读数为5.880 mm ，由 5.880 1.138==mm 1.1855mm 151a x n -∆--＝ 由公式4372.510 1.185510==m 5.927 510m 592.75nm 0.5d x l λ--∆⨯⨯⨯⨯－＝＝.。

光的衍射与偏振激光(建议用时：45分钟)[学业达标]1．对衍射现象的定性分析，正确的是( )A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象B．衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论E．衍射现象说明光是一种横波【解析】衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确；光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看做是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误．一切波都可以发生衍射现象，选项E错误．【答案】ABC2．关于自然光和偏振光，以下说法正确的是( )A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B．偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光E．只有横波才会发生偏振现象【解析】自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，B正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C错误；太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，D正确．由偏振原理知E正确．【答案】BDE3．下列情况中能产生明显衍射现象的是( )A．光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多B．光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比C．光的波长等于孔或障碍物的尺寸大小D．光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多E．用红光做实验时未观察到明显的衍射现象，现用绿光替代红光做实验【解析】发生明显衍射的条件是障碍物、缝、孔的尺寸与光的波长差不多或更小．【答案】ABC4.如图5­3­6所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则( )图5­3­6A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮E．以SP为轴将A转过90°后，在P处将看到光亮【解析】该题考查了对自然光、偏振光的特点的认识．自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错．它通过偏振片A后，变为偏振光，则B对．设通过A的光沿竖直方向振动，当偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光时，则P点无光亮．将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错．若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对．同理可知E对．【答案】BDE5．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼睛，严重影响行车安全．若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中不可行的是( )A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°E．前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向左上45°【解析】若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，B错；若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透振进本车车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错．D、E是可行的．【答案】ABC6．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．已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警E．各种波均会发生干涉和衍射现象【解析】只有横波才有偏振现象，A错；白光是复色光，其中各单色光的波长不同，导致条纹间距不同，B正确；波的传播过程中，介质中质点的运动速度是变化的，而波的传播速度在同一均匀介质中是匀速的，且波的传播是指振动形式的传播，C错；因为地震波的纵波波速大于横波波速，所以两波传到同一地点有时间差，可用于横波的预警，D正确．干涉、衍射都是波特有的现象，E对．【答案】BDE7．下列说法正确的是( )A．激光可用于测距B．激光能量十分集中，只可用于加工金属材料C．外科研制的“激光刀”可以有效地减少细菌的感染D．激光可用于全息照相，记录下物体的三维信息E．激光可以用来拍摄立体电影【解析】激光平行度好，即使在传播了很远的距离之后，它仍保持一定的强度，此特点可用于激光测距，A正确．激光的亮度高，能量十分集中，可用于金属加工，激光医疗，激光美容，激光武器等，B错误．激光具有很高的相干性，可用于全息照相，由于它记录了光的相位信息，所以看起来跟真的一样，立体感较强，D正确．由于激光亮度高、能量大，在切割皮肤等的同时，也能杀灭细菌，所以C正确．立体电影应用的是光的偏振现象，E错误．【答案】ACD8．点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是光的________．【解析】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，光绕过障碍物偏离直线传播是光的衍射．【答案】衍射[能力提升]9．某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是( )【导学号：18640034】A ．若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行B ．若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直C ．衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D ．衍射条纹的间距与光的波长有关E ．波长越小，衍射条纹间距越大【解析】 若狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行则现象明显；衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，缝宽越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大．【答案】 ACD10．关于激光的应用问题，下列说法中正确的是( )A ．光纤通信是应用激光的平行度非常好的特点对信号进行调制，使其在光导纤维中进行信息传递B ．计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息是应用了激光有平行度好的特点来进行的C ．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是利用了激光的亮度高的特点D ．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是利用了激光亮度高的特点E ．全息照相应用了激光相干性好的特点【解析】 由激光的特点及应用可知光纤通信主要利用激光的相干性，故A 错；计算机内“磁头”读出光盘上记录的信息主要应用了激光的平行度好，故B 正确；医学中用激光作“光刀”利用了激光的亮度高的特点，故C 正确；激光测距是利用了激光的平行度好，D 错误；全息照相应用了激光相干性好的特点，E 正确．【答案】 BCE11．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距．实验中可测得二次曝光时间间隔Δt 、双缝到屏的距离l 以及相邻两条亮纹间距Δy .若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是________．【解析】 设双缝间距为d .由d ＝v ·Δt ，Δy ＝l d λ，则v ＝d Δt ＝l λΔy Δt. 【答案】 v ＝l λΔy Δt12．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光为一个(列)光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s ，波长为694.3 nm ，发射功率为1.0×1010W ，求：(1)每列光脉冲的长度是多少？(2)用这种红宝石激光器照射皮肤上的色斑，每平方厘米色斑吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一块色斑的面积为50 mm2，则它要吸收多少个(列)红宝石激光脉冲才能逐渐消失？【解析】(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间，所以一个光脉冲长度Δl＝c·Δt＝3×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m.(2)面积为1 cm2的色斑吸收的能量E＝60 J，色斑便逐渐消失．而1个光脉冲的能量为ΔE＝P·Δt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J消除50 mm2的色斑需要光脉冲数为n＝ES1SΔE ＝60×50100×0.1＝300(个)．【答案】(1)3.0×10－3 m (2)300 个。

【创新设计】 高中物理 第五章 光的波动性章末检测 教科版选修3-4(时间：90分钟 总分值：100分)一、选择题(每题5分，共60分)1．两盏普通白炽灯发出的光相遇时，观察不到干预条纹，这是因为( )A ．两盏灯亮度不同B ．灯光的波长太短C ．两盏灯灯光的振动情况不同D ．电灯发出的光不稳定 解析答案 C2．(2021·大纲全国，17)在双缝干预实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干预图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，那么双缝的间距为( )A ．2.06×10－7m B ．2.06×10－4m C ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m解析 由Δx ＝L d λ，可得双缝间距d ＝l Δx ·λ＝1.00×589×10－90.350×10－2m ＝1.68×10－4m ．选项C 正确． 答案 C3．以下四种现象中与光的干预有关的是 ( )A ．雨后空中出现彩虹B ．肥皂泡的外表呈现彩色C ．一束白光通过三棱镜后形成彩色光带D ．一束白光通过很窄的单缝后的光屏上形成彩色光带解析 雨后空中出现的彩虹是光的折射现象；肥皂泡的外表呈现彩色是光的薄膜干预；白光通过三棱镜后形成彩色光带是光的折射现象；一束白光通过很窄的单缝后在光屏上形成彩色光带是单缝衍射现象，选项B 正确．答案 B4．单色光源发出的光经一狭缝，照射到光屏上，可观察到的图像是以下图中( )解析光的双缝干预条纹是等间距等宽度的明暗相间的条纹，而在光的单缝衍射图样中，中间是宽度最大最亮的亮条纹，在中央亮条纹两边的亮条纹宽度越来越小，亮度也越来越低，应选项A正确．答案 A图15．如图1所示是用干预法检查某块厚玻璃板的上外表是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干预条纹是由以下哪两个外表反射的光线叠加而成的( ) A．a的上外表和b的下外表B．a的上外表和b的上外表C．a的下外表和b的上外表D．a的下外表和b的下外表解析干预法的原理是利用单色光的薄膜干预，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层．在空气层的上外表和下外表分别反射的光会发生干预，观察干预后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上外表是否平整．因此选项C是正确的．答案 C6. 如图2所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，那么( )图2A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮解析自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只有沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，那么A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，那么B对；设通过A的光沿竖直方向振动，假设B偏振片只能通过沿程度方向振动的偏振片，那么P点无光亮，将B转过90°时，偏振光的振动方向与B偏振片的透振方向平行，偏振光就能通过偏振片，在P处就可看到光亮，D项正确．答案BD7. 如图3所示的双缝干预实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干预条纹．要得到相邻条纹间距更大的干预图样，可以( )图3A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的间隔C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光解析在双缝干预实验中，相邻两条亮纹(或暗纹)间的间隔Δx＝ldλ，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d，或者增大双缝屏到光屏的间隔l，或者换用波长更长的光做实验．由此可知，选项C正确，选项A、B、D错误．答案 C8．以下有关光现象的说法不正确的选项是( ) A．光学镜头上的增透膜是利用光的干预现象B．泊松亮斑是光的衍射现象C．双缝干预实验中，假设仅将入射光由紫光改为红光，那么条纹间距一定变大D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析光学镜头上的增透膜是利用光的干预现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，选项A 正确；泊松亮斑是光的衍射现象形成的，选项B 正确；双缝干预实验中条纹间距Δx ＝l dλ，紫光改为红光即λ增大，那么Δx 增大，选项C 正确；拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片明晰，选项D 错误． 答案 D9．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．下面关于激光的表达正确的选项是 ( )A ．激光是纵波B ．频率一样的激光在不同介质中的波长一样C ．两束频率不同的激光能产生干预现象D ．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的间隔解析 电磁波是横波，A 项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，B 项错；相干光的条件是频率一样，C 项错，D 项正确． 答案 D10．以下说法中正确的选项是( )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预现象D ．照相机镜头外表涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象 解析 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了薄膜干预，选项B 错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射，选项C 错误；照相机镜头上的增透膜利用了光的干预，选项D 错误． 答案 A11. 半圆形玻璃砖横截面如图4所示，AB 为直径，O 点为圆心．在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 点的间隔 相等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如下图，那么a 、b 两束光( )图4A ．a 光频率比b 光大；B ．以一样的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大C ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较小D ．分别通过同一双缝干预装置，a 光的相邻条纹间距大解析 由于两束光的入射点到O 点的间隔 相等，因此它们在半圆边界上的入射角一样，由于b 光发生全反射，而a 光可以折射，说明b 光的全反射临界角小于a 光的全反射临界角，由sin C ＝1n可知，b 光在介质中的折射率大于a 光的折射率，所以b 光的频率比a 光的频率高，b 光的波长比a 光的短，选项A 错误；由v ＝c n可知，在同种介质中a 光的传播速度大，C 项错误；以一样的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射程度大，折射角小，B 项错误；由Δx ＝l dλ可知分别通过同一双缝干预装置，a 光的相邻亮条纹间距大，选项D 正确． 答案 D12. 如图5所示，a 、b 两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角一样，以下说法正确的选项是( )图5A ．b 在该介质中的折射率比a 大B ．假设用b 做单缝衍射实验，要比用a 做中央亮条纹更宽C ．用a 更易观测到泊松亮斑D ．做双缝干预实验时，用a 光比用b 光两相邻亮条纹中心的间隔 更大解析 题设条件知，θ1a ＝θ1b ，θ2a <θ2b ，由n ＝sin θ1sin θ2，知n a >n b ，A 错误；因为n a >n b ，所以λa <λb ，又Δx ＝l dλ，故Δx a <Δx b ，B 正确，D 错误；而波长越长，衍射现象越明显，C 错误．此题主要考察折射率公式应用，各种色光的波长、频率、折射率的大小顺序排列． 答案 B二、填空题(共3小题，共40分)13．(10分) 1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干预的结果．洛埃镜实验的根本装置如图6所示，S 为单色光源，M 为一平面镜．S 经平面镜反射光和直接发出的光在光屏上相遇叠加形成干预条纹，其光路如下图，假设光源到平面镜的间隔 为a ，光源到屏的间隔 为l ，相邻两条亮纹的间隔 为Δx ，那么光波的波长λ＝____________.图6解析 光源S 到像点S ′的间隔 d ＝2a ，相当于双缝间间隔 ．由Δx ＝l dλ，得λ＝Δxdl＝2a ·Δxl.答案2a Δxl14．(15分) 如图7所示，在杨氏双缝干预实验中，激光的波长为5.30×10－7m ，屏上P 点距双缝S 1和S 2的路程差为7.95×10－7m ，那么在这里出现的应是________(选填“亮条纹〞或“暗条纹〞)，图7现改用波长为6.30×10－7m 的激光进展上述实验，保持其他条件不变，那么屏上的条纹间距将______(选填“变宽〞、“变窄〞或“不变〞)．解析 P 点间隔 两缝的间隔 之差是波长的1.5倍，是半波长的奇数倍，所以出现暗条纹．由于条纹间距Δx ＝ldλ(d 为两条狭缝间的间隔 ，l 为双缝与屏间间隔 )波长变长，条纹间距变宽．答案 暗条纹 变宽15．(15分)如图8所示，在利用双缝干预测量光的波长的实验中，需要从标尺上读出某条亮纹的位置．图中所示的读数是________mm.图8假设缝与缝间相距d ，双缝到屏间的间隔 为L ，相邻两个亮条纹中心的间隔 为Δx ，那么光的波长表示为λ＝________(字母表达式)，某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d ＝0.20 mm ，L ＝700 mm ，测量Δx 的情况如图9所示．由此可计算出该光的波长为：λ＝________m.图9解析 从图中可以看出，主尺示数为5 mm ，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm＝0.24 mm ，图中的游标卡尺的示数为：5 mm ＋0.24 mm ＝5.24 mm.由干预条纹间距的计算公式：Δx ＝Ld λ，解得光的波长表达式为：λ＝d ΔxL.由图中可以求出条纹间距为：Δx ＝,5) mm ＝1.96 mm ，代入数据解得光的波长为：λ＝5.6×10－7m.答案 5.24 d LΔx 5.6×10－7。

3．光的衍射与偏振4．激光学习目标知识脉络1.观察光的衍射现象进一步认识光的波动性.2.了解光明显衍射的条件，了解衍射图样．(重点)3.观察光的偏振现象，了解自然光与偏振光的区别．(难点)4.了解激光的特点及其应用，知道激光和自然光的区别.光的衍射[先填空]1．单缝衍射现象(1)当单缝较宽时，光沿着直线方向通过单缝，在光屏上可以看到一条跟单缝(或圆孔)宽度相当的亮线．(2)把单缝调窄些，可以看到屏上亮线也随之减小．(3)当单缝调到很窄时，光通过单缝后就明显地偏离了直线传播方向，到达屏上以后，不再是一条很窄的亮线，而是照到了相当宽的地方，并且出现了明暗相间的条纹；再调小单缝，条纹也随之变得清晰、细小．2．光的衍射光在传播过程中遇到障碍物或小孔(狭缝)时，绕过障碍物或通过小孔、狭缝传播到阴影区域的现象．3．衍射图像衍射时产生的明暗条纹或光环．[再判断]1．白光通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光，是光的衍射现象．(×) 2．菜汤上的油花呈现彩色，是光的折射现象．(×)3．用两支圆柱形铅笔并在一起，形成一个狭缝，使狭缝平行于日光灯，会看到彩色的衍射条纹．(√)[后思考]1．白光经单缝衍射和双缝干涉产生的条纹有什么共同特点？【提示】都是中央为白色条纹，两侧为彩色条纹．2．光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象可能发生，也可能不发生，这种说法对吗？【提示】不对．光遇到小孔、单缝或障碍物时，衍射现象只有明显与不明显之分，无发生与不发生之别．1．三种衍射图样的比较(1)单缝衍射图样(如图5­3­1所示)单色光衍射白光衍射图5­3­1①中央条纹最亮，越向两边越暗；条纹间距不等，越靠外，条纹间距越小．②缝变窄通过的光变少，而光分布的范围更宽，所以亮纹的亮度降低．③中央亮条纹的宽度及条纹间距跟入射光的波长及单缝宽度有关，入射光波长越大，单缝越窄，中央亮条纹的宽度及条纹间距就越大．④用白光做单缝衍射时，中央亮条纹仍然是最宽最亮的白条纹．(2)圆孔衍射图样①中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，且越靠外，圆形亮条纹的亮度越弱，宽度越小．如图5­3­2所示．图5­3­2②圆孔越小，中央亮斑的直径越大，同时亮度越弱．③用不同色光照射圆孔时，得到的衍射图样的大小和位置不同，波长越大，中央圆形亮斑的直径越大．④白光的圆孔衍射图样中，中央是大且亮的白色光斑，周围是彩色同心圆环．⑤只有圆孔足够小时才能得到明显的衍射图样．在圆孔由较大直径逐渐减小的过程中，光屏上依次得到几种不同的现象——圆形亮斑(光的直线传播)、光源的像(小孔成像)、明暗相间的圆环(衍射图样)．(3)不透明的小圆板衍射图样(泊松亮斑)(如图5­3­3所示)图5­3­3①中央是亮斑．②周围的亮环或暗环间距随半径增大而减小．2．单缝衍射与双缝干涉的异同点单缝衍射双缝干涉不同点产生条件只要狭缝足够小，任何光都能发生频率相同的两列光相遇叠加条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗清晰条纹，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹1．在单缝衍射实验中，下列说法正确的是( )A．将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄B．使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D．增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽E．条纹间距与单缝到屏的距离无关【解析】当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，即光偏离直线传播的路径越远，条纹间距也越大，A、C正确；当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越大，B错误；光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，D正确，E错误．【答案】ACD2．如图5­3­4甲、乙所示，是单色光通过窄缝后形成明暗相间的两种条纹图样，________为单缝衍射的图样，________为双缝干涉的图样．图5­3­4【解析】甲图中的条纹宽度不等，中央宽，两侧窄，应为单缝衍射图样．乙图中的条纹等宽等距，应为双缝干涉图样．【答案】甲乙区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法1．根据条纹的宽度区分：双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄．2．根据亮条纹的亮度区分：双缝干涉条纹，从中央亮纹往两侧亮度变化很小；而单缝衍射条纹中央亮纹最亮，两侧的亮纹逐渐变暗．光的偏振[先填空]1．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性．2．偏振片：由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，只有沿这个方向振动的光波才能通过偏振片，这个方向叫做透光方向．3．线偏振光：光的振动方向限在一个平面内的光．4．自然光：通常光源发出的光是由大量的振动方向不同而互不相干的线偏振光组成．5．光的偏振现象证明光是横波．[再判断]1．凡是波都有偏振现象．(×)2．反射可以引起自然光的偏振．(√)3．拍摄水中游鱼时，在镜前装一偏振片是利用光的偏振现象．(√)[后思考]1．自然光和偏振光的主要区别是什么？【提示】在垂直于传播方向的平面内，自然光沿所有方向振动，偏振光沿某一特定方向振动．2．自然光经水面反射的光一定是偏振光吗？【提示】经水面反射和折射的光都是偏振光．1．几个概念(1)自然光——沿各个方向均匀分布振动的光．(2)偏振光——沿着特定方向振动的光．(3)起偏器——自然光通过后变为偏振光的偏振片．(4)检偏器——检测投射光是否为偏振光的偏振片．2．偏振原因光是横波，是电磁波，电场强度E和磁感应强度B的振动方向均与波传播的方向垂直，所以光有偏振现象．(1)自然光经过反射或折射后会变成偏振光，如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角之和为90°时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光．(2)光波的感光作用主要是由电场强度E引起的，因此常将E的振动称为光振动．在与光传播方向垂直的平面内，光振动的方向可以沿任意的方向，光振动沿各个方向均匀分布的光就是自然光，光振动沿着特定方向的光就是偏振光．3．偏振光的两种产生方式(1)让自然光通过偏振片．(2)自然光射到两种介质的交界面上，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．3.在垂直于太阳光的传播方向前后放置两个偏振片P和Q，在Q的后边放上光屏，如图5­3­5所示，则下列说法正确的是( )图5­3­5A．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度不变B．Q不动，旋转偏振片P，屏上光的亮度时强时弱C．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度不变D．P不动，旋转偏振片Q，屏上光的亮度时强时弱E．偏振现象表明光是横波【解析】P是起偏器，它的作用是把太阳光(自然光)转变为偏振光，该偏振光的振动方向与P的透振方向一致．所以当Q与P的透振方向平行时，通过Q的光强最大；当Q与P 的透振方向垂直时，通过Q的光强最小．即无论旋转P或Q，屏上的光强都是时强时弱．故正确答案为B、D、E.【答案】BDE4．电子表的显示屏利用了液晶的旋光性，当液晶上不加电压时，偏振光通过液晶时偏振方向会旋转90°，这就是液晶的旋光性；如果在液晶上加上电压，则旋光性消失．有一种电子表的显示屏是透明的，而在显示数字的笔画处不透光，则上下两个偏振片的透振方向相互________；笔画处为________电极，因此加上电压时变为________的．【解析】假设光从下向上传播，光线通过下偏振片时成为偏振光，如果不加电压，偏振光通过液晶时偏振方向旋转90°，此时光线能透过上偏振片，可知上偏振片的透振方向应与此时偏振光的偏振方向相同，即与下偏振片的透振方向垂直；组成数字的笔画处有时透明，有时不透明，可知笔画处为透明电极，当加上电压时液晶旋光性消失，光线不能透过．【答案】垂直透明不透明1．偏振片是由特定的材料制成的，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫做“透振方向”，只有沿透振方向振动的光才能通过偏振片．2．偏振片上的“狭缝”表示透振方向，而不是真实狭缝．3．光的偏振现象说明光是一种横波．4．自然光透过偏振片可以变成偏振光．5．当偏振片的偏振方向与光的偏振方向的夹角不同时，透过偏振片的光的强度不同．激光的特性及其应用[先填空]1．激光的特性体现在以下几个方面：强度大、方向性好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐．2．激光的应用：根据激光的特性，在工、农、科技及社会各方面有广泛应用，体现在以下几方面：激光加工、激光全息照相、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、光盘等方面．[再判断]1．激光可以进行光纤通信是利用了相干性好的特点．(√)2．激光可用做“光刀”来切开皮肤是利用激光的相干性好．(×)3．全息照相技术只能记录光波的强弱信息．(×)[后思考]1．利用激光测量地球到月球的距离，应用了激光哪方面的性质？【提示】应用了“平行度”非常好的性质．2．在演示双缝干涉的实验时，常用激光作光源，这主要是应用激光的什么特征？【提示】应用了激光单色性好的特性．激光的应用与对应的特性特点性质应用强度大可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量激光加工激光医学方向性好激光的平行度非常好、传播很远的距离而不发散，仍能保持其高能量激光测距、雷达激光检测、光盘单色性好激光的频率范围较窄、颜色几乎是相同的激光照排相干性好激光具有频率相同、相位差恒定、偏振方向相同的特点干涉、衍射光源激光全息照相覆盖波段宽且可调谐用不同的激光器可获得从X射线到远红外波段的激光，且像无线电波一样进行调制激光通信5．对于激光的认识，以下说法正确的是( )A．普通光源发出的光都是激光B．激光是自然界普遍存在的一种光C．激光是一种人工产生的相干光D．激光已经深入我们生活的各个方面E．激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点【解析】普通光源不能产生激光，A错误；激光要通过人工控制才能产生，B错误，C 正确；激光具有单色性好、方向性好、亮度高的特点，已深入我们生活各个方面，D、E正确．【答案】CDE6．应用激光平行性好的特性，可以精确地测量距离．对准目标发射一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲与收到反射脉冲的时间间隔，就可以求出激光器到目标的距离．若在地球上向月球发射一个激光脉冲，测得从发射到收到反射脉冲所用的时间为 2.56 s，求月球到地球的距离大约是多少？【解析】真空中的光速c＝3.0×108 m/s，从发射脉冲到收到反射脉冲所用时间t＝2.56 s，月球与地球距离为：l＝12ct＝12×3.0×108×2.56 m＝3.84×105 km.【答案】 3.84×105 km激光的特点1．激光首先是光，激光遵循光的一切规律，如折射、反射、衍射、干涉等．2．激光是一种新型光源，具有一般光源所不具备的特点，如单色性好、方向性强、亮度高等．3．针对激光的每一个特点，都有很多方面的应用．。

单元素养评价（五)（90分钟100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分，共24分。

在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的）1。

在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色,瀑布在阳光下呈现的彩虹以及通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹，这些现象分别属于 ()A.光的干涉、色散和衍射现象B。

光的干涉、衍射和色散现象C.光的衍射、色散和干涉现象D。

光的衍射、干涉和色散现象【解析】选A。

在太阳光照射下肥皂膜呈现彩色是薄膜干涉现象;瀑布溅起的小水滴相当于棱镜，在阳光下呈现的彩虹是光的色散现象；通过狭缝观察发光的日光灯时看到的彩色条纹是光的衍射现象.2。

美国罗切斯大学的科学家说,他们利用量子力学与激光技术制造的一种“简单"计算机比目前用的电脑运算速度快10亿倍。

该大学的研究人员指出，新型计算机是基于光的干涉原理，运算处理用的是光子而不是电子.那么就现代生产技术而言，下列哪项技术也利用了光的干涉原理(）A。

光导纤维通信技术 B.立体电影拍摄技术C.检测工件表面平整度D。

对金属元件进行探伤【解析】选C。

光纤通信是利用了光的全反射原理，A错误;立体电影是利用了光的偏振原理,B错误;检测工件表面的平整度应用了薄膜干涉原理，C正确;对金属元件进行探伤是利用γ射线的穿透性，D错误。

3.以下实验或现象的原理与光学镜头上的增透膜的工作原理相同的是()A.图甲中,弯曲的水流可以导光B。

图乙中,用偏振眼镜看3D电影,感受到立体的影像C。

图丙中,阳光下的肥皂薄膜呈现彩色D。

图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象【解析】选C。

增透膜的工作原理是利用光的干涉原理。

图甲中，弯曲的水流可以导光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故A错误;图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象,故B错误;图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，故C正确；图丁中,白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，故D错误。

光的干涉1．下列现象属于光的干涉现象的是（）．A．眯起眼睛看某一光源，可看到五颜六色的彩色条纹B．水面上的一层油膜，在阳光照射下呈现出五光十色C．摄像机的镜头看上去呈淡紫色D．从游标卡尺的两只测量爪之间的缝隙观察平行于缝隙发光的日光灯，可看到彩色条纹2．用包括有红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最近的干涉条纹是（）．A．紫色条纹B．绿色条纹C．红色条纹 D．都一样近3．如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差r1－r2应为（）．A．c/2f B．3c/2fC．3c/f D．5c/2f4．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷．在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点．如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么（）．A．A、B、C三个位置都出现亮条纹B．B位置处出现暗条纹C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定D．以上结论都不对5．市场上有一种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物体时能使被照物体处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为（）．A．λ/8 B．λ/4C．λ/2 D．λ6．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的丝圈，S是一点燃的酒精灯．往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（）．7．如图所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，条纹中的P和Q分别对应着A、B处，这说明（）．A．N的上表面A处向上凸起B．N的上表面B处向上凸起C．N的上表面A处向下凹陷D．N的上表面B处向下凹陷8．涂有增透膜的照相机镜头看上去呈现淡紫色，这说明（）．A．增透膜明显增强了红光的透射强度B．增透膜明显增强了紫光的透射强度C．增透膜明显增强了绿光的透射强度D．增透膜明显增强了紫光的反射损失参考答案1答案：BC 解析：水面上油膜的五光十色是薄膜干涉现象，故B 对．由于摄像机镜头上涂有一层增透膜，使光谱中绿色光在垂直入射时削弱反射光，透射量较多，而光谱两端的红色光和紫色光没有被显著削弱，所以从镜头反射回来的光主要是红色光和紫色光，因此摄像机镜头看起来呈现淡紫色，所以C 对．A 、D 两选项都没有相干光源，不属于光的干涉现象．2答案：A 解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两亮条纹间的间距l x dλ∆=可知：条纹间的间距与波长成正比，故A 项正确． 3答案：D 解析：出现暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为2λ×（2n －1）＝52λ，而=c f λ，所以215522c r r fλ-==，因而D 是正确的． 4答案：A 解析：在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置（如图中C 点）．所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置．对光波而言，该点是完全暗的．本题中，A 、B 、C 连线上所有的点到缝S 1、S 2的距离相等，所以A 、B 、C 三点为振动加强的点．5答案：B 解析：要消除红外线的反射，必须使红外线在薄膜的两个面上反射光的路程差正好等于红外线半个波长λ/2的奇数倍，即△s ＝（2k ＋1）λ/2，其中△s 为光在薄膜两个面上反射的路程差，即△s ＝2d ，△s 的最小值为λ/2，所以2d ＝λ/2，即薄膜的最小厚度d 为λ/4，选项B 是正确的．6答案：D 解析：肥皂膜由于重力作用，上薄下厚形成楔形膜，由薄膜干涉出现明暗条纹的条件可知，干涉条纹应该是水平而平行的明暗相间的条纹．7答案：BC 解析：利用光的薄膜干涉来检查平面的质量，就是由标准样板平面和被检查平面间形成一个楔形的空气薄层，用单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反射形成两列相干光束．如果被检测的平面是平的，那么空气层的厚度相同的各点的干涉条纹在一条直线上．若是被测平面的某处凹下去了，这时干涉条纹就不是直线，在凹处的干涉条纹将向楔形膜中薄的一侧弯曲．这是因为凹处的两束反射光的光程差变大，它只能与膜厚一些位置的两反射光的光程差相同而形成同一级的条纹（光程差相同的干涉条纹为同一级，一般光程差大的干涉条纹级别高，光程差小级别低），显然凹处的级别增大，将与膜厚一些位置的干涉条纹形成同一级别的条纹．同理，若是被测平面某处凸起，则该处的干涉条纹将向楔形膜中厚的一侧弯曲．8答案：C 解析：照相机所成的像，应该尽量接近于人眼看到的情况，人眼对绿光最敏感，所以照相机镜头应该使绿光透射强度大于其他单色光．由此便确定了增透膜的厚度是绿光波长的14，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光程差恰好等于绿光的半个波长（发生薄膜干涉），以达到绝大多数能量能通过透镜照到底片上的目的．而其他种类的单色光或多或少被镜头反射，尤其是人眼不敏感的红光和紫光被反射得最多，这样照相机镜头看上去吴淡紫色了．因此，本题选项C正确．。

【关键字】物理学生实验：用双缝干涉测量光的波长(建议用时：45分钟)1．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图5-2-4甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )图5-2-4A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．增大双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源E．换用频率更低的单色光源【解析】根据Δx＝λ，其中l是双缝到光屏之间的距离，d是双缝之间的距离，λ是波长，又λ＝，B、C、E选项正确．【答案】BCE2．用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰好为第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照射，其他的条件不变，那么不可能的是( )【导学号：】A．P处仍为第三条亮纹B．P处可能是第四条亮纹C．P处可能是第二条亮纹D．若将光屏向双缝移近一些，在P处可能看到第二条亮纹E．中央O点仍为亮纹【解析】波长短，双缝到P点光程差不变，故A、C不可能；若将光屏向双缝移近一些，条纹间距变小，故D不可能．【答案】ACD3．(1)现有下列仪器：A．白炽灯B．双缝C．单缝D．滤光片E．白色光屏把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：________(填写字母代号)．(2)已知双缝到光屏之间的距离L＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图5-2-5所示．则入射光的波长λ＝________m(结果保留两位有效数字)．图5-2-5(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有________．A．改用波长较长的光(如红光)作为入射光B．增大双缝到屏的距离C．增大双缝到单缝的距离D．增大双缝间距【解析】游标卡尺读数精确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为1，读数为x1＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm，同理B位置读数为x2＝15.6 mm，则条纹间距Δx ＝≈0.64 mm.利用λ＝Δx＝6.4×10－7 m．由Δx＝λ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离，故A、B正确．【答案】(1)ADCBE (2)6.4×10－7 (3)AB4．如图5-2-6所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增大相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取____________或____________的方法．图5-2-6【解析】做该实验时用单色光，应特别注意，②是滤光片，其他依次是单缝屏、双缝屏、遮光筒和毛玻璃屏．由条纹间距公式Δx＝λ可知，要增大相邻条纹间距，应该增大双缝屏到光屏的距离或者减小两缝间距离．【答案】滤光片单缝屏双缝屏增大双缝屏到光屏的距离减小双缝屏两缝间距离5．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图5-2-7甲所示，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作．图5-2-7(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图5-2-7乙(a)所示，图5-2-7乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图5-2-7乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图5-2-7丙(a)所示，此时图5-2-7丙(b)中游标尺上的读数x2＝________ mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________ mm；这种色光的波长λ＝________ nm.【解析】 (1)由游标尺的读数规则可知：x2＝(15.0＋1×0.02) mm ＝15.02 mm ；(2)题图乙(a)中暗纹与题图丙(a)中暗纹间的间隔为6个，故Δx ＝＝2.31 mm ； 由Δx ＝λ可知λ＝＝6.6×102 nm.【答案】 (1)15.02 (2)2.31 6.6×1026．现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和透红光的滤光片E 等光学元件，要把它们放在图5-2-8所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．(1)将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C 、________、A.图5­2­8(2)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应________________________且________．(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图5­2­9甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为____________mm ，求得相邻亮纹的间距Δx ＝________mm.图5­2­9(4)已知双缝间距d 为2.0×10－4m ，测得双缝到屏的距离l 为0.700 m ，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________nm.【解析】 (1)由左至右依次放置白色光源C 、滤光片E 、单缝D 、双缝B 、毛玻璃屏A .(2)单缝、双缝应相互平行并跟遮光筒轴线垂直．(3)甲的示数为2.320 mm ，乙的示数为13.870 mm ，则Δx ＝13.870－2.3205mm ＝2.310 mm.(4)由Δx ＝l d λ得λ＝d l Δx ＝2.0×10－40.700×2.310×10－3 m ＝6.60×10－7 m ＝660 nm.【答案】 (1)E 、D 、B (2)相互平行 与遮光筒轴线垂直 (3)13.870 2.310 (4)d lΔx 660此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本！。

第2节光的衍射(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列现象中，能产生明显衍射的是( )A．光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多B．光的波长与孔或障碍物的尺寸差别不大C．光的波长等于孔或障碍物的尺寸D．光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多E．光的波长比单缝的宽度小得多【解析】光能够产生明显衍射现象的条件是：光的波长与孔或障碍物的尺寸差别不大，或波长明显大于孔或障碍物的尺寸，故选A、B、C.【答案】ABC2．在杨氏双缝干涉实验中，如果( )A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色干涉条纹D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹E．用白光作为光源遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的彩色条纹【解析】用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相同，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；用紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对、B、D正确．白光发生单缝衍射会在屏上形成间距不等的彩色条纹，E正确．【答案】BDE3．用卡尺观察光的衍射现象时，下列说法中正确的是( )【导学号：78510060】A．卡尺形成的狭缝应平行于日光灯，且狭缝远离日光灯，人眼也远离狭缝进行观察B．卡尺狭缝平行于日光灯观察时，可观察到中央为白色光带，两侧为彩色光带，且彩带平行于日光灯C．狭缝由0.5 mm宽度缩小到0.2 mm，条纹间距变宽，亮度变暗D．狭缝由0.5 mm宽度扩展到0.8 mm，条纹间距变宽，亮度变暗E．由卡尺狭缝观察到的彩色条纹间距是不均匀的【解析】用卡尺狭缝平行于日光灯，狭缝远离日光灯，眼睛应靠近狭缝进行观察，观察到平行于日光灯的彩色条纹，且中央为白色条纹，A错误、B正确；狭缝越小，衍射现象越明显，即条纹间距变宽，但亮度变暗，C正确、D错误；衍射条纹间距是不均匀的，E正确．【答案】BCE4．沙尘暴是由于土地的沙化引起的一种恶劣的气象现象，发生沙尘暴时能见度只有十几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下( )A．只有波长较短的一部分光才能到达地面B．只有波长较长的一部分光才能到达地面C．只有频率较大的一部分光才能到达地面D．只有频率较小的一部分光才能到达地面E．红光比紫光更容易穿过沙尘到达地面【解析】据光发生明显衍射的条件，发生沙尘暴时，只有波长较长的一部分光线能到达地面，据λ＝cf知，到达地面的光是频率较小的部分．红光比紫光波长大，更容易穿过沙尘，E正确．【答案】BDE5．如图5-2-5所示，甲、乙、丙、丁四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是( )图5-2-5A．甲、乙是光的干涉图样B．丙、丁是光的衍射图样C．形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长短D．形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长短E．形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长【解析】由图样可得甲和乙是等间距的，丙和丁是不等间距的且中间最宽，所以甲和乙是干涉条纹，丙和丁是衍射条纹，A、B正确；其中甲比乙的条纹间距大，故形成甲图样光的波长比形成乙图样光的波长长，C项错；丙比丁的条纹间距大，形成丙图样光的波长比形成丁图样光的波长长，D项错，E项正确．【答案】ABE6．观察单缝衍射现象时，把缝宽由0.2 mm逐渐增大到0.8 mm，看到的现象是衍射条纹的间距逐渐________，衍射现象逐渐________．【解析】由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大．本题的调整是将缝调宽，现象向相反的方向发展．故衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显．【答案】变小不明显7．如图5-2-6所示是4幅明暗相间的条纹图样，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则下面的四幅图从左到右排列，亮条纹的颜色依次是________．图5-2-6【解析】双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中间最宽、两边越来越窄的条纹，因此1、3是干涉条纹，2、4是衍射条纹．干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此1是红光，3是蓝光．同一单缝衍射中，波长越长，条纹越宽，因此2是紫光，4是黄光．【答案】红紫蓝黄8．在观察光的衍射实验中，分别观察到如图5-2-7甲、乙所示的清晰的明暗相间的图样，图中黑线为暗纹．那么障碍物应是【导学号：78510061】甲乙图5-2-7甲图对应的障碍物应是________，乙图对应的障碍物应是________．【解析】比较两图，它们的背景明显不同，甲图的背景为黑色阴影，说明障碍物应是很大的不透明挡板，中间有透光并且带有衍射图样的花纹，说明挡板的中间有小圆孔；乙图的背景为白色，说明周围没有障碍物，中间有不透光圆形阴影，并且带有衍射图样的花纹，说明中间存在很小的不透明圆板，乙图正中央的小亮点是泊松亮斑．【答案】较大的中间有小圆孔的不透明圆板很小的不透明圆板[能力提升]9.抽制细丝时可以用激光监控其粗细，如图5-2-8所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则下列说法正确的是( )图5-2-8A．这是利用光的干涉现象B．这是利用光的衍射现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了E．用红色激光比蓝色激光得到的条纹更宽【解析】上述现象符合光的衍射产生的条件，故B正确；由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故D也正确；红色激光比蓝色激光波长更长，E正确．【答案】BDE10.如图5-2-9所示，a、b两束光以不同的入射角由介质射向空气，结果折射角相同，下列说法正确的是( )图5-2-9【导学号：78510062】A．b在该介质中的折射率比a小B．若用b做单缝衍射实验，要比用a做中央亮条纹更宽C．用a更易观测到泊松亮斑D．做双缝干涉实验时，用a光比用b光两相邻亮条纹中心的距离更大E．b光比a光更容易发生明显的衍射现象【解析】设折射角为θ1，入射角为θ2，由题设条件知，θ1a＝θ1b，θ2a＜θ2b，由n＝sin θ1sin θ2，知n a＞n b，A正确；因为n a＞n b，所以λa＜λb，又Δx＝ldλ，故Δx a＜Δx b，B正确，D错误；而波长越长，衍射现象越明显，C错误．b光比a光更容易发生明显的衍射现象，E正确．【答案】ABE11．用两支铅笔观察白光的衍射实验中：(1)供观察者用的光源应用________(选填“点光源”“线光源”或“面光源”)；(2)铅笔狭缝应与光源________(选填“平行或垂直”)；(3)观察的衍射图样中央条纹的颜色是________，两侧出现________；(4)狭缝变窄时，条纹的间距变________，亮度变________．【答案】(1)线光源(2)平行(3)白色彩色(4)宽暗12．如图5-2-10所示，让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，试分析在孔后的屏上将先后出现的现象(遮住侧面光)．图5-2-10【解析】当三角形孔较大时，屏上出现一个三角形光斑，如题图甲所示，随着三角形缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当三角形孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，如题图乙所示；继续使三角形孔缓慢收缩，可以观察到小孔衍射图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗．【答案】见解析。

点囤市安抚阳光实验学校光的干涉(25分钟·70分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜,都有彩色花纹。

这是下列哪种原因形成的 ( )A.光的色散B.光的干涉C.光的直线传播D.光的衍射【解析】选B。

光照射在水面上的油膜上,光在油膜的上下两个表面分别发生反射,两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹。

所以选B。

2.双缝干涉装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝的距离相,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。

屏上O点距双缝S1和S2的距离相,P点是距O点最近的第一条亮条纹。

如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是( )A.O点是红光的暗条纹B.O点不是蓝光的亮条纹C.红光的第一条亮条纹在P点的上方D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方【解析】选C。

O点处波程差为零,对于任何光都是振动点,均为亮条纹,故A、B 错误;根据双缝干涉条纹的间距公式Δy=λ,因为红光的波长大于绿光,蓝光的波长小于绿光,则红光的条纹间距大于绿光,蓝光的条纹间距小于绿光,所用红光的第一条亮纹在P点的上方,蓝光的第一条亮纹在P点的下方,故C正确,D 错误。

3.某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪,其原理如图所示:在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度。

如果屏的央O点变为暗纹,说明B中气体 ( )A.一含瓦斯B.一不含瓦斯C.不一含瓦斯D.无法判断【解析】选A。

如果屏的央O点变为暗纹,说明从两个子光源到屏的光程差发生变化,所以B中气体一含瓦斯。

4.(多选)如图所示是双缝干涉装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏,用绿光从左边照射单缝S时,可在光屏P上观察到干涉条纹。