高考物理一轮复习-第十四章-第4讲-光的波动性-电磁波和相对论(实验：用双缝干涉测光的波长).doc

一、选择题
1．下列说法正确的是(　　)
A．北斗导航系统是利用电磁波进行定位和导航的
B．微波炉能快速加热食物是利用红外线具有显著的热效应
C．常用的电视机遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D．天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究
E．遥感技术中利用了红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征
解析：北斗导航系统是利用电磁波工作的，A正确；食物中的水分子在微波的作用下热运动加剧，温度升高，内能增加，B错误；常用的电视机遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机，C错误；天文学家用射电望远镜接收天体辐射的无线电波进行天体物理研究，D正确；遥感技术中利用红外线探测器接收物体发出的红外线来探测被测物体的特征，E正确。
答案：ADE
2．下列说法中正确的是(　　)
A．观看3D电影时，所佩戴的眼镜利用了光的衍射知识
B．军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象
C．手机上网时用的Wifi信号属于无线电波
D．红光由空气进入水中，波长变长，颜色不变
E．分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，用黄光时得到的条纹间距更宽
解析：3D电影在放映时，两台放映机发出的光是相互垂直的偏振光，在观看电影时观众必须带上特殊的眼镜才能获得最佳观赏效果，这种眼镜是利用了光的偏振原理，故选项A错误；军队士兵过桥时使用便步，是为了防止桥发生共振现象，故选项B正确；手机上网时用的Wifi信号属于无线电波，故选项C正确；红光由空气进入水中，频率不变，则颜色不变，根据v＝知波速变小，根据λ＝知波长变短，故选项D错误；分别用蓝光和黄光在同一装置上做双缝干涉实验，黄光的波长较大，根据条纹间距Δx＝λ知黄光干涉条纹的间距较宽，故选项E正确。
答案：BCE
3．(2021·江西重点中学协作体高三第一次联考)下列说法正确的是(　　)
A．偏振光是横波
B．用不同频率的光在同一双缝干涉实验装置中，频率大的光产生的相邻干涉亮条纹间距更窄
C.直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的全反射造成的
D．X射线在磁场中能偏转，所以可用来进行人体透视
E．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的
解析：能够发生偏振的光，振动方向一定与传播方向垂直，因此一定是横波，A正确；用不同频率的光在同一双缝干涉实验装置中，频率大的光波长短，因此产生的相邻干涉亮条纹间距更窄，B正确；直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的折射造成的，C错误； X射线是光子，不带电，因此不能在磁场中发生偏转，D错误；多普勒效应是由于波源和观察者之间发生相对运动而产生的，E正确。
答案：ABE
4．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(　　)
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
解析：根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ 可知，要使Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B、E错误。
答案：ACD
5．关于机械波与电磁波，下列说法正确的是(　　)
A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．简谐机械波在给定的介质中传播时，振动的频率越高，则波传播速度越大
D．紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度
E．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，其传播方向就是能量或信息传递的方向
解析：电磁波在真空中的传播速度都等于光速，与电磁波的频率无关，故A错误；衍射现象是波特有的现象，而偏振现象是横波特有的现象，电磁波是一种横波，可以发生衍射现象和偏振现象，故B正确；在同一种均匀介质中传播时，简谐机械波的传播速度相等，故C错误；光在介质中传播，频率越高，传播速度越小，紫外线在水中的传播速度小于红外线在水中的传播速度，故D正确；机械波沿其传播方向既能传递能量，又能传递信息，故E正确。
答案：BDE
6．下列说法正确的是(　　)

A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离l，两相邻亮条纹间距离将减小
D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
E．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动，缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
解析：甲图中a束光折射角大，折射率小，根据v＝知，a束光在水珠中的传播速度大，选项A正确；乙图中，光束在aa′面的折射角等于在bb′面的入射角，只要入射角i<90°，bb′面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，选项B错误；丙图中，根据Δx＝λ，选项C正确；丁图中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，选项D错误；有偏振现象的光波为横波，选项E正确。
答案：ACE
7．下列说法正确的是(　　)

A．狭义相对论认为，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观察者间的相对运动无关
B.电视遥控器发出的红外线的波长比医院里“CT”中发出的X射线的波长要短
C．分别用红光、紫光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距
D．如图1所示，a、b两束光以不同的入射角由玻璃射向真空，结果折射角相同，则在玻璃中a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角
E．如图2所示，偏振片P的透振方向为竖直方向，沿与竖直方向成45°角振动的偏振光照射到偏振片P上，在P的另一侧能观察到透射光
解析：狭义相对论中光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故A正确；红外线的波长比X射线的波长长，故B错误；红光的波长大于紫光的波长，所以在同一个双缝干涉实验装置上做实验，红光的相邻两个亮条纹的中心间距大于紫光的相邻两个亮条纹的中心间距，故C正确；由几何分析可知a光束对应的折射率大，而全反射临界角正弦值与折射率成反比，所以a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，故D错误；由于偏振光在偏振片的透振方向有分量，所以对应的会在另一侧观察到透射光，故E正确。
答案：ACE
8.如图，直线MN为空气与水的分界线，P为分界线上的一点，两束单色光a、b分别从空气和水中射向P点，入射角均为60°，此时a光的折射光线与法线夹角为30°，b光恰好发生全反射。下列说法正确的是(　　)

A．a、b的折射率之比为2∶1
B．a、b在水中的传播速率之比为2∶3
C．通过相同的狭缝时，b光的衍射现象更明显
D．用完全相同的实验装置，a光进行双缝干涉实验产生的干涉条纹间距大于b光
E．a、b光都可以产生偏振现象
解析：对a光，根据折射定律可得na＝＝，对b光，根据sin C＝可得nb＝＝，所以有na∶nb＝3∶2，故A错误；根据v＝可得a、b在水中的传播速率之比为va∶vb＝2∶3，故B正确；由于水对a光的折射率大于对b光的折射率，则有a光的频率大于b光的频率，则a光的波长小于b光的波长，b光的波动性强，通过同一狭缝，b光的衍射现象比a光的衍射现象更明显，故C正确；a光的波长小于b光的波长，由于在相同的条件下，双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以相同条件的双缝干涉实验中，a光的相邻明条纹间距比b光的相邻明条纹间距小，故D错误；a光和b光都是横波，都能发生偏振现象，故E正确。
答案：BCE
二、非选择题
9．奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量。偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了。如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间。

(1)偏振片A的作用是_____________________________________________。
(2)偏振现象证明了光是一种________。
(3)以下说法正确的是________。
A．到达O处光的强度会明显减弱
B．到达O处光的强度不会明显减弱
C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于α
D．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α
解析：(1)自然光源发出的光不是偏振光，但当自然光经过偏振片后就变成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光变成偏振光。
(2)偏振现象证明了光是一种横波。
(3)因为A、B的透振方向一致，故A、B间不放糖溶液时，自然光通过偏振片A后变成偏振光，通过B后到O，当在A、B间加上糖溶液时，由于糖溶液的旋光作用，使通过A的偏振光的振动方向转动了一定角度，使通过B到达O的光的强度不是最大，但当B转过一个角度，恰好使透振方向与经过糖溶液后的偏振光的振动方向一致时，O处光强又为最强，故B的旋转角度即为糖溶液的旋光度。若偏振片B不动而将A旋转一个角度，再经糖溶液旋光后光的振动方向恰与B的透振方向一致，则A转过的角度也为α，故选项A、C、D正确。
答案：(1)把自然光变成偏振光　(2)横波　(3)ACD
10．在观察光的双缝干涉现象的实验中：

(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________。
(2)换用两缝间距离更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间距离不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________。(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)
解析：(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。
(2)根据Δx＝λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。
答案：(1)A　(2)变宽　变窄
11．(2021·浙江宁波质检)在“用双缝干涉测单色光的波长”的实验中：

(1)如图甲所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。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③和④之间的距离
B．增大④和⑤之间的距离
C．将绿色滤光片改成红色滤光片
D．增大双缝之间的距离
(2)下列说法正确的是________。
A．如果将灯泡换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
B．若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，不能通过“拨杆”的拨动把干涉条纹调成与分划板中心刻线平行
C．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
D．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示，x1＝0.045 mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距是________mm。(保留三位有效数字)
(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是800 mm，则待测光的波长是________m。(取三位有效数字)
解析：(1)双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，增大双缝到屏的距离l，可以增大条纹间距，A错误，B正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了波长，可以增大条纹间距，C正确；增大双缝之间的距离d，减小了条纹间距，D错误。
(2)将灯泡换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，A正确；若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，说明双缝是倾斜的，双缝平行于干涉条纹，应当调节双缝装置，B正确；去掉滤光片，能够观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，C错误；干涉条纹与双缝是平行的，D错误。

(3)图丙的读数14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm，所以条纹间距Δx＝ mm≈1.61 mm。
(4)根据Δx＝λ，可得λ＝，
代入数据解得λ≈6.04×10－7 m。
答案：(1)BC　(2)AB　(3)1.61　(4)6.04×10－7
12．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？
解析：

如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一P点的路程差Δr＝S2S2′，当Δr等于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰或波谷，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，若S2到达波峰(波谷)，则S1到达波谷(波峰)，这样由S1和S2发出的光在P点互相抵消，P点出现暗条纹。
频率为f1的单色光波长
λ1＝＝ m＝0.6×10－6 m＝0.6 μm

频率为f2的单色光波长
λ2＝＝ m＝0.4×10－6 m＝0.4 μm
所以Δr＝λ1，Δr＝λ2
可见，用频率为f1的单色光照射时，P点出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，P点出现暗条纹，且为第二条暗条纹。
答案：见解析