高考物理一轮复习：光的干涉

试卷更新日期：2024-09-13 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 下列叙述正确的是（）

A、人类第一次实现的原子核的人工转变核反应方程是 $_{7}^{14} N +_{2}^{4} He \to_{8}^{17} O +_{1}^{1} H$ B、铀核裂变反应发生质量亏损吸收了能量，裂变产物原子核的比结合能小于铀核的比结合能 C、晶体熔化过程中要吸收热量，分子的平均动能变大 D、光电效应、康普顿效应说明光具有波动性，光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性

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2. 关于生活中的光现象，下列判断正确的是（　　）

A、自行车尾灯应用了光的折射原理 B、雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象 C、照相机的增透膜是应用了光的衍射现象 D、荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象

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3. 关于生活中的光现象，下列判断正确的是（　　）

A、自行车尾灯应用了光的折射原理 B、雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象 C、照相机的增透膜是应用了光的衍射现象 D、荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象

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4. 下列说法正确的是（　　）

A、声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率比声源发出的频率大 B、肥皂膜上出现彩色条纹是光的偏振现象 C、将原本精准的摆钟从广州运到黑龙江后应调整其摆长 D、双缝干涉实验中形成的干涉图样，条纹间距与光的频率无关

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5.
某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，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(　　)

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

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6. 玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为ν₃₁、ν₃₂、ν₂₁的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（）

A、频率为ν₃₁的光，其动量为 $\frac{E_{3} - E_{1}}{h c}$ B、频率为ν₃₁和ν₂₁的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为hν₃₂ C、频率为ν₃₁和ν₂₁的两种光分别射人双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 $\frac{L c}{d ν_{32}}$ 。 D、若原于队n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率率ν'₃₄＞ $\frac{E_{4} - E_{3}}{h}$

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7. 如图所示，两束单色光 $a$ 、 $b$ 平行射入一块平行厚玻璃砖，玻璃砖下表面有反射涂层，两束光线经过折射、反射、再折射后从上表面同一位置射出成为一束复色光，则下列说法正确的是（　　）

A、若 $a$ 光是黄色光，则 $b$ 光可能是紫色光 B、在玻璃砖中 $a$ 光的速率大于 $b$ 光的速率 C、若 $b$ 光能使某种金属发生光电效应，则 $a$ 光一定能使该金属发生光电效应 D、在相同条件下做双缝干涉实验， $a$ 光条纹间距大于 $b$ 光条纹间距

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8. 近代物理发展最为迅猛的一段历史应该是19世纪到20世纪，对于下列配图所对应的说法正确的是（　　）

A、图1是白光的薄膜干涉现象，从图中可以看到，圆形肥皂膜从上向下一定是均匀变厚 B、图2描述的是卢瑟福的α粒子的散射实验，他据此提出了原子的核式结构模型，成功的解释了氢原子光谱的分立特点 C、图3是戴维森和汤姆孙所做的高速电子束经过铝箔的干涉图样，从而证明了电子的波动性 D、图4是德国科学家劳厄观察到的X射线照射晶体的衍射图样，从而证实了X射线具有波动性

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9. 如图是一个竖直放置的肥皂膜，上面出现了彩色的上疏下密条纹。根据提供的信息判断，从侧面观察肥皂膜的形状，最接近的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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10. 用图（a）装置测量玻璃的折射率时，俯视图如图（b）所示．在水平木板上插大头针P、Q，透过玻璃砖观察，使Q把P挡住，再插大头针M和N，使N挡住M同时挡住玻璃砖中的P和Q，这样就可以确定玻璃砖的入射光线及其出射光线，从而可以测量玻璃的折射率．下列关于该实验时眼睛所看到大头针的情形，可能正确的是（）
图（a）图（b）

A、 B、 C、 D、

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11. 如图甲所示是一“足球”玻璃球，某次实验过程中将一束蓝光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如图乙所示，AB是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知玻璃球的半径为R，C点到AB竖直距离 $h = \frac{\sqrt{3}}{2} R$ ，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是（　　）

A、继续增加h（ $h < R$ ），则光一定不会在右侧发生全反射 B、B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30° C、将蓝光换成红光后，光在玻璃球中传播时间将变长 D、用该蓝光做双缝干涉实验，减小双缝间距，其他条件不变，则屏上干涉条纹间距变小

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12. 用如图甲所示的双缝于涉装置测量紫光的波长，按照实验装置，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的读数如图乙所示；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第11条亮纹，手轮的读数如图丙所示，测得双缝的间距为 $0.30 m m$ ，双缝和光屏之间的距离为 $900 m m$ ，则紫光的波长约为（）
甲乙

A、 $4.16 \times 1 0^{- 7} m$ B、 $4.83 \times 1 0^{- 7} m$ C、 $5.37 \times 1 0^{- 7} m$ D、 $5.76 \times 1 0^{- 7} m$

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二、多项选择题

13. 下列说法正确的是（　　）

A、由 $ν = λ f$ 可知机械波的传播速率由波长和频率共同决定 B、机械波在经过不同介质的界面时会发生反射和折射 C、“彩超”利用多普勒效应比较反射波相对入射波频率的变化可测出人体血液流动的速度 D、在双缝干涉实验中，双缝间距和双缝到光屏距离一定时，干涉条纹间距与波长成正比

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14. 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　）

A、a、b光在真空中的波长满足 $λ_{a} > λ_{b}$ B、a、b光在玻璃中的折射率满足 $n_{a} < n_{b}$ C、若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光 D、若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小

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15. 某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关说法正确的是（　　）

A、甲是单缝衍射图样 B、乙是双缝干涉图样 C、丙是小圆孔衍射图样 D、丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样

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16. 如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　）

A、a、b光在真空中的波长满足 $λ_{a} > λ_{b}$ B、a、b光在玻璃中的折射率满足 $n_{a} < n_{b}$ C、若该两束光分别为红光和紫光，则a为紫光 D、若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小

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17. 物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A、如图甲所示，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的 B、如图乙所示，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的衍射原理来传递信息的 C、如图丙所示，在多雾或多雨的城市中，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光容易产生干涉 D、如图丁所示，立体电影利用了光的偏振现象

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三、非选择题

18. 同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。

(1)、在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于 $x_{1}$ 、 $x_{2}$ 位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距 $Δ x =$ mm（结果保留三位小数）。

(2)、计算单色光的波长的公式λ＝（用L、d、 $x_{1}$ 、 $x_{2}$ 表示），可得波长λ＝nm（结果保留三位有效数字）。

(3)、若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定（填“能”或“不能”）发生光电效应。

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19.

(1)、“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上， $a a^{'}$ 和 $b b^{'}$ 分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 $P_{1}$ 和 $P_{2}$ ，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针 $P_{3}$ 和 $P_{4}$ 。在插 $P_{3}$ 和 $P_{4}$ 时，应使______（选填选项前的字母）。

A、 $P_{3}$ 只挡住 $P_{1}$ 的像 B、 $P_{4}$ 只挡住 $P_{2}$ 的像 C、 $P_{3}$ 同时挡住 $P_{1}$ 、 $P_{2}$ 的像 D、 $P_{4}$ 同时挡住 $P_{1}$ 、 $P_{2}$ 的像和 $P_{3}$

(2)、用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 $V$ ，在水面上形成的单分子油膜面积为 $S$ ，则油酸分子的直径 $d$ =。图2为某同学在实验中画出的油膜轮廓。在计算油膜面积时，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径（选填“偏大”或“偏小”）

(3)、用图3所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替小球的速度，这样做的依据是：

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20. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是带有双缝的遮光筒，⑤是光屏。双缝之间的距离是0.2mm，用的是蓝色滤光片，从右侧目镜中可以看到蓝色干涉条纹。
(1)下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是。
A．增大双缝之间的距离B．把单缝向双缝的方向移动
C．将蓝色滤光片改成红色滤光片D．把光屏向靠近双缝的方向移动
(2)转动测量头的手轮，先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甲所示，x₁=mm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，此时手轮上的示数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是mm。
(3)如果已经量得双缝和光屏之间的距离是1200mm，则待测光的波长是m。（取三位有效数字）

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21. 用如图甲所示的电路图研究同一光电管下a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。回答下列问题：
甲乙

(1)、这两种单色光照射该光电管测得从光电管中逸出的光电子的最大初动能分别为 $E_{k m a}$ 和 $E_{k m b}$ ，则 $E_{k m a}$ $E_{k m b}$ （填“大于”“小于”或“等于”）。

(2)、用这两种单色光从同种玻璃射入空气发生全反射现象，测得临界角分别为 $C_{a}$ ，和 $C_{b}$ ，则 $C_{a}$
$C_{b}$ （填“大于”“小于”或“等于”）。

(3)、用这两种单色光分别通过同一个装置发生双缝干涉现象，测得两种单色光产生的相邻干涉条纹间距分别为 $d_{a}$ ，和 $d_{b}$ ，则 $d_{a}$ $d_{b}$ （填“大于”“小于”或“等于”）。

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22. 氢原子处于基态时，原子的能量为E₁=－13.6eV，当处于n=3的激发态时，能量为E₃=－1.51eV，则（普朗克常量h=6.63× $10^{- 34}$ J·s）：

(1)、当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？

(2)、若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？

(3)、若有大量的氢原子处于n=3的激发态，则在跃迁过程中最多能释放出几种频率的光子？其中波长最长是多少？

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23. 如图所示，一束由波长为λ₁和λ₂的单色光组成的复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光. 透射光垂直照射到双缝上，并在光屏上形成干涉条纹. O是两单色光中央亮条纹的中心位置， $P ₁ 、 P ₂$ 分别是波长为λ₁、λ₂的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置. 反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面射出，形成M和N两束光.

(1)、设 $P ₁ 、 P ₂$ 到O点的距离分别为y₁、y₂，求y₁与y₂的比值；

(2)、已知 $λ ₁ 、 λ ₂$ 单色光对应玻璃的折射率分别为n₁、n₂，求 N 光在三棱镜中的波长λ_N.

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24. 1801年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照射在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像S'发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，平面镜左端到SS'的距离为b，平面镜的长度为c，光的波长为λ。

(1)、用作图法标出光发生干涉的区域；

(2)、求光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度；

(3)、写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 $Δ x$ 的表达式。

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25. 如图所示是爱尔兰物理学家劳埃德于1834年观察光的干涉现象的原理图（为讨论问题方便，图中线段长度与数据不成比例）。线光源S发出波长为600nm的光，有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏上（这些光对镜面的入射角接近90°）。这两部分光重叠产生干涉，在屏上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉。劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同。

(1)、画出光线SA、SB经镜面M反射的光路图（图中 $S^{'}$ 是S在平面镜中的像）；

(2)、相邻两条明条纹间距 $Δ x$ 是多大；

(3)、屏D上出现干涉亮条纹的条数。

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