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高效作业知能提升一、选择题1．有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有()A．只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D．除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光解析：机械波中的横波能发生偏振．自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光．答案：BD图2－2－102．用图2－2－10所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图2－2－10(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图2－2－10(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A．当金属丝圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转时，不影响薄膜上薄下厚的分布，因而干涉条纹保持原来状态不变，D对．答案：D3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的作用，下列说法正确的是()A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度，是利用光的偏振现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对．答案：D4．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图2－2－11(a)所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2－2－11(b)所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图2－2－11(a)装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()图2－2－11A．变疏B．变密C．不变D．消失解析：设空气膜顶角为θ，d1、d2为两相邻明条纹，如图2－2－12示，则两处光程差分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2，而δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝12λ.图2－2－12设条纹间距为Δl，由图可知d2－d1Δl＝tanθ，即Δl＝λ2tanθ.当抽去一张纸片时，θ减小，Δl增大．答案：A5．(2011·上海卷)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图2－2－13甲、乙、丙所示的图像，则()甲乙丙图2－2－13A．图像甲表明光具有粒子性B．图像丙表明光具有波动性C．用紫外光观察不到类似的图像D．实验表明光是一种概率波解析：本题考查学生对光的波粒二象性的认知能力．光具有波粒二象性：少数光子表现出粒子性，多数光子表现出波动性．任何光都具有这种特性，且光是一种概率波，A、B、D正确．答案：ABD6．(2011·天津卷)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲＞Δx乙，则下列说法正确的是()A．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B．真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光解析：本题考查双缝干涉实验中干涉条纹间距公式、偏振发生的条件、波长与频率、能量与频率及光在介质中传播速度的关系，意在考查考生应用双缝干涉实验中干涉条纹间距公式获取信息后对波长、能量传播速度等问题的判断能力．只要是横波就能发生偏振现象．由双缝干涉条纹间距公式Δx＝Ldλ可判断甲光的波长长，再由c＝λν可知甲光的频率小，则甲光的能量E＝hν小．甲光的频率小，对同一介质的折射率也小，光在其间传播的速度大．B、D正确．答案：BD7．如图2－2－14(a)所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，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2－2－14(b)所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是()图2－2－14A．干涉现象是由于凸透镜下表面的反射光和玻璃上表面的反射光叠加形成的B．干涉现象是由于凸透镜上表面的反射光和玻璃上表面的反射光叠加形成的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解析：薄膜干涉中的“薄膜”指的是两个玻璃面之间所夹的空气膜，故选项A是正确的，B是错误的．两列波的光程差满足一定的条件：如两列波的光程差是半波长的偶数倍，形成明条纹；如两列波的光程差是半波长的奇数倍，形成暗条纹，明暗条纹间的距离由薄膜的厚度决定，膜厚度不均匀，则干涉条纹不等距，故选项C是正确的．答案：AC8．夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照射得睁不开眼睛，影响行车安全．若将汽车前灯玻璃和汽车前窗玻璃都改用偏振玻璃，使双方司机都看不见对方炫目的灯光，但能看清自己车灯发出的光所照亮的物体，所有的汽车前窗玻璃、前灯玻璃的透振方向应该是()A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，前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，前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°，前灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃的透振方向和前灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°解析：对A选项，尽管使双方司机都看不见对方炫目的灯光，但也看不清自己车灯发出的光所照亮的物体；对C选项，双方司机恰能看见对方炫目的灯光，而看不清自己车灯发出的光所照亮的物体；B选项依然能看到对方炫目的灯光；只有D满足要求．答案：D9．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Δx.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．v＝λΔxlΔtB．v＝lλΔxΔtC．v＝lΔxλΔtD．v＝lΔtλΔx解析：由题意知双缝间距d＝vΔt，双缝干涉中相邻两亮纹(或暗纹)间距Δx与双缝到屏的距离l、双缝间距d、波长λ的关系为Δx＝ldλ，由以上两式得v＝lλΔx·Δt，故B正确．答案：B二、非选择题10．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25mm，在距离双缝为1.2m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5mm，试求所用单色光的波长．解析：已知Δx＝xn－1＝7.55－1×10－3m，l＝1.20m，d＝0.25×10－3m，根据公式Δx＝ldλ，得波长λ＝dlΔx＝0.25×10－3×7.5×10－31.20×4m≈3.906×10－7m.答案：3.906×10－7m11．在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm.则：(1)此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？(2)假如把整个装置放入折射率为43的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？解析：(1)相邻两条暗条纹间的距离Δx＝7.5×10－35m＝1.5×10－3m.根据λ＝dLΔx得λ＝0.5×10－31.0×1.5×10－3m＝7.5×10－7m.由ν＝cλ得此光的频率ν＝cλ＝3.0×1080.75×10－6Hz＝4.0×1014Hz(2)在水中红光的波长λ′＝λn＝34×7.5×10－7m.相邻两条明条纹间的距离为Δx＝Ldλ′＝1.00.5×10－3×34×7.5×10－7m＝1.125×10－3m.答案：(1)4.0×1014Hz7.5×10－7m(2)1.125×10－3m12．(2010·高考江苏卷)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．下面关于激光的叙述正确的是()A．激光是纵波B．频率相同的激光在不同介质中的波长相同C．两束频率不同的激光能产生干涉现象D．利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离图2－2－15(2)如图2－2－15所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m，则在这里出现的应是__________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．现改用波长为6.30×10－7m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”)．图2－2－16(3)如图2－2－16所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上表面的A点射出．已知入射角为i，A与O相距l，介质的折射率为n，试求介质的厚度d.解析：(1)本题主要考查激光的性质，意在考查考生综合分析问题的能力．光是横波，选项A错；激光在介质中的波长为λ＝cνn，不同介质n不同，所以波长不同，选项B错；产生干涉的条件是频率相同，选项C错；利用激光平行度好的特点可以测量月球和地球之间的距离，选项D正确．(2)本题主要考查双缝干涉现象，意在考查考生对双缝干涉现象的分析和理解．因为7.95×10－75.30×10－7＝32，即半波长的奇数倍，所以出现暗条纹．根据条纹间距Δx＝ldλ，当单色光的波长变长时，条纹间距变宽．(3)设折射角为r，则sinisinr＝n，由几何关系得l＝2dtanr，解得d＝n2－sin2i2sinil.答案：(1)D(2)暗条纹变宽(3)n2－sin2i2sinil