2024屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)：光的干涉與衍射

更新時間：2023-09-03 瀏覽次數(shù)：46 類型：一輪復(fù)習(xí)

一、選擇題

1. (2023高二下·新會期中) 如圖所示為雙縫干涉實驗，圖甲為用黃光照射時的結(jié)果，a為中央亮條紋，a′為相鄰亮條紋；圖乙為換用另一種單色光照射的結(jié)果，a為中央亮條紋，a′為相鄰亮條紋，兩次實驗中雙縫間距和雙縫到屏的距離相等，以下說法正確的是（）

A . 乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長較長 B . 乙圖可能是用藍光照射，表明藍光波長較長 C . 乙圖可能是用藍光照射，表明藍光波長較短 D . 乙圖可能是用紅光照射，表明紅光波長較短

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2. (2023·山東模擬) 某實驗小組同學(xué)采用圖甲裝置研究光的干涉現(xiàn)象，兩狹縫 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 間距離d及各自寬度m均可調(diào)，狹縫到光屏的距離為L。用不同的單色光垂直照射狹縫，得到如圖乙所示的干涉條紋。下列說法正確的是（　?。?p>

A . 在d、L相同條件下，照射光的頻率越高，形成的干涉亮條紋越寬 B . 若遮住 $\text{[math]}$ ，用紅光照射 $\text{[math]}$ ，減小 $\text{[math]}$ 的寬度m，光屏上的中央亮條紋變寬變亮 C . 若同時用紅光和藍光分別照射 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，光屏上將得到紅藍相間的干涉彩色條紋 D . 用紅光照射兩條狹縫時，若狹縫 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 到光屏上 $\text{[math]}$ 點的路程差為紅光波長的3.5倍， $\text{[math]}$ 點處一定是亮條紋

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3. (2023·江蘇) 用某種單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到的干涉條紋如圖甲所示，改變雙縫間的距離后，干涉條紋如圖乙所示，圖中虛線是亮紋中心的位置。則雙縫間的距離變?yōu)樵瓉淼模?nbsp; ）

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

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4. (2023高二下·運城月考) 如圖所示的薄膜，用黃色光從下側(cè)照射該薄膜，會觀察到明暗相間的干涉條紋，則下列說法正確的是（）

A . 實驗者應(yīng)該從薄膜上側(cè)觀察干涉圖樣 B . 干涉條紋的分布左疏右密 C . 若換用紫光照射，則條紋間距將變大 D . 任意兩相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差變大

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5. (2022·廣州模擬) 每一年年末物理學(xué)會都會公布當(dāng)年物理學(xué)的十項重大進展，全科學(xué)界十分關(guān)注物理學(xué)的發(fā)展。下列對歷史上的重大發(fā)現(xiàn)說法正確的是（）

A . 電子的發(fā)現(xiàn)說明原子核內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu) B . 電子衍射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明實物粒子也有波動性 C . 天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明原子內(nèi)部有復(fù)雜結(jié)構(gòu) D . 光電效應(yīng)現(xiàn)象可以用連續(xù)的能量觀解釋

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6. (2022高二下·武漢期末) 植物葉片中的葉綠素a在陽光照射下進行光合作用，每吸收一份光子能量E₁ ，就失去一個初動能為E₂的光電子，下列選項中，h為普朗克常數(shù)，c為光速，則葉綠素a吸收光的波長為（）

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

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7. (2023高二下·焦作開學(xué)考) 物理來源于生活又服務(wù)于生活，下列關(guān)于生活中常見到的物理現(xiàn)象及應(yīng)用，說法正確的是（　　）

A . 相機鏡頭前的增透膜是利用偏振原理增加入射光強度 B . 物體做受迫振動時，受迫振動的頻率等于物體的固有頻率 C . 利用透明的標(biāo)準樣板檢查光學(xué)平面的平整程度是利用光的干涉現(xiàn)象 D . 當(dāng)警車在某車后面勻速行駛時，警車探測到的反射波頻率大于發(fā)射波頻率，說明警車的速度小于前車速度

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8. (2023高二下·焦作開學(xué)考) 某同學(xué)將附有肥皂膜的鐵絲圈，豎直放置在陽光下，可以觀察到如圖所示的彩色條紋。已知從上到下薄膜增厚的越來越快，則下列說法正確的是（　?。?

A . 彩色條紋是由于光的衍射形成的 B . 彩色條紋分布是上密下疏 C . 如果換成單色光照射，則觀察不到條紋 D . 任意兩相鄰?fù)N顏色的亮紋對應(yīng)的薄膜厚度之差不變

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9. 一束光照射到底面有涂層的平行玻璃磚上表面，經(jīng)下表面反射從玻璃磚上表面射出，光線分為a、b兩束，如圖所示，下列說法正確的是（）

A . 在玻璃中a光的傳播速度大于b光的傳播速度 B . 在真空中遇到障礙物時，b光更容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 C . 增大空氣一側(cè)的入射角，a光先消失 D . 在真空中用同一裝置進行雙縫干涉實驗，a光的條紋間距大于b光的條紋間距

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10. (2021高三上·浙江開學(xué)考) 2021年1月21日，科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)首次“拍攝”到新冠病毒的3D影像，如圖所示。冷凍電鏡（全稱：冷凍透射電子顯微鏡）是目前結(jié)構(gòu)生物學(xué)廣泛使用的科研利器，它以高速電子束為“光源”穿透樣品，以獲得樣品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息。光學(xué)顯微鏡由于受光的衍射現(xiàn)象限制，最高分辯率僅為 $\text{[math]}$ ，而冷凍電鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上，可達 $\text{[math]}$ 。已知電子的質(zhì)量為 $\text{[math]}$ ，電子的電荷量為 $\text{[math]}$ ，普朗克常量為 $\text{[math]}$ ，不考慮相對論效應(yīng)，下列說法正確的是（　?。?

A . 冷凍電鏡的分辨率非常高，是由于電子的德布羅意波長非常長 B . 冷凍電鏡的分辨率與加速電壓有關(guān)：加速電壓越高，則分辨率越低 C . 德布羅意波長為 $\text{[math]}$ 的電子，可由靜止電子通過 $\text{[math]}$ 的電壓加速而得到 D . 若用相同動能的質(zhì)子代替電子，也能“拍攝”到新冠病毒的3D影像

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11. 人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，普朗克常量為6.63×10^－34J·s，光速為3.0×10⁸m /s，則人眼能察覺到綠光時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、多項選擇題

12. 一激光器發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為λ，若在真空中速度為c，普朗克常量為h，則下列敘述正確的是（）

A . 該激光在真空中的波長為nλ B . 該波的頻率為 $\text{[math]}$ C . 該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為 $\text{[math]}$ D . 該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為 $\text{[math]}$

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13. (2017高二下·包頭期中)
虹是由陽光射入雨滴（球形）時，經(jīng)一次反射和兩次折射而產(chǎn)生色散形成的．現(xiàn)有白光束L由圖示方向射入雨滴，a、b是經(jīng)反射和折射后的其中兩條出射光線，如圖所示，下列說法中正確的是（）

A . 光線b在水滴中傳播時的波長較長 B . 光線a在雨滴中的折射率較大 C . 若分別讓a、b兩色光通過同一雙縫裝置，則b光形成的干涉條紋的間距較大 D . 光線a在雨滴中的傳播速度較大

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14. (2023高二上·湖北期末) 雙縫干涉實驗裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 與單縫的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點距雙縫 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的距離相等，P點是距O點最近的第一條亮條紋。如果將入射的綠光換成紅光，則屏上O點及其上方的干涉條紋的情況是（　?。?

A . O點處是紅光的暗條紋 B . O點處是紅光的亮條紋 C . 紅光的第一條亮條紋在P點的上方 D . 紅光的第一條亮條紋在P點的下方

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三、非選擇題

15. (2023高二下·濮陽期中競賽) 波長為500nm的平行單色光垂直射到寬度為0.25mm的單縫上，緊靠縫后放一凸透鏡，其焦距為0.25m，則置于透鏡焦平面處的屏上中央零級明紋兩側(cè)第一暗紋之間的距離為。

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16. (2022高二下·吉林期末) 如圖甲所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30× $\text{[math]}$ m，屏上P點距雙縫 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的路程差為7.95× $\text{[math]}$ m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是（選填“明條紋”或“暗條紋”）?，F(xiàn)改用波長為6.30× $\text{[math]}$ m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將（選填“變寬”、“變窄”或“不變”）。

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17. (2022·楊浦模擬) 在雙縫干涉實驗中，分布用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距 $\text{[math]}$ 與綠光的干涉條紋間距 $\text{[math]}$ 相比 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“＞”、“＜”或“＝”）．若實驗中紅光的波長為 $\text{[math]}$ ，雙縫到屏幕的距離為 $\text{[math]}$ ，測得第一條到第6條亮條紋中心間的距離為 $\text{[math]}$ ，則雙縫之間的距離為mm．

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18.
一棱鏡的截面為直角三角形ABC ， ∠A＝30°，斜邊AB＝a ．棱鏡材料的折射率為n＝．在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡．畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點的位置(不考慮光線沿原路線返回的情況)．

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19. (2017·山西模擬) 已知每秒從太陽射到地球的垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為1.4×10³J ，其中可見光部分約占45%，假如認為可見光的波長均為5.5×10^﹣⁷m ，太陽向各方向的輻射是均勻的，日地間距離為1.5×10¹¹m ，普朗克恒量h=6.6×10^﹣³⁴J?s，估算出太陽每秒鐘輻射出的可見光子數(shù)是多少？

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20.
如圖所示，一根長為L的直光導(dǎo)纖維，它的折射率為n ，光從它的一個端面射入，又從另一端面射出所需的最長時間為多少？(設(shè)光在真空中的速度為c)

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21. (2020高二下·承德月考) 如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，屏上O點到雙縫S₁、S₂的距離相等．當(dāng)用波長為0.75μm的單色光照射時，P是位于O上方的第二條亮紋位置，若換用波長為0.6μm的單色光做實驗，P處是亮紋還是暗紋？在OP之間共有幾條暗紋？

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22. 光學(xué)儀器中使用的是涂膜鏡頭，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長λ=7×10^﹣7m的成分．為使波長為λ的反射光被最大限度減弱，試求這種薄膜的厚度應(yīng)為多少？

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23. (2023高二下·運城月考) 某學(xué)習(xí)小組要用雙縫干涉測量某種單色光的波光。
1. （1）已知雙縫間距 $\text{[math]}$ ，雙縫到毛玻璃屏間的距離 $\text{[math]}$ ，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋記為第1條亮紋，此時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 $\text{[math]}$ ，然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，此時游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖所示，則此示數(shù)為 $\text{[math]}$ mm，相鄰亮條紋的間距 $\text{[math]}$ mm，從而可以計算出該單色光的波長為 $\text{[math]}$ m（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字），光屏上某點p到雙縫的距離差為 $\text{[math]}$ ， p點出現(xiàn)的是（填“亮”或“暗”）條紋。
2. （2）照相機鏡頭上貼了層增透膜，目的是增加透光度．若該光射入折射率為n的增透膜中，則增透膜的厚度至少為。（用波長 $\text{[math]}$ 和折射率n表示）
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24. (2022高二下·武漢期末) 利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距 $\text{[math]}$ ，雙縫到光屏間的距離 $\text{[math]}$ ，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。
1. （1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可____。
  
  A . 將單縫向雙縫靠近 B . 將屏向靠近雙縫的方向移動 C . 將屏向遠離雙縫的方向移動 D . 使用間距更小的雙縫
2. （2）某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖2所示，則①分劃板在圖中A位置時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 $\text{[math]}$ ，在B位置時游標(biāo)卡尺讀數(shù)為 $\text{[math]}$ ，相鄰兩條紋間距 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
  ②該單色光的波長 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
3. （3）如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖3所示。則在這種情況下測量干涉條紋的間距 $\text{[math]}$ 時，測量值實際值。（填“大于”“小于”或“等于”）
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25. (2023高二下·濮陽期中競賽) 用波長 $\text{[math]}$ 的單色光垂直照射在由兩塊玻璃構(gòu)成的空氣劈尖上，劈夾的夾角為 $\text{[math]}$ ，如果劈尖內(nèi)充滿折射率為 $\text{[math]}$ 的液體，求從劈尖算起第五個明條紋在充入液體前后移動距離。

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26. 已知某紅寶石激光器發(fā)出的激光由空氣斜射到折射率n= $\text{[math]}$ 的薄膜表面，入射時與薄膜表面成45°角，如圖所示。真空中的光速c=3.0×10⁸ m/s。
1. （1）求從O點射入薄膜中的光的折射角及速率。
2. （2）一般認為激光器發(fā)出的是頻率為ν的“單色光”，實際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率ν是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是Δν(也稱頻率寬度)，如圖，單色光照射到薄膜上表面a，一部分光從上表面反射回來(這部分光稱為甲光)，其余的光進入薄膜內(nèi)部，其中的一小部分光從薄膜下表面b反射回來，再從上表面折射出去(這部分光稱為乙光)，甲、乙這兩部分光相遇疊加而發(fā)生干涉，稱為薄膜干涉，乙光與甲光相比，要在薄膜中多傳播一小段時間Δt。理論和實踐都證明，能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是：Δt的最大值Δt_m與Δν的乘積近似等于1，即只有滿足Δt_m·Δν≈1才會觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。若該激光頻率ν=4.32×10¹⁴ Hz，它的頻率寬度Δν=8.0×10⁹ Hz，試估算在如圖所示的情況下，能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的薄膜的最大厚度d_m。
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