光的波动性

光的波动性

一、选择题

1．下列说法中错误的是( )

A．光纤通信的工作原理是光的全反射的原理，其具有容量大、抗干扰性强等优点

B．自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光

C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹宽度大于绿光条纹宽度

D．紫外线比红外线更容易发生衍射现象

解析 光纤通信是利用光的全反射原理工作的，选项A正确；自然光经反射和折射后，反射光和折射光都是偏振光，选项B正确；红

l光的波长比绿光的波长长，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝dλ可知，

经过同一双缝所得的干涉条纹，红光条纹间距大于绿光条纹间距，选项C正确；波长越长，衍射现象越明显，与红外线相比，紫外线的波长更短，更不容易发生衍射现象，选项D错误．

答案 D

2．某同学使用激光器作光源，在不透光的挡板上开一条缝宽为0.05 mm的窄缝，进行光的衍射实验，如图所示，则他在光屏上看到的条纹是图中的( )

解析 激光照射到单缝发生衍射，单缝衍射条纹的特点是条纹明暗相间，中央条纹宽，两侧的条纹窄，单缝衍射条纹与单缝平行，选项D正确．

答案 D

3．关于光的偏振现象，下列说法中正确的是( )

A．偏振光沿各个方向振动的光波的强度都相同

B．自然光在水面反射时，反射光是一定程度的偏振光

C．光的偏振现象说明光是一种纵波

D．照相机镜头表面的增透膜是光的偏振现象的应用

解析 自然光在水面反射时，反射光和折射光都是一定程度的偏振光，偏振光沿各个方向振动的光波的强度不相同，选项A错误，B正确；光的偏振现象说明光是一种横波，照相机镜头表面的增透膜是光的干涉现象的应用，选项C、D错误．

答案 B

4.

由a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示，则下列说法正确的是( )

A．用a、b两束光先后照射同一双缝干涉实验装置，则a光的条纹间距比b光的条纹间距大

B．单色光b的频率较小，在介质中b的速度较大

C．若增大从介质进入空气的入射角，b光的折射光线先消失

D．从相同介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光有可能进入空气

解析 由折射定律知折射率na>nb，则两束光的频率fa>fb，波长

lcλa

质进入空气的入射角，折射光线最先消失的是a光，选项C错误．

答案 B

5.

[2015·六安联考]如图所示，a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板，a和b、b和c之间的夹角都为β，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角θ从O点射入a板，且射出c板后两束单色光射在地面上P、Q两点，由此可知( )

A．射出c板后的两束单色光与入射光不再平行

B．射到Q点的光在玻璃中的折射率较大

C．射到P点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长

D．若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象，则射到P点的光形成干涉图样的条纹间距较小，且这束光为蓝光

解析 平行光束经平行玻璃板折射后，光线被分开，但出射光线平行，且与入射光线平行，选项A错误；玻璃对蓝光的折射率较大，

c频率f较大，偏折得较厉害，易知P点为蓝光，Q点为红光，由v＝n

知蓝光在玻璃中传播速度较小，选项B、C错误；在玻璃中红光比蓝光的波长长，双缝干涉时光的波长越长，条纹间距越大，选项D正确．

答案 D

6.

如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置所获得的干涉图样．现让由a、b两种单色光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的是(

)

解析 由双缝干涉图样知光的频率νa

1射率naCb，故正确选

项为A、D.

答案 AD

甘肃模拟]下列有关光现象的说法中正确的是7．(多选)[2015·

( )

A．无影灯是利用光的衍射原理

B．刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象

C．水的视深比实际深度浅是光的全反射现象

D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度

E．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

解析 无影灯是利用光的直线传播原理，选项A错误；刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象，选项B正确；水的视深比实际深度浅是光的折射现象，选项C错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度，选项D正确；光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项E正确．

答案 BDE

8．光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能．如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是(

)

A．光的直线传播

C．光的干涉 B．光的粒子性 D．光的衍射

解析 真空玻璃管上镀膜技术是利用薄膜干涉原理来增强透射光的，这种镀膜技术的物理依据是使薄膜厚度等于光在薄膜介质中波

1长的入射光经薄膜的前后表面反射后发生光的干涉，选项C正确． 4

答案 C

9．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

解析 薄膜干涉现象的条纹与薄膜厚度有关；金属线圈缓慢旋转薄膜厚度情况仍然是沿竖直方向自上而下逐渐变厚，所以条纹形状不变，故D正确．

答案 D

10．如图所示，(a)、(b)、(c)、(d)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

(

)

A．(a)、(b)是光的干涉图样

B．(c)、(d)是光的干涉图样

C．形成(a)图样的光的波长比形成(b)图样的光的波长短

D．形成(c)图样的光的波长比形成(d)图样的光的波长短

解析 干涉图样的条纹等间距，A正确，B错误；无论是干涉还是衍射，形成的条纹间距大的波长长，C、D均错误．故正确选项为

A.

答案 A

二、非选择题

江苏单科]某同学用单色光进行双缝干涉实验，11.[2014·在屏上观

察到(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如(乙)图所示．他改变的实验条件可能是________．

A．减小光源到单缝的距离

B．减小双缝之间的距离

C．减小双缝到光屏之间的距离

D．换用频率更高的单色光源

l解析 比较(甲)(乙)两图，条纹间隔距离变大，根据Δx＝d可判

断，减小双缝间距离，增大双缝到光屏间距离或换用频率低的单色光，均能使Δx增大，选项B正确．

答案 B

12．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：

(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是

__________________．

(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．

至右，表示各光学元件的排列顺序应为________．(填写元件代号)．

(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如下图甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺读数如图乙所示，则其读数为________ mm；在B位置时游标卡尺读数如图丙所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________ m.

解析 (1)图甲中的条纹间距和宽度相同，是干涉图样，图乙是衍射图样．

(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放臵光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA.

(3)A位臵的读数为111.10 mm，图甲中A、B之间的距离为(115.60

4.50－111.10) mm＝4.50 mm，则相邻亮条纹的间距为Δx＝7

lmm≈0.64 mm，再根据条纹间距公式Δx＝dλ，代入数据得波长为

6.4×10－7 m.

答案 (1)甲 (2)CEDBA (3)111.10 6.4×10－7

13.

如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点．已知P点与S1和S2距离之差为2.1×10－6 m，今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m.

(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.

(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．

解析 (1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由v＝

λcn和v＝λf得n＝λ2，则

λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m

根据路程差Δx＝2.1×10－6 m

－6Δx2.1×10 m所以N1＝＝3.5 λ16×10－7 m

由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δx是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．

(2)根据临界角与折射率的关系

1sinC＝n得n＝15＝ sin37°3

由此可知，B光在空气中波长λ3为

5λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m 3

由路程差Δx和波长λ的关系

－6Δx2.1×10 mN2＝＝＝4 λ35.25×10－ m

可见，用B光作光源，P点为亮条纹．

(3)光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗．

答案 见解析

14．登山运动在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014 Hz.

(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是____________．

(2)这种“增反膜”的厚度是________m.

(3)请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是( )

A．薄膜干涉说明光具有波动性

B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行

C．干涉条纹一定是彩色的

D．利用薄膜干涉也可以“增透”

解析 (1)为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强，从而使透射的紫外线减弱．

(2)光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1,2，„)，因此，原厚度至少是紫外

1线在膜中波长的紫外线在真空中的波长是λ＝c/ν＝3.7×10－7 m．在2

膜中的波长是λ′＝λ/n＝2.47×10－7 m，故膜的厚度至少是1.235×10－7 m.

(3)干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，即干涉条纹一定平行，白光的干涉条纹为彩色条纹，单色光的干涉条纹则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透”．

答案 (1)两反射光叠加后加强

(2)1.235×10－7 m (3)AD