课时专练(三十四) 光的波动性
(含实验17 用双缝干涉实验测量光的波长)
一、单项选择题
1.下列关于光学常识的描述中正确的是( )
A.光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
B.泊松亮斑支持了光的波动说
C.雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象
D.偏振光可以是横波，也可以是纵波
2.(2022·浙江卷)关于双缝干涉实验，下列说法正确的是( )
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
3.单色光分别入射到直径为dA和dB的圆孔，形成如图所示的图A和图B，由图可知( )
A.A图是衍射图像，dA
C.B图是衍射图像，dA
4.如图所示，一束平行光垂直照射到有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2的间距和宽度都很小。下列说法正确的是( )
A.光通过狭缝S1和S2时会发生衍射现象
B.无论用哪种频率的光照射双缝，光屏上都会呈现中间宽、两端窄的条纹
C.用紫光照射时产生的条纹间距比用红光照射时产生的条纹间距大
D.若用白光照射双缝，光屏上会呈现一片白色
5.有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则( )
A.该魔术说明光是横波
B.该魔术对观众的观察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
6.利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小(约为微米量级)，实验装置如图甲所示，T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为ΔL。以下说法正确的是( )
A.|D-D0|= B.|D-D0|=
C.|D-D0|= D.|D-D0|=
7.登山运动员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。他选用的薄膜材料对紫外线的折射率为n，所要消除的紫外线的频率为f，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是(设紫外线在真空中速度为c)( )
A. B.
C. D.
8.用光传感器能直观的演示双缝干涉，实验装置如图甲所示，某次实验的双缝间距d=0.6 mm，调整双缝到光传感器的距离L=0.3 m，在计算机中得到图乙所示光强变化的图样，可以推断该实验所用单色光波长为( )
A.200 nm B.400 nm
C.600 nm D.800 nm
二、多项选择题
9.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，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，则下列描述正确的是( )
A.这是利用光的直线传播现象
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
10.如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像，下列说法正确的是( )
A.在酒精灯上撒一些食盐，目的是使灯焰能发出的光更亮
B.实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象
C.实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，来观察薄膜干涉现象
D.用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的
三、非选择题
11.(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________(填选项字母)。
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)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=________。
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(保留3位有效数字)。
解析版：课时专练(三十四) 光的波动性
(含实验17 用双缝干涉实验测量光的波长)
一、单项选择题
1.下列关于光学常识的描述中正确的是( )
A.光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
B.泊松亮斑支持了光的波动说
C.雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象
D.偏振光可以是横波，也可以是纵波
解析 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，泊松亮斑支持了光的波动说，雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的薄膜干涉现象，A、C两项错误，B项正确；偏振光一定是横波，D项错误。
答案 B
2.(2022·浙江卷)关于双缝干涉实验，下列说法正确的是( )
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
解析 用复色光投射能看到彩色条纹，A项错误；双缝干涉实验中，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果，B项正确；由条纹间距Δx=λ知，把光屏前移或后移，改变了L，从而改变了条纹间距，但还可以看到明暗相间条纹，C项错误；条纹间距Δx=λ，且λ蓝 < λ红，则蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D项错误。
答案 B
3.单色光分别入射到直径为dA和dB的圆孔，形成如图所示的图A和图B，由图可知( )
A.A图是衍射图像，dA
C.B图是衍射图像，dA
解析 对衍射现象的研究表明，光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的，在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以近似认为光是沿直线传播的。但是在障碍物的尺寸与光的波长相比差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显，题中A图发生明显衍射现象，故dA
4.如图所示，一束平行光垂直照射到有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2的间距和宽度都很小。下列说法正确的是( )
A.光通过狭缝S1和S2时会发生衍射现象
B.无论用哪种频率的光照射双缝，光屏上都会呈现中间宽、两端窄的条纹
C.用紫光照射时产生的条纹间距比用红光照射时产生的条纹间距大
D.若用白光照射双缝，光屏上会呈现一片白色
解析 由衍射现象可知，光通过狭缝S1和S2时会发生衍射现象，A项正确；用单一频率的光照射，屏上呈现的干涉条纹分布均匀，B项错误；由Δx=λ可知，因为红光的波长比紫光的波长长，所以红光产生的条纹间距大，C项错误；若用白光照射，则光屏上会呈现彩色的干涉条纹，D项错误。
答案 A
5.有一种魔术道具称为“穿墙而过”。其结构是两片塑料偏振片卷起来，放进空心的透明圆筒内，中间两偏振片重叠区域给观众感觉为一块“挡板”，如图甲所示。当圆筒中的小球从B端滚向A端，居然穿过了“挡板”，如图乙所示。则( )
A.该魔术说明光是横波
B.该魔术对观众的观察角度有要求
C.只用一片塑料偏振片也可以完成该魔术
D.该魔术中对两偏振片卷起来的方式无要求
解析 光的偏振现象说明光是横波，A项正确；任何角度的光都会发生偏振现象，故不同角度的观众看到的现象相同，故对观察角度无要求，B项错误；偏振片的特点为当偏振片偏振方向与偏振光的方向平行时，偏振光可以全部通过偏振片，当偏振片偏振方向与偏振光的方向垂直时，偏振光不能通过偏振片，则在中间区域放垂直偏振片和水平偏振片，将两偏振片卷起来，且部分重合，自然光通过两片偏振方向互相垂直的偏振片时，光强减弱，形成黑影，看起来就像一块挡板，一片偏振片无法完成实验，C、D两项错误。
答案 A
6.利用薄膜干涉可以测量圆柱形金属丝的直径。已知待测金属丝与标准圆柱形金属丝的直径相差很小(约为微米量级)，实验装置如图甲所示，T1和T2是具有标准平面的玻璃平晶，A0为标准金属丝，直径为D0；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为λ的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻明条纹的间距为ΔL。以下说法正确的是( )
A.|D-D0|= B.|D-D0|=
C.|D-D0|= D.|D-D0|=
解析 设标准平面的玻璃晶之间的夹角为θ，由空气薄膜的干涉条件可知ΔL·tan θ=，由题设条件，有tan θ=，联立解得|D-D0|=，D项正确。
答案 D
7.登山运动员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。他选用的薄膜材料对紫外线的折射率为n，所要消除的紫外线的频率为f，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是(设紫外线在真空中速度为c)( )
A. B.
C. D.
解析 为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两表面的反射光的叠加后加强以加强光的反射，因此光程差应该是光在材料中的波长的整数倍，即Δx=mλ'(m=1，2，3，…)，而Δx=2d，由波长、频率和波速的关系v=λf，在膜中光的波长为λ'=，联立可得d=m，所以当m=1时，膜的厚度最小，即d=，B项正确。
答案 B
8.用光传感器能直观的演示双缝干涉，实验装置如图甲所示，某次实验的双缝间距d=0.6 mm，调整双缝到光传感器的距离L=0.3 m，在计算机中得到图乙所示光强变化的图样，可以推断该实验所用单色光波长为( )
A.200 nm B.400 nm
C.600 nm D.800 nm
解析 根据题图乙Δx= μm=200 μm，由Δx=λ得λ=Δx=400 nm，B项正确。
答案 B
二、多项选择题
9.抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，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，则下列描述正确的是( )
A.这是利用光的直线传播现象
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
解析 当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，A项错误，B项正确；如果屏上条纹变宽，说明衍射现象更加明显，则金属丝变细了，C项错误，D项正确。
答案 BD
10.如图所示，在观察薄膜干涉现象时，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，在酒精灯火焰上撒食盐，用肥皂液膜观察灯焰的像，下列说法正确的是( )
A.在酒精灯上撒一些食盐，目的是使灯焰能发出的光更亮
B.实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象
C.实验时应在另一侧透过液膜观察火焰，来观察薄膜干涉现象
D.用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的
解析 在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光，所以目的是为了灯焰能发出明亮的黄光，故A项错误；当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光，这两列光的频率相同，产生干涉现象，所以实验时应在酒精灯一侧来观察薄膜干涉现象，故B项正确，C项错误；发生薄膜干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹)的间距与入射光在膜中的波长有关，所以用不同波长的光做这个实验，条纹的间距是不一样的，故D项正确。
答案 BD
三、非选择题
11.(2019·全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________(填选项字母)。
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)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=________。
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为________nm(保留3位有效数字)。
解析 (1)相邻明(暗)干涉条纹的间距Δx=λ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，B项正确，A、C、D三项错误。
(2)第1条暗条纹到第n条暗条纹间的距离为Δx，则相邻暗条纹间的距离Δx'=，又Δx'=λ，解得λ=。
(3)由λ=，代入数据解得λ=630 nm。
答案 (1)B (2) (3)630
