2024届高考物理第一轮复习：光的干涉与衍射

更新时间：2023-09-03 浏览次数：36 类型：一轮复习

一、选择题

1. (2023高二下·新会期中) 如图所示为双缝干涉实验，图甲为用黄光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；图乙为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是（）

A . 乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长 B . 乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较长 C . 乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较短 D . 乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短

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2. (2023·山东模拟) 某实验小组同学采用图甲装置研究光的干涉现象，两狭缝 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 间距离d及各自宽度m均可调，狭缝到光屏的距离为L。用不同的单色光垂直照射狭缝，得到如图乙所示的干涉条纹。下列说法正确的是（　　）

A . 在d、L相同条件下，照射光的频率越高，形成的干涉亮条纹越宽 B . 若遮住 $\text{[math]}$ ，用红光照射 $\text{[math]}$ ，减小 $\text{[math]}$ 的宽度m，光屏上的中央亮条纹变宽变亮 C . 若同时用红光和蓝光分别照射 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，光屏上将得到红蓝相间的干涉彩色条纹 D . 用红光照射两条狭缝时，若狭缝 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 到光屏上 $\text{[math]}$ 点的路程差为红光波长的3.5倍， $\text{[math]}$ 点处一定是亮条纹

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3. (2023·江苏) 用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（）

A . $\text{[math]}$ 倍 B . $\text{[math]}$ 倍 C . 2倍 D . 3倍

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4. (2023高二下·运城月考) 如图所示的薄膜，用黄色光从下侧照射该薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则下列说法正确的是（）

A . 实验者应该从薄膜上侧观察干涉图样 B . 干涉条纹的分布左疏右密 C . 若换用紫光照射，则条纹间距将变大 D . 任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差变大

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5. (2022·广州模拟) 每一年年末物理学会都会公布当年物理学的十项重大进展，全科学界十分关注物理学的发展。下列对历史上的重大发现说法正确的是（）

A . 电子的发现说明原子核内部有复杂结构 B . 电子衍射现象的发现说明实物粒子也有波动性 C . 天然放射现象的发现说明原子内部有复杂结构 D . 光电效应现象可以用连续的能量观解释

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6. (2022高二下·武汉期末) 植物叶片中的叶绿素a在阳光照射下进行光合作用，每吸收一份光子能量E₁ ，就失去一个初动能为E₂的光电子，下列选项中，h为普朗克常数，c为光速，则叶绿素a吸收光的波长为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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7. (2023高二下·焦作开学考) 物理来源于生活又服务于生活，下列关于生活中常见到的物理现象及应用，说法正确的是（　　）

A . 相机镜头前的增透膜是利用偏振原理增加入射光强度 B . 物体做受迫振动时，受迫振动的频率等于物体的固有频率 C . 利用透明的标准样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象 D . 当警车在某车后面匀速行驶时，警车探测到的反射波频率大于发射波频率，说明警车的速度小于前车速度

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8. (2023高二下·焦作开学考) 某同学将附有肥皂膜的铁丝圈，竖直放置在阳光下，可以观察到如图所示的彩色条纹。已知从上到下薄膜增厚的越来越快，则下列说法正确的是（　　）

A . 彩色条纹是由于光的衍射形成的 B . 彩色条纹分布是上密下疏 C . 如果换成单色光照射，则观察不到条纹 D . 任意两相邻同种颜色的亮纹对应的薄膜厚度之差不变

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9. 一束光照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面，经下表面反射从玻璃砖上表面射出，光线分为a、b两束，如图所示，下列说法正确的是（）

A . 在玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度 B . 在真空中遇到障碍物时，b光更容易产生明显的衍射现象 C . 增大空气一侧的入射角，a光先消失 D . 在真空中用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距

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10. (2021高三上·浙江开学考) 2021年1月21日，科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次“拍摄”到新冠病毒的3D影像，如图所示。冷冻电镜（全称：冷冻透射电子显微镜）是目前结构生物学广泛使用的科研利器，它以高速电子束为“光源”穿透样品，以获得样品内部的结构信息。光学显微镜由于受光的衍射现象限制，最高分辩率仅为 $\text{[math]}$ ，而冷冻电镜的分辨率比光学显微镜高1000倍以上，可达 $\text{[math]}$ 。已知电子的质量为 $\text{[math]}$ ，电子的电荷量为 $\text{[math]}$ ，普朗克常量为 $\text{[math]}$ ，不考虑相对论效应，下列说法正确的是（　　）

A . 冷冻电镜的分辨率非常高，是由于电子的德布罗意波长非常长 B . 冷冻电镜的分辨率与加速电压有关：加速电压越高，则分辨率越低 C . 德布罗意波长为 $\text{[math]}$ 的电子，可由静止电子通过 $\text{[math]}$ 的电压加速而得到 D . 若用相同动能的质子代替电子，也能“拍摄”到新冠病毒的3D影像

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11. 人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10^－34J·s，光速为3.0×10⁸m /s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（）

A . 2.3×10^－18W B . 3.8×10^－19W C . 7.0×10^－10W D . 1.2×10^－18W

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二、多项选择题

12. 一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ，若在真空中速度为c，普朗克常量为h，则下列叙述正确的是（）

A . 该激光在真空中的波长为nλ B . 该波的频率为 $\text{[math]}$ C . 该激光器在ts内辐射的能量子数为 $\text{[math]}$ D . 该激光器在ts内辐射的能量子数为 $\text{[math]}$

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13. (2017高二下·包头期中)
虹是由阳光射入雨滴（球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的．现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图所示，下列说法中正确的是（）

A . 光线b在水滴中传播时的波长较长 B . 光线a在雨滴中的折射率较大 C . 若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大 D . 光线a在雨滴中的传播速度较大

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14. (2023高二上·湖北期末) 双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 与单缝的距离相等，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 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的绿光换成红光，则屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是（　　）

A . O点处是红光的暗条纹 B . O点处是红光的亮条纹 C . 红光的第一条亮条纹在P点的上方 D . 红光的第一条亮条纹在P点的下方

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三、非选择题

15. (2023高二下·濮阳期中竞赛) 波长为500nm的平行单色光垂直射到宽度为0.25mm的单缝上，紧靠缝后放一凸透镜，其焦距为0.25m，则置于透镜焦平面处的屏上中央零级明纹两侧第一暗纹之间的距离为。

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16. (2022高二下·吉林期末) 如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30× $\text{[math]}$ m，屏上P点距双缝 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的路程差为7.95× $\text{[math]}$ m，则在这里出现的应是（选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.30× $\text{[math]}$ m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将（选填“变宽”、“变窄”或“不变”）。

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17. (2022·杨浦模拟) 在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距 $\text{[math]}$ 与绿光的干涉条纹间距 $\text{[math]}$ 相比 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“＞”、“＜”或“＝”）．若实验中红光的波长为 $\text{[math]}$ ，双缝到屏幕的距离为 $\text{[math]}$ ，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为 $\text{[math]}$ ，则双缝之间的距离为mm．

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18.
一棱镜的截面为直角三角形ABC ， ∠A＝30°，斜边AB＝a ．棱镜材料的折射率为n＝．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路线返回的情况)．

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19. 已知每秒从太阳射到地球的垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×10³J ，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长均为5.5×10^﹣⁷m ，太阳向各方向的辐射是均匀的，日地间距离为1.5×10¹¹m ，普朗克恒量h=6.6×10^﹣³⁴J•s，估算出太阳每秒钟辐射出的可见光子数是多少？

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20.
如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n ，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的速度为c)

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21. (2020高二下·承德月考) 如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S₁、S₂的距离相等．当用波长为0.75μm的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？

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22. 光学仪器中使用的是涂膜镜头，若薄膜的折射率n= $\text{[math]}$ ，小于玻璃的折射率，在入射光中包含有波长λ=7×10^﹣7m的成分．为使波长为λ的反射光被最大限度减弱，试求这种薄膜的厚度应为多少？

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23. (2023高二下·运城月考) 某学习小组要用双缝干涉测量某种单色光的波光。
1. （1）已知双缝间距 $\text{[math]}$ ，双缝到毛玻璃屏间的距离 $\text{[math]}$ ，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，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹记为第1条亮纹，此时游标卡尺的读数为 $\text{[math]}$ ，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，此时游标卡尺的示数如图所示，则此示数为 $\text{[math]}$ mm，相邻亮条纹的间距 $\text{[math]}$ mm，从而可以计算出该单色光的波长为 $\text{[math]}$ m（计算结果保留两位有效数字），光屏上某点p到双缝的距离差为 $\text{[math]}$ ， p点出现的是（填“亮”或“暗”）条纹。
2. （2）照相机镜头上贴了层增透膜，目的是增加透光度．若该光射入折射率为n的增透膜中，则增透膜的厚度至少为。（用波长 $\text{[math]}$ 和折射率n表示）
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24. (2021高二上·沈阳月考) 利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距 $\text{[math]}$ ，双缝到光屏间的距离 $\text{[math]}$ ，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。
1. （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. （2）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，则①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为 $\text{[math]}$ ，在B位置时游标卡尺读数为 $\text{[math]}$ ，相邻两条纹间距 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
  ②该单色光的波长 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
3. （3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距 $\text{[math]}$ 时，测量值实际值。（填“大于”“小于”或“等于”）
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25. (2023高二下·濮阳期中竞赛) 用波长 $\text{[math]}$ 的单色光垂直照射在由两块玻璃构成的空气劈尖上，劈夹的夹角为 $\text{[math]}$ ，如果劈尖内充满折射率为 $\text{[math]}$ 的液体，求从劈尖算起第五个明条纹在充入液体前后移动距离。

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26. 已知某红宝石激光器发出的激光由空气斜射到折射率n= $\text{[math]}$ 的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°角，如图所示。真空中的光速c=3.0×10⁸ m/s。
1. （1）求从O点射入薄膜中的光的折射角及速率。
2. （2）一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)，如图，单色光照射到薄膜上表面a，一部分光从上表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜下表面b反射回来，再从上表面折射出去(这部分光称为乙光)，甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt。理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δt_m与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δt_m·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象。若该激光频率ν=4.32×10¹⁴ Hz，它的频率宽度Δν=8.0×10⁹ Hz，试估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度d_m。
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