第4講 光的波動(dòng)性 電磁波 相對(duì)論(實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng))A組基礎(chǔ)過(guò)關(guān)1.(多選)(2018重慶巴蜀中學(xué)第三次月考)下列說(shuō)法中正確的有()A.不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),觀察者觀察到的光速是不變的B.水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象C.在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的色散現(xiàn)象D.聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng),觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率E.未見(jiàn)其人先聞其聲,是因?yàn)槁暡úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng),容易發(fā)生衍射現(xiàn)象答案ABE根據(jù)相對(duì)論原理可知,不管光源與觀察者是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),觀察者觀察到的光速是不變的,A正確;水面上的油膜呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象,B正確;在光導(dǎo)纖維束內(nèi)傳送圖像是利用光的全反射原理,C錯(cuò)誤;聲源向靜止的觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),產(chǎn)生多普勒效應(yīng),則觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率,D錯(cuò)誤;未見(jiàn)其人先聞其聲屬于聲波的衍射,是因?yàn)槁暡úㄩL(zhǎng)較長(zhǎng),容易發(fā)生衍射現(xiàn)象,E正確。2.在五彩繽紛的大自然中,我們常常會(huì)見(jiàn)到一些彩色光的現(xiàn)象,下列現(xiàn)象中屬于光的衍射的是()A.灑水車(chē)噴出的水珠在陽(yáng)光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象B.小孩兒吹出的肥皂泡在陽(yáng)光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象C.雨后天晴馬路上的油膜在陽(yáng)光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象D.用游標(biāo)卡尺兩測(cè)量爪的狹縫觀察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象答案DA是光的色散現(xiàn)象,D是光的衍射現(xiàn)象,B、C是干涉現(xiàn)象。3.一束白光在真空中通過(guò)雙縫后在屏上觀察到的干涉條紋,除中央白色亮條紋外,兩側(cè)還有彩色條紋,其原因是()A.各色光的波長(zhǎng)不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同B.各色光的速度不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同C.各色光的強(qiáng)度不同,因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋的間距不同D.上述說(shuō)法都不正確答案A白光包含各種顏色的光,它們的波長(zhǎng)不同,在相同條件下做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),它們的干涉條紋間距不同,所以在中央亮條紋兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋,A正確。4.(多選)2017課標(biāo),34(1),5分在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是()A.改用紅色激光B.改用藍(lán)色激光C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)答案ACD本題考查雙縫干涉,考查學(xué)生的理解能力。由相鄰兩亮條紋間距x=Ld可知,若要增大兩相鄰亮條紋的間距,應(yīng)增大雙縫與光屏間距離L、減小雙縫間距d或增大照射光波長(zhǎng),而紅>綠>藍(lán),故選項(xiàng)A、C、D正確。5.(多選)(2018山東萊蕪月考)如圖所示,偏振片P的透振方向(用帶有箭頭的實(shí)線(xiàn)表示)為豎直方向。下列四種入射光束中,能在P的另一側(cè)觀察到透射光的是()A.太陽(yáng)光B.沿豎直方向振動(dòng)的光C.沿水平方向振動(dòng)的光D.沿與豎直方向成45°角方向振動(dòng)的光答案ABD偏振片只讓沿某一方向振動(dòng)的光通過(guò),當(dāng)偏振片的透振方向與光的振動(dòng)方向不同時(shí),透射光的強(qiáng)度不同,它們平行時(shí)最強(qiáng),而垂直時(shí)最弱(沒(méi)有透射光)。太陽(yáng)光是自然光,光波在垂直于光的傳播方向的平面內(nèi)沿任意方向振動(dòng),所以在P的另一側(cè)能觀察到透射光;沿豎直方向振動(dòng)的光,振動(dòng)方向與偏振片的透振方向相同,可以看到透射光;沿水平方向振動(dòng)的光,其振動(dòng)方向與透振方向垂直,看不到透射光;沿與豎直方向成45°角方向振動(dòng)的光,其振動(dòng)方向與透振方向不垂直,仍可看到透射光。6.讓太陽(yáng)光垂直照射一塊遮光板,板上有一個(gè)可以自由收縮的三角形孔,當(dāng)此三角形孔緩慢縮小直至完全閉合時(shí),在孔后的屏上將先后出現(xiàn)()A.由大變小的三角形光斑,直至光斑消失B.由大變小的三角形光斑、明暗相間的彩色條紋,直至條紋消失C.由大變小的三角形光斑、明暗相間的條紋,直至黑白色條紋消失D.由大變小的三角形光斑、圓形光斑、明暗相間的彩色條紋,直至條紋消失答案D當(dāng)孔足夠大時(shí),光沿直線(xiàn)傳播,所以屏上首先出現(xiàn)的是三角形光斑,之后隨著孔的縮小,出現(xiàn)小孔成像,成的是太陽(yáng)的像,故為圓形光斑,隨著孔的進(jìn)一步縮小,當(dāng)尺寸與光波波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí),出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋,最后隨孔的閉合而全部消失,所以只有D正確。7.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,一鈉燈發(fā)出的波長(zhǎng)為589nm的光,在距雙縫1.00m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩明紋中心間距為0.350cm,則雙縫的間距為()A.2.06×10-7mB.2.06×10-4mC.1.68×10-4mD.1.68×10-3m答案C由x=ld可得雙縫間距d=lx·=1.00×589×10-90.350×10-2m=1.68×10-4m,選項(xiàng)C正確。8.(多選)奶粉的碳水化合物(糖)含量是一個(gè)重要指標(biāo),可以用“旋光法”來(lái)測(cè)得糖溶液的濃度,從而鑒定含糖量,偏振光通過(guò)糖溶液后,偏振方向會(huì)相對(duì)于傳播方向向左或向右旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,這一角度稱(chēng)為“旋光度”,的值只與糖溶液的濃度有關(guān)。將的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較,就能確定被測(cè)樣品中的含糖量。如圖所示,S是自然光源,A、B是偏振片,轉(zhuǎn)動(dòng)B,使到達(dá)O處的光最強(qiáng),然后將被測(cè)樣品P置于A、B之間,則下列說(shuō)法中正確的是()A.到達(dá)O處光的強(qiáng)度會(huì)明顯減弱B.到達(dá)O處光的強(qiáng)度不會(huì)明顯減弱C.將偏振片B轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,使得O處光強(qiáng)度最大,偏振片B轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于D.將偏振片A轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,使得O處光強(qiáng)度最大,偏振片A轉(zhuǎn)過(guò)的角度等于答案ACD由題知,轉(zhuǎn)動(dòng)B使到達(dá)O處的光最強(qiáng),則A、B的偏振方向必相同,若在A、B間放入待檢糖溶液,因糖溶液對(duì)偏振光有旋光效應(yīng),使來(lái)自A的偏振光經(jīng)過(guò)樣品后,偏振方向發(fā)生改變,則到達(dá)O處的光強(qiáng)度會(huì)明顯減弱,若適當(dāng)把A或B旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,可以使偏振光恰好通過(guò)B后,到達(dá)O處的光強(qiáng)度最大,而旋轉(zhuǎn)的角度就是,故選A、C、D。9.(多選)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,綠光通過(guò)單縫S后,投射到具有雙縫的擋板上,雙縫S1和S2與單縫的距離相等,光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等,P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光,討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是()A.O點(diǎn)是紅光的亮條紋B.O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋C.紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方D.藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方E.藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的下方答案ACEO點(diǎn)處波程差為零,對(duì)于任何光都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),均為亮條紋,A正確,B錯(cuò)誤;紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng),藍(lán)光的波長(zhǎng)較短,根據(jù)x=ld可知,C、E正確,D錯(cuò)誤。10.如圖所示,市場(chǎng)上有種燈具俗稱(chēng)“冷光燈”,用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低,從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂),這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線(xiàn)。以表示紅外線(xiàn)的波長(zhǎng),則所鍍薄膜的最小厚度應(yīng)為()A.18B.14C.12D.答案B紅外線(xiàn)最顯著的特點(diǎn)之一就是熱效應(yīng),當(dāng)光照射物體時(shí),一般都伴隨著大量的紅外線(xiàn)。在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(相當(dāng)于增透膜),當(dāng)增透膜最小厚度等于紅外線(xiàn)在其中傳播的波長(zhǎng)的14時(shí),燈泡發(fā)出的紅外線(xiàn)射到增透膜后,從增透膜的前后表面反射回來(lái)的兩束紅外線(xiàn)發(fā)生干涉,相互抵消,使反射的紅外線(xiàn)強(qiáng)度減弱,從而達(dá)到“冷光”效果。11.(多選)如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱(chēng)為牛頓環(huán),以下說(shuō)法正確的是()A.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓腄.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓拇鸢窤C由于在凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面,故A正確,B錯(cuò)誤;由于凸透鏡的下表面是圓弧面,所以形成的薄膜厚度不是均勻變化的,形成不等間距的干涉條紋,故C正確,D錯(cuò)誤。12.2017年11月10日上午,空軍發(fā)言人表示,我國(guó)制造的首款具有“隱身能力”和強(qiáng)大攻擊力的第五代作戰(zhàn)飛機(jī)“殲-20”(如圖)列裝部隊(duì)后,已經(jīng)開(kāi)展編隊(duì)訓(xùn)練。隱形飛機(jī)的原理是:在飛機(jī)研制過(guò)程中設(shè)法降低其可探測(cè)性,使之不易被敵方發(fā)現(xiàn)、跟蹤和攻擊。根據(jù)你所學(xué)的物理知識(shí),判斷下列說(shuō)法中正確的是()A.運(yùn)用隱蔽色涂層,無(wú)論距你多近,即使你拿望遠(yuǎn)鏡也不能看到它B.使用能吸收雷達(dá)電磁波的材料,在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱,很難被發(fā)現(xiàn)C.使用吸收雷達(dá)電磁波涂層后,傳播到復(fù)合金屬機(jī)翼上的電磁波在機(jī)翼上不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D.主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣尾管等因?yàn)楦邷厝菀桩a(chǎn)生紫外線(xiàn)輻射的部位采取隔熱、降溫等措施,使其不易被對(duì)方發(fā)現(xiàn)答案B隱形飛機(jī)的原理是在飛機(jī)制造過(guò)程中使用能吸收雷達(dá)電磁波的材料,使反射的雷達(dá)電磁波很弱,在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱,飛機(jī)在雷達(dá)屏幕上很難被發(fā)現(xiàn),故只有B正確。B組能力提升13.在“觀察光的干涉現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,將兩片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫;按如圖所示的方法,讓激光束通過(guò)自制的雙縫,觀察在光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象。(1)保持縫到光屏的距離不變,換用不同間隙的雙縫,雙縫的間隙越小,屏上明暗相間的條紋間距(填“越大”或“越小”)。 (2)保持雙縫的間隙不變,光屏到縫的距離越大,屏上明暗相間的條紋間距(填“越大”或“越小”)。 (3)在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件下,用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)用藍(lán)色光做實(shí)驗(yàn)在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)(填“大”或“小”)。 (4)在該實(shí)驗(yàn)中,若所用激光的波長(zhǎng)為5.300×10-7m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為1.855×10-6m,則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是(填“亮條紋”或“暗條紋”) 答案(1)越大(2)越大(3)小(4)暗條紋解析(1)由x=ld可知雙縫間隙d越小,屏上明暗相間的條紋間距x越大。(2)由x=ld可知,光屏到縫的距離l越大,明暗相間的條紋間距x越大。(3)由x=ld可知,因藍(lán)色光的波長(zhǎng)比紅色光的波長(zhǎng)短,故用藍(lán)色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)小。(4)屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為所用激光的波長(zhǎng)的3.5倍,所以P點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)暗條紋。14.用某一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間距離為0.25mm,在距離雙縫為1.2m處的光屏上,測(cè)得5條亮紋間的距離為7.5mm。(1)求這種單色光的波長(zhǎng);(2)若用這種單色光照射到增透膜上,已知增透膜對(duì)這種光的折射率為1.3,則增透膜的厚度應(yīng)取多少?答案(1)3.9×10-7m(2)7.5×10-8m解析(1)根據(jù)公式x=ld得=dlx由題意知x=xn-1又l=1.2m,d=0.25×10-3m所以=dlx=0.25×10-3×7.5×10-31.2×4m=3.9×10-7m。(2)根據(jù)公式n=cv,c=f,v='f知n='則'=n=3.9×10-71.3m=3.0×10-7m故增透膜厚度d=14'=7.5×10-8m。8