第4講 光的波動性 電磁波和相對論（實驗：用雙縫干涉測光的波長）課時作業(yè)單獨成冊方便使用一、選擇題1在狹義相對論中，下列說法正確的是()A所有慣性系中基本規(guī)律都是等價的B在真空中，光的速度與光的頻率、光源的運動狀態(tài)無關C在不同慣性系中，光在真空中沿不同方向傳播速度不相同D質量、長度、時間的測量結果不隨物體與觀察者的相對狀態(tài)的改變而改變E時間與物體的運動狀態(tài)有關解析：根據(jù)相對論的觀點：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的；且在一切慣性系中，光在真空中的傳播速度都相等；質量、長度、時間的測量結果會隨物體與觀察者的相對狀態(tài)的改變而改變，故選項A、B正確，C、D錯誤在狹義相對論中，時間與物體的運動狀態(tài)有關，E正確答案：ABE2在五彩繽紛的大自然中，我們常常會見到一些彩色光的現(xiàn)象，下列現(xiàn)象中屬于光的干涉的是()A灑水車噴出的水珠在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象B小孩兒吹出的肥皂泡在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象C雨后天晴馬路上油膜在陽光照耀下出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象D用游標卡尺兩測量爪的狹縫觀察日光燈的燈光出現(xiàn)的彩色現(xiàn)象E實驗室用雙縫實驗得到的彩色條紋解析：A屬于光的色散現(xiàn)象；B、C屬于光的薄膜干涉現(xiàn)象；D屬于光的單縫衍射現(xiàn)象；E屬于光的雙縫干涉現(xiàn)象答案：BCE3關于下列光學現(xiàn)象，說法正確的是()A水中藍光的傳播速度比紅光快B光從空氣射入玻璃時不可能發(fā)生全反射C在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實際深度比看到的要深D分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗，用紅光時得到的條紋間距更寬E偏振現(xiàn)象說明光是縱波解析：在介質中，紅、橙、黃、綠、青、藍、紫各色光隨著頻率的增大，其折射率也增大，根據(jù)v知，水中藍光的傳播速度比紅光慢，選項A錯誤；光從光密介質射入光疏介質時，才可能發(fā)生全反射，光從空氣射入玻璃時，不會發(fā)生全反射，選項B正確；在岸邊觀察水中的魚，視深h，故視深h小于魚的實際深度h，選項C正確；藍光比紅光的波長短，由干涉條紋寬度x知，用紅光時得到的條紋間距比藍光的寬，選項D正確偏振現(xiàn)象說明光是橫波，選項E錯誤答案：BCD4.如圖所示，a、b兩束光以不同的入射角由介質射向空氣，結果折射角相同，下列說法正確的是()Ab在該介質中的折射率比a小B若用b做單縫衍射實驗，要比用a做中央亮條紋更寬C用a更易觀測到泊松亮斑D做雙縫干涉實驗時，用a光比用b光兩相鄰亮條紋中心的距離更大Eb光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析：設折射角為1，入射角為2，由題設條件知，1a1b，2a<2b，由n，知na>nb，A正確；因為na>nb，所以a<b，又x，故xa<xb，B正確，D錯誤；b光比a光更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，更容易觀測到泊松亮斑，C錯誤，E正確答案：ABE5下列說法中正確的是()A做簡諧運動的物體，其振動能量與振幅無關B全息照相的拍攝利用了光的干涉原理C真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，與光源和觀察者的運動無關D醫(yī)學上用激光作“光刀”來進行手術，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特點E機械波和電磁波都可以在真空中傳播解析：做簡諧運動的物體的振幅由振動能量決定，所以A項錯全息照相利用了光的干涉原理，B項正確根據(jù)愛因斯坦狹義相對論的光速不變原理，可知C項正確因為激光具有亮度高、能量大的特點，醫(yī)學上用其作“光刀”來進行手術，所以D項正確因為機械波傳播時需要介質，所以它不能在真空中傳播，E項錯誤答案：BCD6(2018河南百校聯(lián)盟聯(lián)考)下列說法正確的是()A在真空中傳播的電磁波，頻率越大，波長越短B讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，綠光形成的干涉條紋間距較大C光纖通信、全息照相及醫(yī)用纖維式內窺鏡都是利用了光的全反射原理D要確定雷達和目標的距離，需要直接測出電磁波從發(fā)射到被目標接收的時間E拍攝玻璃櫥窗內的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片，以減弱玻璃反射光的影響解析：在真空中傳播的不同頻率的電磁波，傳播速度均為c，由cf可知，頻率越大，波長越短，選項A正確；讓藍光和綠光通過同一雙縫干涉裝置，因綠光的波長大，因此綠光形成的干涉條紋間距較大，選項B正確；全息照相不是利用光的全反射原理，用的是光的干涉原理，選項C錯誤；雷達利用了電磁波的反射原理，雷達和目標的距離sct，需直接測出的是電磁波從發(fā)射到接收到反射回來電磁波的時間間隔t，選項D錯誤；加偏振片的作用是減弱玻璃反射光的影響，選項E正確答案：ABE7.我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑米波雷達發(fā)射無線電波的波長在110 m范圍內，則對該無線電波的判斷正確的是()A米波的頻率比厘米波頻率高B和機械波一樣須靠介質傳播C同光波一樣會發(fā)生反射現(xiàn)象D不可能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象解析：無線電波與光波均為電磁波，均能發(fā)生反射、干涉、衍射現(xiàn)象，故C對，D錯無線電波的傳播不需要介質，故B錯由cf可知，頻率與波長成反比，故A錯答案：C8一艘太空飛船靜止時的長度為30 m，它以0.6c(c為光速)的速度沿長度方向飛行越過地球，下列說法正確的是()A飛船上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mB地球上的觀測者測得該飛船的長度小于30 mC飛船上的觀測者測得地球上發(fā)來的光信號速度小于cD地球上的觀測者測得飛船上發(fā)來的光信號速度小于c解析：飛船上的觀察者相對飛船靜止，則他測得的是飛船的靜止長度，即為30 m，A項錯誤；地球上的觀測者看到飛船是運動的，根據(jù)長度的相對性得他看到飛船長度比靜止時的長度小，B項正確；根據(jù)光速不變原理得飛船上的觀測者和地球上的觀測者，觀測到的光信號速度均為c，C、D項錯誤答案：B9(2018河北衡水二中模擬)以下說法正確的是()A太陽能真空玻璃管采用鍍膜技術增加透射光，這是利用了光的干涉原理B在受迫振動中，驅動力的頻率不一定等于物體的固有頻率C拍攝玻璃櫥窗內的物品時，要在鏡頭前加裝一個偏振片以增加透射光的強度D宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過地球時，地球上的人觀察到飛船上的時鐘變快E液晶顯示器應用光的偏振制成解析：太陽能真空玻璃管采用鍍膜技術增加透射光，這是利用了光的干涉原理，選項A正確；在受迫振動中，驅動力的頻率不一定等于物體的固有頻率，只是在驅動力的頻率等于物體的固有頻率時會發(fā)生共振現(xiàn)象，選項B正確；拍攝玻璃櫥窗內的物品時，要在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光的強度，選項C錯誤；宇航員駕駛宇宙飛船以接近光速經(jīng)過地球時，根據(jù)時間的相對論，知時間間隔變長，地球上的人觀察到飛船上的時鐘變慢，故D錯誤；液晶顯示器應用光的偏振制成，選項E正確答案：ABE10下列說法中正確的是()A若兩列機械橫波相遇，在相遇區(qū)一定會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象B機械波在傳播過程中，沿傳播方向上，在任何相等時間內傳播相同的距離C光波在介質中傳播的速度與光的頻率有關D狹義相對論認為：一切物理規(guī)律在不同的慣性參考系中都是相同的E紫光的雙縫干涉條紋間距可能大于紅光雙縫干涉條紋間距解析：兩列頻率相同、相位差恒定的機械波相遇才會發(fā)生穩(wěn)定干涉，A錯誤；只有在同一種均勻介質中，波才勻速傳播，傳播過程中，如果介質不均勻或介質發(fā)生改變，波速都要變化，B錯誤；光波在介質中傳播的速度與光的頻率有關，C正確；根據(jù)狹義相對論的內容可知D正確；在同一均勻介質中，紫光的波長小于紅光的波長，若應用同一實驗裝置，則紫光的雙縫干涉條紋間距小于紅光的雙縫干涉條紋間距，但如果在不同介質中，或用不同的實驗裝置進行實驗，則有可能會出現(xiàn)紫光的雙縫干涉條紋間距大于紅光的雙縫干涉條紋間距的情況，E正確答案：CDE11在以下各種說法中，正確的是()A機械波和電磁波本質上不相同，但它們都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象B橫波在傳播過程中，相鄰的波峰相繼通過同一質點所用的時間為一個周期C變化的電場一定產(chǎn)生變化的磁場；變化的磁場一定產(chǎn)生變化的電場D相對論認為：真空中的光速大小在不同慣性參考系中都是相同的E如果測量到來自遙遠星球上某些元素發(fā)出的光波波長比地球上這些元素靜止時發(fā)光的波長長，這說明該星球正在遠離我們而去解析：反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象是波的特性，A正確波動周期等于質點的振動周期，B正確均勻變化的電(磁)場產(chǎn)生恒定的磁(電)場，C錯由相對論可知，D正確在強引力場中時間變慢，光的頻率變小，波長變長，不能說明星球正遠離我們，所以E錯答案：ABD二、非選擇題12.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)為_mm，求得相鄰亮紋的間距x_mm；已知雙縫間距d2.0104m，測得雙縫到屏的距離l0.700 m，由計算公式_，求得所測紅光的波長為_mm.解析：題圖甲中螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0132.0 mm0.320 mm，所以最終讀數(shù)為2.320 mm；圖乙中螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為13.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0137.0 mm0.370 mm，所以最終讀數(shù)為13.870 mm，故x mm2.310 mm.由x可得x，解得2.310103 m6.6107 m6.6104 mm.答案：13.8702.310x6.610413奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一個重要指標，可以用“旋光法”來測量糖溶液的濃度，從而鑒定含糖量偏振光通過糖的水溶液后，偏振方向會相對于傳播方向向左或向右旋轉一個角度，這一角度稱為“旋光度”，的值只與糖溶液的濃度有關，將的測量值與標準值相比較，就能確定被測樣品的含糖量了如圖所示，S是自然光源，A、B是偏振片，轉動B，使到達O處的光最強，然后將被測樣品P置于A、B之間(1)偏振片A的作用是_(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種_(3)以下說法中正確的是_A到達O處光的強度會明顯減弱B到達O處光的強度不會明顯減弱C將偏振片B轉動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片B轉過的角度等于D將偏振片A轉動一個角度，使得O處光強度最強，偏振片A轉過的角度等于解析：(1)自然光源發(fā)出的光不是偏振光，但當自然光經(jīng)過偏振片后就變成了偏振光，因此偏振片A的作用是把自然光變成偏振光(2)偏振現(xiàn)象證明了光是一種橫波(3)因為A、B的透振方向一致，故A、B間不放糖溶液時，自然光通過偏振片A后變成偏振光，通過B后到O.當在A、B間加上糖溶液時，由于糖溶液的旋光作用，使通過A的偏振光的振動方向轉動了一定角度，使通過B到達O的光的強度不是最大，但當B轉過一個角度，恰好使透振方向與經(jīng)過糖溶液后的偏振光的振動方向一致時，O處光強又為最強，故B的旋轉角度即為糖溶液的旋光度若偏振片B不動而將A旋轉一個角度，再經(jīng)糖溶液旋光后光的振動方向恰與B的透振方向一致，則A轉過的角度也為，故選項A、C、D正確答案：(1)把自然光變成偏振光(2)橫波(3)ACD