|
天天带你学
搜名师、科目

操作成功!

操作失败!

首页高考知识点物理知识点14.光学光的干涉和衍射、光的偏振

高考物理知识点

光的干涉和衍射、光的偏振

绩优堂高考知识点光的干涉和衍射、光的偏振

考点

光的反射与折射、全反射、色散光的干涉和衍射、光的偏振

共计25道相关试题精选知识点题

  • A.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
  • B.变化的电场周围不一定产生变化的磁场
  • C.交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理
  • D.狭义相对论认为,在惯性参考系中,光速与光源、观察者间的相对运动无关
  • E.在“用单摆测重力加速度”的实验中,测量 次全振动的总时间时,计时的起始位置应选在小球运动到最低点时为宜
【正确答案】
BDE
【答案详解】

用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉,A错误。均匀变化的电场周围产生恒定的磁场,B正确。交警通过发射超声波测量车速是利用了波的反射原理,C错误。狭义相对论认为:在惯性系中,以任何物体做参考系光速都不变,D正确。因为单摆除了最低点以外的其他位置(例如最高点)很难确定,所以以最低点为计时点,E正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.摆钟偏快时可缩短摆长进行校准
  • B.火车鸣笛向我们驶来时,我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
  • C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
  • D.地面附近有一高速水平飞过的火箭,地面上的人观察到的火箭长度要比火箭上的人观察到的短一些
  • E.光从水中射入玻璃中,发现光线偏向法线,则光在玻璃中的传播速度一定小于在水中的传播速度
【正确答案】
BDE
【答案详解】

据单摆周期公式 可知,摆钟偏快即周期偏小时,应增大摆长进行校准,故A错。据多普勒效应可知,当火车鸣笛靠近我们时,听到的笛声频率将比声源发声的频率高,故B对。拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加装偏振片是为了减少反射光的影响,故C错。据长度的相对性可知,D对。光从水中射入玻璃,发现光偏向法线,可知光由光疏介质射向光密介质,折射率增大,传播速度变小,故E对。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化
  • B.光波从空气进入水中后,更容易发生衍射
  • C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低
  • D.不论机械波、电磁波,都满足 ,式中三参量依次为波速、波长、频率
  • E.电磁波具有偏振现象
【正确答案】
ADE
【答案详解】

由波的性质可知,A正确;光波从空气进入水中,波速变小,波长变短,故不容易发生衍射,B错;由多普勒效应可判断,波源靠近静止的接收者的过程中,接收者接收到波信号的频率会比波源频率高,则C错误;波速的计算公式  (  波速, 波长, 频率)对机械波和电磁波通用,则D正确;光波具有偏振现象,光波是电磁波,则E正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 ①    ②紫色
【答案详解】

解析    ①如图,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕 上的 点, 点到亮区中心 的距离 就是所求最大半径。设紫光临界角为 ,由全反射的知识有:

由几何知识可知:

所以有:

②由于白色光中紫光的折射率最大,临界角最小,故在屏幕 上形成的圆形亮区的边缘应是紫色光。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案  
【答案详解】

解析    光路图如图所示,由折射定律知,光线在 面上折射时有                                                                            (1分)

面上出射时                                             (1分)

由几何关系有                                               (1分)

                                         (1分)

联立以上各式并代入数据解得                       (1分)

所以                                                           (1分)

光在棱镜中通过的距离                                    (1分)

设点光源到 点的距离为 ,有                                    (1分)

解得                                                        (1分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.棱镜内 光的传播速度比 光的小
  • B.棱镜内 光的传播速度比 光的大
  • C.光的频率比 光的高
  • D.光的波长比 光的长
【正确答案】
BD
【答案详解】

  两束光射在 上的入射角相等,而 光没有发生全反射, 光发生全反射,说明 光的折射率小于 光的折射率,则知 ,C错误。棱镜内光的传播速度 ,得 ,A选项错误,B选项正确。由 ,知 ,D选项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.对于同一障碍物,波长越大的光波越容易绕过去
  • B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象
  • C.红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变
  • D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
  • E.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的
【正确答案】
ADE
【答案详解】

对于同一障碍物,它的尺寸 不变,波长 越长的光越容易满足 ,会产生明显的衍射现象,越容易绕过障碍物,所以A项正确。白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象,B项错。波的频率由波源决定,波速由介质决定,所以红光从空气进水中,频率 不变,波速 变小,由 得,波长 变小,所以C项错。检查平面的平整度是利用了光的干涉,所以D项对。由光速不变原理知,E项正确。

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 见解析
【答案详解】

解析    ①设光线在 点的入射角为 、折射角为 ,由折射定律有

由题意知 ,所以

                                                              (1分)

由几何关系可知,光线在 面上 点的入射角为

                                                              (1分)

设发生全反射的临界角为 ,则有

                                             (1分)

可见 ,光线在 点发生全反射并垂直 点射出棱镜

光路图如图所示                                                      (1分)

为等腰三角形,所以                                   (1分)

                                                      (1分)

由几何知识知

                                             (1分)

光在玻璃中的传播速度为

                                                               (1分)

所以,光在棱镜中传播的时间为

                                                    (1分)

联立以上方程求得

                                                       (1分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
[选做题]本题包括A,B,C 三小题,请选定其中两小题作答.若多做,则按A,B 两小题评分.

A. [选修3-3](12 分)

(1)下列现象中,能说明液体存在表面张力的有_________

A.水黾可以停在水面上               B.叶面上的露珠呈球形

C.滴入水中的红墨水很快散开         D.悬浮在水中的花粉做无规则运动

(2)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大. 从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的 _________增大了. 该气体在温度 时的分子速率分布图象如题12A-1 图所示,则 _________(填“大于”或“小于”) 

(3)如题12A-2 图所示,一定质量的理想气体从状态 经等压过程到状态 .此过程中,气

体压强 ,吸收的热量 ,求此过程中气体内能的增量.

B. [选修3-4](12 分)

(1)如题12B-1 图所示,白炽灯的右侧依次平行放置偏振片 , 点位于 之间,  点位于 右侧.旋转偏振片 ,  两点光的强度变化情况是________

A. 均不变     

B. 均有变化

C. 不变,  有变化   

D. 有变化,  不变

(2)“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 ,在另一侧再竖直插两个大头针 .在插入第四个大头针 时,要使它_____________. 题12B-2 图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线 忆是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率 =_____________. (计算结果保留两位有效数字)

(3)地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3. 5 km/s 的 波,另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波. 一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的 波比首次到达的 波早3 min.假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1. 2 s,求震源与监测点之间的距离 波的波长

C. [选修3-5](12 分)

(1)如图所示是某原子的能级图,a,b,c为原子跃迁所发出的三种波长的光.在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 ________.

     

       A                  B                 C                 D

(2)一个中子与某原子核发生核反应,生成一个氘核,其核反应方程式为 _____________. 该反应放出的能量为 ,则氘核的比结合能为 ________.

(3)  两种光子的能量之比为2:1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为 .求 两种光子的动量之比和该金属的逸出功.

【正确答案】
A(1)AB

(2)平均动能小于

(3)解:等压变化 ,对外做的功

B(1)C

(2)挡住C及A,B的像  1.8(1.6~1.9都算对)

(3)解:设 波的传播时间为 ,则

解得 ,代入数据得

,解得

根据热力学第一定律

解得

C(1)C

(2)   

(3)解:光子能量 ,动量 ,且

,则

 照射时,光电子的最大初动能

同理,

解得

【命题立意】

A(1)本题考查液体的表面张力及扩散和布朗运动的相关知识,意在考查学生的理解和识记能力.难度较小.

(2)本题考查温度是分子平均动能的标志及压强的微观解释,意在考查考生的理解能力.难度较小.

(3)本题考查盖一吕萨克定律以及热力学第一定律的应用,意在考查考生的分析推理.难度中等.

B(1) 本题考查光的偏振的相关知识,意在考查考生的理解能力.难度较小.

(2) 本题考查测定玻璃折射率的实验,意在考查考生实验与探究能力.难度中等.

(3) 本题考查机械波的有关计算,意在考查考生的分析综合、推理能力.难度中等.C

C(1) 本题考查玻尔的能级跃迁问题,意在考查考生分析问题、解决问题的能力.难度较小.

(2) 氘核可表示为 ,根据质量数守恒和电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1,电荷数是1,应该是氢的原子核 ,即 .释放的核能 ,即 ,氘核的比结合能是

(3) 本题考查爱因斯坦光电效应方程的应用以及光子能量、动量的计算,意在考查考生推理能力和分析综合能力,难度较小.

【解题思路】

A(1)水黾可以停在水面上,是由于水的表面张力的原因,A正确;叶面上的露珠呈球形也是由于水表面张力的原因,B正确;滴入水中的墨水很快散开是由于扩散的原因,C错误;悬浮在水中的花粉由于水分子撞击的不平衡性而做布朗运动,D错误.

(2)密闭在钢瓶中的理想气体的体积不变,当温度升高时,分子的平均动能增大,单位面积受到撞击的分子数不变,但每次撞击的作用力变大,所以压强增大;当温度升高时气体分子的平均速率会增大,大多数分子的速率都增大,所以波峰应向速率大的方向移动,即

B(1)因白光为自然光,含各个方向的偏振光,且各个方向的偏振光的强度都相同,偏振片 都只允许特定方向的偏振光通过,不管偏振片 旋转到任何位置都有光线通过,而且强度不变,所以 点光的强度不变,当自然光通过偏振片 后变为偏振光,再通过偏振片 ,旋转偏振片 ,当偏振片 允许通过的方向相同时, 点最亮,当偏振片 允许通过的方向不同时, 点为暗点,所以 点光的强度会发生变化.所以ABD错误,C正确

(2) 测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线,在另一侧插入大头针挡住前面的A,B大头针的像来确定C,同样插入大头针D挡住前面的A,B,C大头针的像,C和D确定了离开玻璃的出射光线,利用入射点和出射点的连线来确定折射光线,作出法线,用量角器量出入射角 和折射角 ,从而利用折射定律 确定玻璃的折射率.

C(1) 根据玻尔的原子跃迁公式 可知,两个能级间的能量差值越大,辐射光的波长越短,从图中可看出,能量差值最大的是 ,辐射光的波长 最短,能量差值最小的是 ,辐射光的波长 最长,所以谱线从左向右的波长依次增大的是 ,C正确.

(2) 本题考查核反应方程式的书写以及比结合能的计算,意在考查考生的理解能力.难度较小.

【知识拓展】

对温度的微观解释及温度和压强的关系的理解应注意:(1)温度是分子平均动能的标志;(2)温度升高,绝大多数分子的速率增大,不表示所有分子的速率都增大.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大
  • B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大
  • C.若a光照射某金属表面能发生光电效应,b光也一定能
  • D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大
【正确答案】
ACD
【命题立意】

本题考查了全反射、波速与折射率的关系、光电效应及双缝干涉等光学知识,难度中等.

【解题思路】

光与 光在玻璃砖曲面上的入射角相同,而 光发生全反射,说明玻璃砖对 光的折射率大,即 ,由 可知,在同种均匀介质中传播, 光的速度大,A正确;当 两种光线以相同的入射角从空气射入水中,由于 光折射率大,偏折程度大,更靠近法线,所以 光的折射角小.B错误;由 可得 ,即 光子的能量小于 光子的能量.若 光能使某金属表面发生光电效应, 光也一定能,C正确;由 结合 可知 ,结合双缝干涉条纹间距公式 可知, 光的相邻亮条纹间距更大,D正确.

【题眼】

根据相同的入射角情况下b光能发生全反射而a光不能,从而得出两束光的折射率关系、频率关系及波长关系,这是解决此题目的关键.

【知识拓展】

不同色光在同一介质中,若 ,可对应得出结论

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.甲为紫光的干涉图样
  • B.乙为紫光的干涉图样
  • C.丙为红光的干涉图样
  • D.丁为红光的干涉图样
【正确答案】
B
【命题立意】

本题考查对光的干涉和衍射现象的理解和识记能力.难度较小.

【解题思路】

由于红光的波长大于紫光波长,所以干涉条纹较宽的为红光,衍射条纹中央亮条纹较宽的为红光.甲为红光的干涉图样,乙为紫光的干涉图样;丙为红光的衍射图样,丁为紫光的衍射图样.B正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.改用红光作为入射光 
  • B.改用蓝光作为入射光
  • C.增大双缝到屏的距离 
  • D.增大双缝之间的距离
【正确答案】
AC
【命题立意】

本题借助双缝干涉实验考查了影响干涉条纹间距的因素,属于考纲中识记、应用层次.难度较小.

【解题思路】

由双缝干涉实验的干涉条纹间距 可知,欲增大干涉条纹的间距 ,可以增大双缝到屏的距离 ,减小双缝之间的距离 ,选项C正确,选项D错误;已知红光、黄光和蓝光的频率 依次增大,频率越小, 越大,选项A正确,选项B错误.

【题眼】

本题突破口有两点:(1)双缝干涉实验的干涉条纹间距公式.(2)色光的频率的大小关系.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.速度变慢,波长变短
  • B.速度不变,波长变短
  • C.频率增高,波长变长
  • D.频率不变,波长变长
【正确答案】
A
【命题立意】

本题考查了折射率及折射率与光速的关系.难度较小.

【解题思路】

光的频率由自身决定,与介质无关,C错误;设玻璃对此单色光的折射率为 ,则单色光由空气射入玻璃可得 ,结合 可知,波速减小,波长变短,A正确.

【题眼】

处理此类题目的关键是把握光从一种介质到另一种介质波速的变化,可以由 来分析,真空中折射率为 ,所以光在真空中的波速为

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【选做题】本题包括A、B、C三小题,请选定其中两小题,并在相应的答题区域内作答。若多做,则按A、B两小题评分。

A. [选修3-3](12分)

一种海浪发电机的气室如图所示。工作时,活塞随海浪上升或下降,改变气室中空气的压强,从而驱动进气阀门和出气阀门打开或关闭。气室先后经历吸入、压缩和排出空气的过程,推动出气口处的装置发电。气室中的空气可视为理想气体。

(1)下列对理想气体的理解,正确的有        

A. 理想气体实际上并不存在,只是一种理想模型

B. 只要气体压强不是很高就可视为理想气体

C. 一定质量的某种理想气体的内能与温度、体积都有关

D. 在任何温度、任何压强下,理想气体都遵循气体实验定律

(2)压缩过程中,两个阀门均关闭。若此过程中,气室中的气体与外界无热量交换,内能增加了 ,则该气体的分子平均动能              (选填“增大”、“减小”或“不变”),活塞对该气体所做的功              (选填“大于”、“小于”或“等于”) 

(3)上述过程中,气体刚被压缩时的温度为27℃,体积为 ,压强为1个标准大气压。已知 气体在1个标准大气压、0℃时的体积为22. 4 L,阿伏加德罗常数  =  。计算此时气室中气体的分子数。(计算结果保留一位有效数字)

B. [选修3-4](12分)

(1)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到题12B-1(甲)图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如题12B-1(乙)图所示。他改变的实验条件可能是        

A. 减小光源到单缝的距离

B. 减小双缝之间的距离

C. 减小双缝到光屏之间的距离

D. 换用频率更高的单色光源

(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下秒表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正。

(3)Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图见题12B-2图。一束光以入射角i从 点入射,经过折射和反射后从 点出射。设鳞片的折射率为 厚度为 ,两片之间空气层厚度为 。取光在空气中的速度为 ,求光从 所需的时间

C. [选修3-5](12分)

(1)已知钙和钾的截止频率分别为 ,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的       

A. 波长                  B. 频率                C. 能量                D. 动量

(2)氡222是一种天然放射性气体,被吸入后,会对人的呼吸系统造成辐射损伤。它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一。其衰变方程是   。已知 的半衰期约为3. 8天,则约经过       天,16g的 衰变后还剩1g。

(3)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,  两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16。分离速度是指碰撞后 的速度,接近速度是指碰撞前 的速度。若上述过程是质量为2m的玻璃球 以速度 碰撞质量为m的静止玻璃球 ,且为对心碰撞,求碰撞后 的速度大小。

【正确答案】
A.(1)AD    (2)增大   等于  (3) 

B.(1)B   (2)①应在摆球通过平衡位置时开始计时;②应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期的测量值。(或在单摆振动稳定后开始计时)

(3)见视频解析

C.(1)A (2)   (或  ) 15.2    (3)    

【命题立意】
B(1):考查光的双缝干涉 C(1):考查光电效应
【解题思路】
B(1):为双缝到屏的距离

减小 ,则 减小。 为双缝间距,增大

增大。换用 更高的,由 ,则 变小,

减小。由图像得 增大,只有B对。

C(1):截止频率

【易错分析】
B(1):明确影响条纹间距的因素。 C(1):几个物理量之间的关系。
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂

首页上一页下一页末页1/2转到Go

分享到:

相关知识点