資源簡介

專題39　　光的波動性　電磁波和相對論
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 雙縫干涉現象的理解與現象分析；薄膜干涉現象的理解與分析；光的衍射現象分析；光的偏振現象分析 【命題規律】近3年新高考卷對于本節內容考查共計14次，主要考查： （1）雙縫干涉、薄膜干涉現象的理解與分析； （2）光的衍射現象分析； （3）光的偏振現象分析； 【備考策略】熟練記憶并區分干涉現象圖樣與衍射現象圖樣的差別，掌握雙縫干涉條紋間距的計算方法；掌握薄膜干涉現象在生活中的應用； 【命題預測】本節內容較為簡單，一些簡單的物理現象的理解與分析，在高考題中往往以簡單題的形式出現，2024年的高考卷中出現，考生是必須要掌握的，不能丟分，需要考生牢記。
新高考 2023 重慶卷2題、北京卷2題、山東卷5題、江蘇卷6題、浙江卷15題
2022 天津卷7題、北京卷2題、浙江卷4題、山東卷10題
2021 福建卷5題、江蘇卷6題、湖北卷5題、山東卷7題、浙江卷16題
【導航窗口】
知識梳理
一、光的干涉、衍射和偏振 2
二、電磁波和相對論 2
考點突破
考點一　光的干涉現象 3
角度1：雙縫干涉現象分析 4
角度2：薄膜干涉現象分析 6
考點二　光的衍射和偏振現象 7
角度1：光的衍射現象分析 8
角度2：光的偏振現象分析 9
考點三　電磁波與相對論 10
角度1：電磁波 11
角度2：相對論 12
考點過關
【素質基礎練】 13
【能力提高練】 15
【高考通關練】 19
一、光的干涉、衍射和偏振
1．光的干涉
(1)定義：在兩列光波疊加的區域，某些區域相互加強，出現亮條紋，某些區域相互減弱，出現暗條紋，且加強區域和減弱區域相互間隔的現象．
(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定．
(3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋．
2．光的衍射
發生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象才會明顯．
3．光的偏振
(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光．
(3)偏振光的形成
①讓自然光通過偏振片形成偏振光．
②讓自然光在兩種介質的界面發生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光．
(4)光的偏振現象說明光是一種橫波．
二、電磁波和相對論
1．電磁場、電磁波、電磁波譜
(1)麥克斯韋電磁場理論
變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，變化的電場能夠在周圍空間產生磁場．
(2)電磁波
①電磁場在空間由近及遠的傳播，形成電磁波．
②電磁波的傳播不需要介質，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相同(都等于光速)．
③不同頻率的電磁波，在同一介質中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小．
④v＝λf，f是電磁波的頻率．
(3)電磁波的發射
①發射條件：開放電路和高頻振蕩信號，所以要對傳輸信號進行調制(調幅或調頻)．
②調制方式
a．調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變．
b．調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變．
(4)無線電波的接收
①當接收電路的固有頻率跟接收到無線電波的頻率相等時，激起的振蕩電流最強，這就是電諧振現象．
②使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧，能夠調諧的接收電路叫做調諧電路．
③從經過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程，叫做檢波．檢波是調制的逆過程，也叫做解調．
(5)電磁波譜：按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成譜叫做電磁波譜．
按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．
2．相對論
(1)狹義相對論的兩個基本假設
①狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的．
②光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速和光源、觀測者間的相對運動沒有關系．
(2)質速關系
①物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運動時的質量m與靜止時的質量m0之間有如下關系：
m＝.
②物體運動時的質量總要大于靜止時的質量m0.
(3)質能關系
用m表示物體的質量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝mc2.
考點一　光的干涉現象
1．雙縫干涉
(1)光能夠發生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調相同．
(2)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射雙縫時，形成的干涉條紋的特點：中央為白條紋，兩側為彩色條紋．
2．亮暗條紋的判斷方法
(1)如圖所示，光源S1、S2發出的光到屏上某點的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)時，光屏上出現亮條紋．
(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)時，光屏上出現暗條紋．
3．條紋間距：Δx＝λ，其中l是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是光波的波長．
4．薄膜干涉
(1)形成：如圖2所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．
(2)亮、暗條紋的判斷
①在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出現亮條紋．
②在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出現暗條紋．
(3)薄膜干涉的應用
干涉法檢查平面如圖3所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發生彎曲．
角度1：雙縫干涉現象分析
【典例1】（2023·重慶·統考高考真題）某實驗小組利用雙縫干涉實驗裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋，發現在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣，發現a光的折射角比b光的大，則（　　）
A．在空氣中傳播時，a光的波長比b光的大
B．在水中傳播時，a光的速度比b光的大
C．在水中傳播時，a光的頻率比b光的小
D．由水射向空氣時，a光的全反射臨界角比b光的小
【變式1】（2024·云南大理·云南省下關第一中學校聯考模擬預測）殲20是我國自主研制的第五代戰斗機，其優秀的性能受到全世界的關注。殲20光學著陸系統中用到了雙縫干涉的知識，如圖甲所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋；僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖丙所示。改變的實驗條件可能是（　　）

A．增大單縫和雙縫間的距離 B．減小雙縫之間的距離
C．減小雙縫到光屏的距離 D．將綠光換為紫光
【變式2】（2023·河北滄州·河北省吳橋中學校考模擬預測）某同學用如圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現象，狹縫、的寬度可調，狹縫到屏的距離為。用同一種單色光垂直照射狹縫，實驗中在屏上得到了如圖乙所示的圖樣。下列說法正確的是（　　）
A．當光通過狹縫時，只發生干涉現象不發生衍射現象
B．把光屏前移或后移，屏上將不能看到如圖乙所示的明暗相間的條紋
C．遮住一條狹縫，使另一條狹縫的寬度減小，其他條件不變，屏上中央亮條紋的寬度將增大
D．實驗中僅將紅光換成藍光，實驗得到的條紋間距增大
角度2：薄膜干涉現象分析
【典例2】（2023·山東·統考高考真題）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，下列說法正確的是（ ）

A．劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B．劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動
C．劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D．劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動
【變式1】（2024·河南信陽·信陽高中校考一模）如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板壓在另一個矩形平行玻璃板上，一側用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關于這些條紋的說法中正確的是（ ）

A．條紋與邊平行
B．乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷
C．如果用手用力捏右側三層，會發現條紋保持間距不變，整體向側移動
D．看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚
【變式2】（2022·浙江湖州·統考一模）將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放置能觀察到彩色條紋，如圖所示，則（　　）

A．這是光的衍射現象 B．這是光的偏振現象
C．這層肥皂膜上薄下厚，側截面為梯形 D．若用黃光照射將看到上疏下密的黃色橫條紋
考點二　光的衍射和偏振現象
1．對光的衍射的理解
(1)干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現象越明顯．在任何情況下都可以發生衍射現象，只是明顯與不明顯的差別．
(2)衍射現象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的．
2．單縫衍射與雙縫干涉的比較
單縫衍射 雙縫干涉
不同點 條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相等
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
3.光的干涉和衍射的本質
光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的．
4．光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較
類別 自然光(非偏振光) 偏振光
光的 來源 從普通光源發出的光 自然光通過起偏器后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿特定方向
角度1：光的衍射現象分析
【典例3】（多選）（2022·天津·高考真題）不同波長的電磁波具有不同的特性，在科研、生產和生活中有廣泛的應用。a、b兩單色光在電磁波譜中的位置如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．若a、b光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大
B．若a、b光分別照射同一小孔發生衍射，a光的衍射現象更明顯
C．若a、b光分別照射同一光電管發生光電效應，a光的遏止電壓高
D．若a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時，a光的干涉條紋間距大
【變式1】（2023·重慶萬州·重慶市萬州第二高級中學校聯考模擬預測）某研究性學習小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說法錯誤的是（ ）
A．甲圖屬于圓孔衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，后來泊松發現圓板中心的確有這個亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的
D．發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
【變式2】（多選）（2023·廣東梅州·統考三模）以下四幅圖中，圖甲為“共振曲線”，圖乙為“雙縫干涉”實驗，圖丙為“用干涉法檢測工件表面平整度”實驗，圖丁為“研究光的偏振現象”實驗，針對這四幅圖，下列說法中正確的是（　　）

A．由圖甲可知，驅動力頻率越大，能量越大，受迫振動的振動幅度越大
B．圖乙實驗中，若只將光源由藍色光改為綠色光，則兩相鄰亮條紋間距離增大
C．圖丙中，若將薄片向右移動，條紋間距將變小
D．圖丁中，當M固定不動，將N從圖示位置開始繞水平軸在豎直面內緩慢轉動的過程中，光屏P上光的亮度保持不變
角度2：光的偏振現象分析
【典例4】（江蘇·高考真題）如圖所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側。旋轉偏振片P， A、B 兩點光的強度變化情況是：（ ）
A．A、B 均不變 B．A、B 均有變化
C．A 不變，B有變化 D．A 有變化，B不變
【變式1】（2023·山東濟南·山東師范大學附中校考模擬預測）關于以下四個示意圖，下列說法正確的是（　　）

A．甲圖為雙縫干涉示意圖，可以用白熾燈直接照射雙縫，在屏上可以得到等寬、等亮的干涉條紋
B．圖乙所示用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到的明暗相間的干涉條紋，該區域薄膜厚度一定沿x軸正方向逐漸變厚
C．丙圖為肥皂泡薄膜干涉示意圖，將框架順時針旋轉90°，條紋不會跟著順時針旋轉90°
D．圖丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
【變式2】（2024·浙江·校聯考模擬預測）關于以下四幅圖片，說法正確的是（ ）

A．甲圖是電子的干涉圖樣，如果電子是一個一個發射的，仍能得到干涉圖樣
B．乙圖是粒子散射的實驗裝置，當帶熒光屏的顯微鏡放在D位置時，熒光屏上觀察到大量閃光
C．丙圖是花粉微粒在液體中運動位置的連線，說明花粉中的分子在做無規則熱運動
D．丁圖是觀察自然光的偏振現象實驗，將偏振片以光線為軸旋轉任意角度，屏亮度不變
考點三　電磁波與相對論
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
2．對電磁波的理解
(1)電磁波是橫波．電磁波的電場、磁場、傳播方向三者兩兩垂直，如圖8所示．
圖8
(2)電磁波與機械波的比較
名稱 項目　　 電磁波 機械波
產生 由周期性變化的電場、磁場產生 由質點(波源)的振動產生
波的特點 橫波 縱波或橫波
波速 在真空中等于光速c＝3×108 m/s 在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340 m/s)
是否需要介質 不需要介質(在真空中仍可傳播) 必須有介質(真空中不能傳播)
能量傳播 電磁能 機械能
角度1：電磁波
【典例5】（2023·浙江·校聯考模擬預測）如圖所示為一種新型的發令槍，由閃光發令元件，模擬槍聲電路，同步控制電路，揚聲器及電源等電子元部件組成。發令裁判扣動扳機，發令槍同時發出清晰的激光信號和聲音信號，可以很好取代傳統發令槍產生的煙霧污染，由以上信息可以判斷（　　）

A．計時裁判聽到槍聲后立即按下計時表
B．揚聲器的工作原理是將聲音信號轉換成電信號
C．發令槍產生的光信號和聲信號的信息載體都是橫波
D．發令槍傳遞信息的過程也是能量傳遞的過程
【變式1】（2023·湖南邵陽·統考模擬預測）二十世紀中葉以后，移動電話得到了快速發展，到目前為止，我們可以通過移動電話機上網購物、玩游戲、刷抖音、查資料等等，給我們人類的生活帶來了便捷與歡樂。有關移動電話的下列說法錯誤的是（　　）
A．移動電話既能發射電磁波，也能接收電磁波
B．移動電話只能發射電磁波，不能接收電磁波
C．移動電話不僅能利用電磁波傳遞聲音，也能傳遞圖像
D．在加油站一般禁止利用移動電話打電話
【變式2】（2023·四川綿陽·統考模擬預測）下列說法正確的是（　　）
A．麥克斯韋總結前人的結果，提出了系統的電磁理論
B．用相機拍攝水中的魚時，可通過鏡頭表面的增透膜，以減弱水面反射光的影響
C．凡是做變速運動的電荷都會在空間中產生電磁波，所以人們周圍到處是地磁波
D．因為光也是一種電磁波，所以電磁波可以通過光纜傳輸，但不能通過電纜傳播
E．德國科學家赫茲首次用實驗證實了電磁波的存在
角度2：相對論
【典例6】（2023·江蘇南京·模擬預測）已知μ子低速運動時的平均壽命是3.0微秒，當μ子以高速飛行時，μ子壽命明顯變長，可以用來解釋這一現象的理論是（　　）
A．相對論 B．黑體輻射 C．原子核衰變 D．物質波
【變式1】（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級中學校聯考三模）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度和朝相反方向飛行的飛行器中，且，A觀察者認為走得最快的時鐘是（　　）
A．A時鐘 B．B時鐘 C．C時鐘 D．無法確定
【變式2】（2019·江蘇南京·統考二模）如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v（v接近光速c）。地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離 （選填“大于”、“等于”或“小于”）L。當B向A發出一光信號，A測得該信號的速度為 。
考點過關
【素質基礎練】
一、單選題
1．（2023·廣東揭陽·惠來縣第一中學校考三模）下列說法正確的是（　　）

A．圖甲表示聲源遠離觀察者時，觀察者接收到的聲音頻率增大
B．圖乙光導纖維利用光的全反射現象傳遞信息時外套的折射率比內芯的大
C．圖丙檢驗工件平整度的操作中，通過干涉條紋可推斷出P為凸處、Q為凹處
D．圖丁為光照射到不透明圓盤上，在圓盤后得到的衍射圖樣
2．（2023·江蘇鎮江·統考三模）如圖所示，某種光盤利用“凹槽”、“平面”記錄信息，激光照射到“凹槽”會產生極小反射光強，下列說法正確的是（　　）

A．“凹槽”產生極小光強是由于衍射現象形成 B．“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同
C．激光在介質中的波長可能為“凹槽”深度的3倍 D．“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同
3．（2023·江蘇徐州·校考模擬預測）下列說法錯誤的是（　　）
A．利用電容傳感器可制成麥克風 B．物體受合外力越大，則動量變化越快
C．利用紅外傳感器可制成商場的自動門 D．牛頓運動定律不適用，則動量守恒定律也不適用
4．（2023·山東·統考二模）在一塊平板玻璃上放置一如圖所示的薄透鏡，在兩者之間形成空氣膜，現讓單色光豎直射向薄透鏡，在薄透鏡上方向下觀察，觀察到的現象是（　　）

A．只能看到同顏色的平行反射光
B．平行、等間距的明暗相間的直干涉條紋
C．同心、內密外疏的明暗相間的圓環狀干涉條紋
D．若薄透鏡的高度h不變僅增大半徑R，則相鄰條紋的間距變大
5．（2023·江蘇南京·南京師大附中校考模擬預測）如圖，觀看3D電影時需要佩戴特殊的眼鏡才能看見清晰、立體的畫面，該現象屬于（　　）

A．光的偏振 B．光的衍射 C．光的干涉 D．光的全反射
6．（2023·湖北·模擬預測）如圖所示，以下關于光學知識的敘述中，錯誤的是（　　）

A．甲圖是著名的泊松亮斑圖案，這是光波的衍射現象
B．乙圖可用激光監控抽制高強度纖維細絲的粗細，應用的是光的干涉原理
C．丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的干涉原理
D．丁圖是醫學上的內窺鏡，其核心部件光導纖維能傳輸光像信號，是利用了光的全反射
7．（2023·江蘇蘇州·統考三模）自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉條紋，而窗戶玻璃的前后表面反射光則不能形成干涉條紋，這是由于經窗戶玻璃前后表面反射的同種色光疊加時（　　）
A．頻率差不恒定 B．波長差不恒定 C．相位差不恒定 D．光速差不恒定
8．（2023·山東濰坊·統考三模）關于下列圖片所示的現象或解釋，說法正確的是（　　）

A．甲圖中光學鏡頭上的增透膜利用的是光的衍射現象
B．乙圖為單縫衍射，若僅減弱單色光的強度，中央亮紋變窄
C．丙圖中的“泊松亮斑”，是小圓孔衍射形成的圖樣
D．丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影，說明光是橫波
9．（多選）（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）許多光學現象在科學技術上得到了應用，以下對一些應用的解釋，正確的是（　　）
A．紫外驗鈔機利用的是紫外線的化學作用
B．X光透視利用的是光的穿透作用
C．工業上的金屬探傷利用的是γ射線具有極強的穿透能力
D．紅外遙感技術利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點
10．（多選）（2023·浙江·校聯考模擬預測）下列說法正確的是（　　）

A．圖甲浸在水中的筷子產生了側移，而且變粗了，是因為光發生了全反射
B．圖乙為泊松亮斑，這個現象證明了光具有波動性
C．對比圖丙和圖丁兩張照片，可知拍攝圖丁時相機前可能安裝了偏振濾光片
D．物體在以接近光速運動時所遵從的規律，有些是與牛頓力學的結論不相同的
【能力提高練】
1．（2023·浙江金華·模擬預測）義烏某中學學生用圖甲裝置進行趣味實驗，其原理如圖乙所示，在一塊平板玻璃上放置一平薄凸透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結果在上方觀察到如圖丙所示的同心、內疏外密的圓環狀干涉條紋，稱為牛頓環，現將a、b兩束單色光分別進行實驗，結果發現同等條件下a光的圓環狀干涉條紋平均間距大于b光的間距。下列說法錯誤的一項是（　　）

A．分別用a、b兩束光照射同一光電管陰極時，如果都能發生光電效應，則a光的遏止電壓更大
B．如果a、b兩束光是由處在同一激發態的原子躍遷到i態和ii態時產生的，則i態能級能量更大
C．將a、b兩束光入射同一單縫衍射裝置上，a光對應的中央亮紋的間距更大
D．a光光子動量小于b光光子動量
2．（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級中學校聯考三模）單縫衍射圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫到屏的距離的關系和雙縫干涉的條紋寬度關系類似；利用單縫衍射實驗可以測量金屬的線膨脹系數，線膨脹系數是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所示，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直狹縫，激光通過狹縫在光屏上形成衍射圖樣，在激光波長已知的情況下，通過測量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及變化，進而計算出金屬的線膨脹系數。（　　）

A．激光波長越短，其他實驗條件不變，中央亮條紋寬度越寬
B．相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋寬度越窄
C．相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大
D．狹縫到光屏距離越大，其他實驗條件相同，測得的線膨脹系數越大
3．（2023·福建福州·校考模擬預測）在物理學發展的進程中，人們通過對某些重要物理實驗的深入觀察和研究，獲得正確的理論認識。下列說法中正確的是（　　）

A．A圖中干涉條紋寬度與單縫到雙縫的距離有關
B．B圖的實驗證明了光具有波動性
C．C圖發射電路中可以用恒定的電場產生電磁波
D．盧瑟福利用D圖的實驗發現原子具有核式結構
4．（2023·山東青島·統考二模）某同學在研究光的衍射現象時，用a、b兩種單色光照射同一單縫，在光屏上分別觀察到如圖甲、乙所示的衍射圖樣。關于a、b兩種單色光，下列說法正確的是（　　）
A．在水中傳播時，b光波長較大
B．在水中傳播時，b光的傳播速度較大
C．經同一雙縫干涉裝置發生干涉，a光的干涉條紋間距較小
D．若用a光照射鉀金屬能發生光電效應，則用b光照射也能發生光電效應
5．（2023·山東濟南·統考三模）用a、b兩束單色可見光分別照射同一單縫衍射裝置，在同一屏幕上得到如圖甲（a光）和圖乙（b光）所示的圖樣，下列說法正確的是（　　）
A．在同一介質中，a光的波長大于b光的波長
B．在同一介質中，a光的光速小于b光的光速
C．以相同的人射角從空氣斜射入水中，a光的折射角小
D．若用b光照射某金屬有光電子逸出，則用a光照射該金屬也一定有光電子逸出
6．（2023·天津南開·南開中學校考模擬預測）關于甲、乙、丙、丁四個實驗，以下說法正確的是（　　）

A．四個實驗產生的條紋均為干涉條紋
B．甲、乙兩實驗產生的條紋均為等距條紋
C．丙實驗中，產生的條紋間距越大，該光的頻率越大
D．丁實驗中，適當減小單縫的寬度，中央條紋會變寬
7．（多選）（2023·湖北·模擬預測）在光的特性研究中，下列實驗現象和原理的說法正確的是（　　）

A．圖甲是一束復色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度
B．圖乙是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當入射角i逐漸增大到某一值（入射角i<90°）后不會再有光線從bb′面射出
C．圖丙是雙縫干涉示意圖，照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數倍，P點處一定是暗條紋
D．圖丁是用干涉法檢測工件表面平滑程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是向下凹的
8．（多選）（2023·福建廈門·廈門一中校考一模）關于下列四幅圖的說法正確的是（　　）

A．圖甲中，使擺球A先擺動，擺球B、C接著擺動起來，B擺的振動周期最大
B．圖乙為某金屬在光的照射下，光電子最大初動能與入射光頻率的關系圖像。若用頻率分別為和的兩種單色光同時照射該金屬，能使該金屬發生光電效應
C．圖丙是一束復色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a光束在水珠中傳播的速度一定大于b光束在水珠中傳播的速度
D．圖丁所示為雙縫干涉示意圖，擋板到屏的間距越大，相鄰亮條紋間距越大
9．（2023·天津西青·天津市西青區楊柳青第一中學校考模擬預測）圖甲是用光的干涉法檢測物體表面平整程度的裝置，其中M為標準板，N為水平放置的待檢測物體，入射光豎直向下照射，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說法正確的是（　　）

A．入射光的波長越長，干涉條紋的條數越少
B．MN之間墊塊的高度越高，干涉條紋的條數越少
C．P點所對應待檢測物的表面相對Q點所對應待檢測物的表面是凸起的
D．P點所對應待檢測物的表面相對Q點所對應待檢測物的表面是凹下的
10．（2023·浙江杭州·校聯考二模）如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個矩形平行玻璃板上，BC一側用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關于這些條紋的說法中正確的是（　　）

A．條紋與AD邊平行
B．看到的條紋是由薄玻璃板ABCD的上下兩個界面的反射光疊加而成的
C．如果用手用力捏右側三層，會發現條紋保持間距不變，整體向AD側移動
D．看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚
【高考通關練】
1．（2023·北京·統考高考真題）陽光下的肥皂膜呈現彩色條紋，這種現象屬于光的（ ）
A．偏振現象 B．衍射現象 C．干涉現象 D．全反射現象
2．（2023·江蘇·統考高考真題）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。則雙縫間的距離變為原來的（ ）

A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
3．（2022·北京·高考真題）下列現象能說明光是橫波的是（ ）
A．光的衍射現象 B．光的折射現象
C．光的偏振現象 D．光的干涉現象
4．（多選）（2023·浙江·高考真題）氫原子從高能級向低能級躍遷時，會產生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。氫原子從能級6躍遷到能級2產生可見光I，從能級3躍遷到能級2產生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究兩種光的干涉現象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實驗裝置，都能產生光電效應。下列說法正確的是（　　）
A．圖1中的對應的是Ⅰ
B．圖2中的干涉條紋對應的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量
D．P向a移動，電流表示數為零時Ⅰ對應的電壓表示數比Ⅱ的大
5．（多選）（2022·山東·統考高考真題）某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現象，狹縫，的寬度可調，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（　　）
A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發生了衍射
B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大
C．照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大
D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數倍，P點處一定是暗條紋
21世紀教育網(www.21cnjy.com)專題39　　光的波動性　電磁波和相對論
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 雙縫干涉現象的理解與現象分析；薄膜干涉現象的理解與分析；光的衍射現象分析；光的偏振現象分析 【命題規律】近3年新高考卷對于本節內容考查共計14次，主要考查： （1）雙縫干涉、薄膜干涉現象的理解與分析； （2）光的衍射現象分析； （3）光的偏振現象分析； 【備考策略】熟練記憶并區分干涉現象圖樣與衍射現象圖樣的差別，掌握雙縫干涉條紋間距的計算方法；掌握薄膜干涉現象在生活中的應用； 【命題預測】本節內容較為簡單，一些簡單的物理現象的理解與分析，在高考題中往往以簡單題的形式出現，2024年的高考卷中出現，考生是必須要掌握的，不能丟分，需要考生牢記。
新高考 2023 重慶卷2題、北京卷2題、山東卷5題、江蘇卷6題、浙江卷15題
2022 天津卷7題、北京卷2題、浙江卷4題、山東卷10題
2021 福建卷5題、江蘇卷6題、湖北卷5題、山東卷7題、浙江卷16題
【導航窗口】
知識梳理
一、光的干涉、衍射和偏振 2
二、電磁波和相對論 2
考點突破
考點一　光的干涉現象 3
角度1：雙縫干涉現象分析 5
角度2：薄膜干涉現象分析 7
考點二　光的衍射和偏振現象 8
角度1：光的衍射現象分析 9
角度2：光的偏振現象分析 12
考點三　電磁波與相對論 14
角度1：電磁波 14
角度2：相對論 16
考點過關
【素質基礎練】 17
【能力提高練】 22
【高考通關練】 29
考點過關
一、光的干涉、衍射和偏振
1．光的干涉
(1)定義：在兩列光波疊加的區域，某些區域相互加強，出現亮條紋，某些區域相互減弱，出現暗條紋，且加強區域和減弱區域相互間隔的現象．
(2)條件：兩束光的頻率相同、相位差恒定．
(3)雙縫干涉圖樣特點：單色光照射時形成明暗相間的等間距的干涉條紋；白光照射時，中央為白色亮條紋，其余為彩色條紋．
2．光的衍射
發生明顯衍射的條件：只有當障礙物的尺寸與光的波長相差不多，甚至比光的波長還小的時候，衍射現象才會明顯．
3．光的偏振
(1)自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光．
(3)偏振光的形成
①讓自然光通過偏振片形成偏振光．
②讓自然光在兩種介質的界面發生反射和折射，反射光和折射光可以成為部分偏振光或完全偏振光．
(4)光的偏振現象說明光是一種橫波．
二、電磁波和相對論
1．電磁場、電磁波、電磁波譜
(1)麥克斯韋電磁場理論
變化的磁場能夠在周圍空間產生電場，變化的電場能夠在周圍空間產生磁場．
(2)電磁波
①電磁場在空間由近及遠的傳播，形成電磁波．
②電磁波的傳播不需要介質，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度相同(都等于光速)．
③不同頻率的電磁波，在同一介質中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小．
④v＝λf，f是電磁波的頻率．
(3)電磁波的發射
①發射條件：開放電路和高頻振蕩信號，所以要對傳輸信號進行調制(調幅或調頻)．
②調制方式
a．調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而變．
b．調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而變．
(4)無線電波的接收
①當接收電路的固有頻率跟接收到無線電波的頻率相等時，激起的振蕩電流最強，這就是電諧振現象．
②使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧，能夠調諧的接收電路叫做調諧電路．
③從經過調制的高頻振蕩中“檢”出調制信號的過程，叫做檢波．檢波是調制的逆過程，也叫做解調．
(5)電磁波譜：按照電磁波的頻率或波長的大小順序把它們排列成譜叫做電磁波譜．
按波長由長到短排列的電磁波譜為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．
2．相對論
(1)狹義相對論的兩個基本假設
①狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的．
②光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速和光源、觀測者間的相對運動沒有關系．
(2)質速關系
①物體的質量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運動時的質量m與靜止時的質量m0之間有如下關系：
m＝.
②物體運動時的質量總要大于靜止時的質量m0.
(3)質能關系
用m表示物體的質量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質能方程為：E＝mc2.
考點一　光的干涉現象
1．雙縫干涉
(1)光能夠發生干涉的條件：兩光的頻率相同，振動步調相同．
(2)雙縫干涉形成的條紋是等間距的，兩相鄰亮條紋或相鄰暗條紋間距離與波長成正比，即Δx＝λ.
(3)用白光照射雙縫時，形成的干涉條紋的特點：中央為白條紋，兩側為彩色條紋．
2．亮暗條紋的判斷方法
(1)如圖所示，光源S1、S2發出的光到屏上某點的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)時，光屏上出現亮條紋．
(2)光的路程差r2－r1＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)時，光屏上出現暗條紋．
3．條紋間距：Δx＝λ，其中l是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是光波的波長．
4．薄膜干涉
(1)形成：如圖2所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上時，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加．
(2)亮、暗條紋的判斷
①在P1、P2處，兩個表面反射回來的兩列光波的路程差Δr等于波長的整數倍，即Δr＝nλ(n＝1,2,3…)，薄膜上出現亮條紋．
②在Q處，兩列反射回來的光波的路程差Δr等于半波長的奇數倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)，薄膜上出現暗條紋．
(3)薄膜干涉的應用
干涉法檢查平面如圖3所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會觀察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發生彎曲．
角度1：雙縫干涉現象分析
【典例1】（2023·重慶·統考高考真題）某實驗小組利用雙縫干涉實驗裝置分別觀察a、b兩單色光的干涉條紋，發現在相同的條件下光屏上a光相鄰兩亮條紋的間距比b光的小。他們又將a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣，發現a光的折射角比b光的大，則（　　）
A．在空氣中傳播時，a光的波長比b光的大
B．在水中傳播時，a光的速度比b光的大
C．在水中傳播時，a光的頻率比b光的小
D．由水射向空氣時，a光的全反射臨界角比b光的小
【答案】D
【詳解】A．根據相鄰兩條亮條紋的間距計算公式
由此可知，故A錯誤；
B．根據折射定律，a、b光以相同的入射角由水斜射入空氣，a光的折射角比b光的大，則
根據光在介質中的傳播速度與折射率的關系，可得在水中傳播時，a光的速度比b光的小，故B錯誤；
C．在水中傳播時，a光的折射率比b光的大，所以a光的頻率比b光的大，故C錯誤；
D．根據臨界角與折射率的關系，可得在水中傳播時，a光的折射率比b光的大，a光的全反射臨界角比b光的小，故D正確。
故選D。
【變式1】（2024·云南大理·云南省下關第一中學校聯考模擬預測）殲20是我國自主研制的第五代戰斗機，其優秀的性能受到全世界的關注。殲20光學著陸系統中用到了雙縫干涉的知識，如圖甲所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在屏上觀察到如圖乙所示的條紋；僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖丙所示。改變的實驗條件可能是（　　）

A．增大單縫和雙縫間的距離 B．減小雙縫之間的距離
C．減小雙縫到光屏的距離 D．將綠光換為紫光
【答案】B
【詳解】根據乙圖和丙圖可知條紋間距變大，根據條紋間距公式可知，條紋間距變大，可能是改用了波長較長的光，也有可能是增大了雙縫到光屏的距離L，也有可能減小了雙縫間的距離d；
A．條紋間距與光源到雙縫的距離無關，故A錯誤；
B．雙縫間的距離d減小，則條紋間距變大，故B正確；
C．雙縫到光屏的距離L減小，則條紋間距變小，故C錯誤；
D．綠光的波長大于紫光，則條紋間距變小，故D錯誤。
故選B。
【變式2】（2023·河北滄州·河北省吳橋中學校考模擬預測）某同學用如圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現象，狹縫、的寬度可調，狹縫到屏的距離為。用同一種單色光垂直照射狹縫，實驗中在屏上得到了如圖乙所示的圖樣。下列說法正確的是（　　）
A．當光通過狹縫時，只發生干涉現象不發生衍射現象
B．把光屏前移或后移，屏上將不能看到如圖乙所示的明暗相間的條紋
C．遮住一條狹縫，使另一條狹縫的寬度減小，其他條件不變，屏上中央亮條紋的寬度將增大
D．實驗中僅將紅光換成藍光，實驗得到的條紋間距增大
【答案】C
【詳解】A．當光通過狹縫時，也發生了衍射現象，故A錯誤；
B．把光屏前移或后移，改變雙縫到屏距離，屏上能看到如圖乙所示的明暗相間的條紋，故B錯誤；
C．遮住一條狹縫，使另一條狹縫的寬度減小，衍射范圍增大，屏上中央亮條紋的寬度將增大，故C正確；
D．實驗中僅將紅光換成藍光，波長減小，由可知，實驗得到的條紋間距減小，故D錯誤。
故選C。
角度2：薄膜干涉現象分析
【典例2】（2023·山東·統考高考真題）如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖。G為標準石英環，C為待測柱形樣品，C的上表面與上方標準平面石英板之間存在劈形空氣層。用單色平行光垂直照射上方石英板，會形成干涉條紋。已知C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，下列說法正確的是（ ）

A．劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動 B．劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動
C．劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動 D．劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動
【答案】A
【詳解】由題知，C的膨脹系數小于G的膨脹系數，當溫度升高時，G增長的高度大于C增長的高度，則劈形空氣層的厚度變大，且同一厚度的空氣膜向劈尖移動，則條紋向左移動。
故選A。
【變式1】（2024·河南信陽·信陽高中校考一模）如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板壓在另一個矩形平行玻璃板上，一側用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關于這些條紋的說法中正確的是（ ）

A．條紋與邊平行
B．乙圖彎曲條紋表示下方待測板在該處有凹陷
C．如果用手用力捏右側三層，會發現條紋保持間距不變，整體向側移動
D．看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚
【答案】D
【詳解】A．設薄膜厚度為d，薄膜干涉的光程，厚度相同處產生的條紋明暗情況相同，因此條紋應與AD邊平行，故A錯誤；
B．根據薄膜干涉的產生原理可知，表示該出有突起，故B錯誤；
C．如果用手用力捏右側三層，根據
可知條紋間距變大，導致滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動，所以條紋向著劈尖移動，故C錯誤；
D．看到的條紋越多，說明相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會變密；說明薄片的厚度越厚，故D正確。
故選D。
【變式2】（2022·浙江湖州·統考一模）將鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，豎直放置能觀察到彩色條紋，如圖所示，則（　　）

A．這是光的衍射現象 B．這是光的偏振現象
C．這層肥皂膜上薄下厚，側截面為梯形 D．若用黃光照射將看到上疏下密的黃色橫條紋
【答案】D
【詳解】AB．鐵絲圈掛上一層薄薄的液膜，觀察到彩色條紋，是薄膜干涉現象，故AB錯誤；
C．由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度從上到下逐漸增大，因表面張力的原因，側截面是一個圓滑的曲面，不是梯形，故C錯誤；
D．黃光照射，將看到上疏下密的黃色橫條紋，故D正確。
故選D。
考點二　光的衍射和偏振現象
1．對光的衍射的理解
(1)干涉和衍射是波的特征，波長越長，干涉和衍射現象越明顯．在任何情況下都可以發生衍射現象，只是明顯與不明顯的差別．
(2)衍射現象說明“光沿直線傳播”只是一種特殊情況，只有在光的波長比障礙物小得多時，光才可以看做是沿直線傳播的．
2．單縫衍射與雙縫干涉的比較
單縫衍射 雙縫干涉
不同點 條紋寬度 條紋寬度不等，中央最寬 條紋寬度相等
條紋間距 各相鄰條紋間距不等 各相鄰條紋等間距
亮度情況 中央條紋最亮，兩邊變暗 條紋清晰，亮度基本相等
相同點 干涉、衍射都是波特有的現象，屬于波的疊加；干涉、衍射都有明暗相間的條紋
3.光的干涉和衍射的本質
光的干涉和衍射都屬于光的疊加，從本質上看，干涉條紋和衍射條紋的形成有相似的原理，都可認為是從單縫通過兩列或多列頻率相同的光波，在屏上疊加形成的．
4．光的偏振
(1)自然光與偏振光的比較
類別 自然光(非偏振光) 偏振光
光的 來源 從普通光源發出的光 自然光通過起偏器后的光
光的振動方向 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿任意方向，且沿各個方向振動的光的強度相同 在垂直于光的傳播方向的平面內，光振動沿特定方向
角度1：光的衍射現象分析
【典例3】（多選）（2022·天津·高考真題）不同波長的電磁波具有不同的特性，在科研、生產和生活中有廣泛的應用。a、b兩單色光在電磁波譜中的位置如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．若a、b光均由氫原子能級躍遷產生，產生a光的能級能量差大
B．若a、b光分別照射同一小孔發生衍射，a光的衍射現象更明顯
C．若a、b光分別照射同一光電管發生光電效應，a光的遏止電壓高
D．若a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時，a光的干涉條紋間距大
【答案】BD
【詳解】由圖中a、b兩單色光在電磁波譜中的位置，判斷出a光的波長大于b光的波長，a光的頻率小于b光的頻率。
A．若a、b光均由氫原子能級躍遷產生，根據玻爾原子理論的頻率條件
可知產生a光的能級能量差小，故A錯誤；
B．若a、b光分別照射同一小孔發生衍射，根據發生明顯衍射現象的條件，a光的衍射現象更明顯，故B正確；
C．在分別照射同一光電管發生光電效應時，根據愛因斯坦光電效應方程，可知a光的遏止電壓低，故C錯誤；
D．a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時，相鄰兩條亮紋或暗紋的中心間距，可知a光的干涉條紋間距大，故D正確。
故選BD。
【變式1】（2023·重慶萬州·重慶市萬州第二高級中學校聯考模擬預測）某研究性學習小組用激光束照射圓孔和不透明圓板后，分別得到如圖甲、乙所示的圖樣，則下列說法錯誤的是（ ）
A．甲圖屬于圓孔衍射
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，后來泊松發現圓板中心的確有這個亮斑
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的
D．發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里
【答案】B
【詳解】A．根據衍射條紋的特點可知甲圖屬于圓孔衍射，故A正確；
B．乙圖的亮斑是“泊松亮斑”，最早由泊松先推算出這個亮斑，但泊松認為這是非常荒謬的，后來菲涅耳與阿拉果發現圓板中心有這個亮斑，故B錯誤；
C．不管是圓孔衍射還是圓盤衍射，影像的邊緣輪廓都是模糊不清的，故C正確；
D．發生圓孔衍射時，圓形光環的圖樣半徑遠大于圓孔的半徑，即光繞到障礙物的影子里，故D正確。
本題選擇錯誤選項；
故選B。
【變式2】（多選）（2023·廣東梅州·統考三模）以下四幅圖中，圖甲為“共振曲線”，圖乙為“雙縫干涉”實驗，圖丙為“用干涉法檢測工件表面平整度”實驗，圖丁為“研究光的偏振現象”實驗，針對這四幅圖，下列說法中正確的是（　　）

A．由圖甲可知，驅動力頻率越大，能量越大，受迫振動的振動幅度越大
B．圖乙實驗中，若只將光源由藍色光改為綠色光，則兩相鄰亮條紋間距離增大
C．圖丙中，若將薄片向右移動，條紋間距將變小
D．圖丁中，當M固定不動，將N從圖示位置開始繞水平軸在豎直面內緩慢轉動的過程中，光屏P上光的亮度保持不變
【答案】BC
【詳解】A．對于受迫振動，當驅動力頻率等于振動系統固有頻率時，振幅最大，故A錯誤；
B．圖乙中，根據，若只將光源由藍色光改為綠色光，波長增大，則兩相鄰亮條紋間距離增大，故B正確；
C．圖丙中，當將薄片向右移動時，同級的光程差的間距變小，則干涉條紋間距會變小，故C正確；
D．圖丁中，當M固定不動，將N緩慢轉動的過程中，M、N的透振方向變為相互垂直，此時光屏P上光的亮度最暗，故D錯誤。
故選BC。
角度2：光的偏振現象分析
【典例4】（江蘇·高考真題）如圖所示，白熾燈的右側依次平行放置偏振片P和Q，A點位于P、Q之間，B點位于Q右側。旋轉偏振片P， A、B 兩點光的強度變化情況是：（ ）
A．A、B 均不變 B．A、B 均有變化
C．A 不變，B有變化 D．A 有變化，B不變
【答案】C
【詳解】白熾燈的光線沿各個方向的都有，旋轉偏振片P，A點光的強度不會變化；
而偏振片對入射光具有遮蔽和透過的功能，可使縱向光或橫向光一種透過，一種遮蔽，旋轉偏振片P，PQ放置的方向不同，通過P的光線有一部分不能通過Q，所以通過Q的光線在B點強度會發生變化。
選項C正確，ABD錯誤。
故選C。
【變式1】（2023·山東濟南·山東師范大學附中校考模擬預測）關于以下四個示意圖，下列說法正確的是（　　）

A．甲圖為雙縫干涉示意圖，可以用白熾燈直接照射雙縫，在屏上可以得到等寬、等亮的干涉條紋
B．圖乙所示用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到的明暗相間的干涉條紋，該區域薄膜厚度一定沿x軸正方向逐漸變厚
C．丙圖為肥皂泡薄膜干涉示意圖，將框架順時針旋轉90°，條紋不會跟著順時針旋轉90°
D．圖丁所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
【答案】CD
【詳解】A．甲圖為雙縫干涉示意圖，如果用白熾燈直接照射雙縫，可知白熾燈光是由多種單色光組成，各單色光的波長不同，由雙縫干涉條紋間距公式可知，不同波長的光，產生的條紋間距不同，因此會產生彩色條紋，在屏上不可以得到等寬、等亮的干涉條紋，故A錯誤；
B．圖乙所示用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到的明暗相間的干涉條紋，條紋間距越來越大，說明該區域薄膜厚度一定沿x軸正方向逐漸變薄，故B錯誤；
C．丙圖為肥皂泡薄膜干涉示意圖，將框架順時針旋轉，肥皂泡薄膜仍然是上薄下厚，條紋不會跟著順時針旋轉，故C正確；
D．圖丁為泊松亮斑，是由于光的衍射形成的，故D正確。
故選CD。
【變式2】（2024·浙江·校聯考模擬預測）關于以下四幅圖片，說法正確的是（ ）

A．甲圖是電子的干涉圖樣，如果電子是一個一個發射的，仍能得到干涉圖樣
B．乙圖是粒子散射的實驗裝置，當帶熒光屏的顯微鏡放在D位置時，熒光屏上觀察到大量閃光
C．丙圖是花粉微粒在液體中運動位置的連線，說明花粉中的分子在做無規則熱運動
D．丁圖是觀察自然光的偏振現象實驗，將偏振片以光線為軸旋轉任意角度，屏亮度不變
【答案】AD
【詳解】A．甲圖是電子的干涉圖樣，電子具有波粒二象性，即使是一個一個發射的，也會得到干涉圖樣，故A正確；
B．乙圖是粒子散射的實驗裝置，當帶熒光屏的顯微鏡放在D位置時，熒光屏上將觀察到極少量的閃光，因為金原子的原子核非常小，所以大部分粒子將穿過金箔沿原方向前進，少部分發生偏轉，極少部分會被彈回，故B錯誤；
C．丙圖是花粉微粒在液體中運動位置的連線，花粉微粒的無規則運動是大量液體分子對微粒的撞擊不平衡導致的，故C錯誤；
D．丁圖是觀察自然光的偏振現象實驗，自然光包含了沿著各個方向的偏振光，所以將偏振片以光線為軸旋轉任意角度，穿過偏振片的光的偏振方向變了，但屏的亮度不變，故D正確。
故選AD。
考點三　電磁波與相對論
1．對麥克斯韋電磁場理論的理解
2．對電磁波的理解
(1)電磁波是橫波．電磁波的電場、磁場、傳播方向三者兩兩垂直，如圖8所示．
圖8
(2)電磁波與機械波的比較
名稱 項目　　 電磁波 機械波
產生 由周期性變化的電場、磁場產生 由質點(波源)的振動產生
波的特點 橫波 縱波或橫波
波速 在真空中等于光速c＝3×108 m/s 在空氣中不大(如聲波波速在空氣中一般為340 m/s)
是否需要介質 不需要介質(在真空中仍可傳播) 必須有介質(真空中不能傳播)
能量傳播 電磁能 機械能
角度1：電磁波
【典例5】（2023·浙江·校聯考模擬預測）如圖所示為一種新型的發令槍，由閃光發令元件，模擬槍聲電路，同步控制電路，揚聲器及電源等電子元部件組成。發令裁判扣動扳機，發令槍同時發出清晰的激光信號和聲音信號，可以很好取代傳統發令槍產生的煙霧污染，由以上信息可以判斷（　　）

A．計時裁判聽到槍聲后立即按下計時表
B．揚聲器的工作原理是將聲音信號轉換成電信號
C．發令槍產生的光信號和聲信號的信息載體都是橫波
D．發令槍傳遞信息的過程也是能量傳遞的過程
【答案】D
【詳解】A．計時裁判應看到激光信號立即按下計時表，故A錯誤；
B．揚聲器的工作原理是將電信號轉換成聲音信號，故B錯誤；
C．發令槍產生的光信號的信息載體是橫波，發令槍產生的聲信號的信息載體都是縱波，故C錯誤；
D．發令槍傳遞信息的過程也是能量傳遞的過程，故D正確。
故選D。
【變式1】（2023·湖南邵陽·統考模擬預測）二十世紀中葉以后，移動電話得到了快速發展，到目前為止，我們可以通過移動電話機上網購物、玩游戲、刷抖音、查資料等等，給我們人類的生活帶來了便捷與歡樂。有關移動電話的下列說法錯誤的是（　　）
A．移動電話既能發射電磁波，也能接收電磁波
B．移動電話只能發射電磁波，不能接收電磁波
C．移動電話不僅能利用電磁波傳遞聲音，也能傳遞圖像
D．在加油站一般禁止利用移動電話打電話
【答案】B
【詳解】AB．移動電話既能發射電磁波，也能接收電磁波，選項A正確，B錯誤；
C．移動電話不僅能利用電磁波傳遞聲音，也能傳遞圖像，選項C正確；
D．為安全起見，在加油站一般禁止利用移動電話打電話，選項D正確。
此題選擇錯誤選項，故選B。
【變式2】（2023·四川綿陽·統考模擬預測）下列說法正確的是（　　）
A．麥克斯韋總結前人的結果，提出了系統的電磁理論
B．用相機拍攝水中的魚時，可通過鏡頭表面的增透膜，以減弱水面反射光的影響
C．凡是做變速運動的電荷都會在空間中產生電磁波，所以人們周圍到處是地磁波
D．因為光也是一種電磁波，所以電磁波可以通過光纜傳輸，但不能通過電纜傳播
E．德國科學家赫茲首次用實驗證實了電磁波的存在
【答案】ACE
【詳解】A．麥克斯韋總結前人的結果，提出了系統的電磁理論，故A正確；
B．用相機拍攝水中的魚時，可通過鏡頭表面裝一個偏振片，以減弱水面反射光的影響，故B錯誤；
C．凡是做變速運動的電荷都會在空間中產生電磁波，所以人們周圍到處是地磁波，故C正確；
D．因為光也是一種電磁波，所以電磁波可以通過光纜傳輸，可以通過電纜傳播，故D錯誤；
E．德國科學家赫茲首次用實驗證實了電磁波的存在，故E正確。
故選ACE。
角度2：相對論
【典例6】（2023·江蘇南京·模擬預測）已知μ子低速運動時的平均壽命是3.0微秒，當μ子以高速飛行時，μ子壽命明顯變長，可以用來解釋這一現象的理論是（　　）
A．相對論 B．黑體輻射 C．原子核衰變 D．物質波
【答案】A
【詳解】根據相對論時空觀可得，μ子以高速飛行時，平均壽命
故選A。
【變式1】（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級中學校聯考三模）A、B、C是三個完全相同的時鐘，A放在地面上，B、C分別放在以速度和朝相反方向飛行的飛行器中，且，A觀察者認為走得最快的時鐘是（　　）
A．A時鐘 B．B時鐘 C．C時鐘 D．無法確定
【答案】A
【詳解】根據公式可知，相對于觀察者的速度v越小，其上的時間進程越快，地面上的鐘A的速度v=0，它所記錄的兩事件的時間間隔最大，即地面上的鐘走得最快。
故選A。
【變式2】（2019·江蘇南京·統考二模）如圖所示，兩艘飛船A、B沿同一直線同向飛行，相對地面的速度均為v（v接近光速c）。地面上測得它們相距為L，則A測得兩飛船間的距離 （選填“大于”、“等于”或“小于”）L。當B向A發出一光信號，A測得該信號的速度為 。
【答案】 大于 c
【詳解】[1]根據可知，L0為在相對靜止參考系中的長度，L為在相對運動參考系中的長度，地面上測得它們相距為L，是以高速飛船為參考系，而A測得的長度為以靜止參考系的長度大于L；
[2]根據光速不變原理，則A測得該信號的速度為c。
考點過關
【素質基礎練】
一、單選題
1．（2023·廣東揭陽·惠來縣第一中學校考三模）下列說法正確的是（　　）

A．圖甲表示聲源遠離觀察者時，觀察者接收到的聲音頻率增大
B．圖乙光導纖維利用光的全反射現象傳遞信息時外套的折射率比內芯的大
C．圖丙檢驗工件平整度的操作中，通過干涉條紋可推斷出P為凸處、Q為凹處
D．圖丁為光照射到不透明圓盤上，在圓盤后得到的衍射圖樣
【答案】D
【詳解】A．圖甲表示聲源遠離觀察者時，根據多普勒效應可知觀察者接收到的聲音頻率減小，故A錯誤；
B．圖乙光導纖維利用光的全反射現象傳遞信息時外套的折射率比內芯的小，故B錯誤；
C．圖丙檢驗工件平整度的操作中，明條紋處空氣膜的厚度相同，從彎曲的條紋可知，P處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，則P為凹處，同理可知Q為凸處，故C錯誤；
D．光照射到不透明圓盤上，后面會出現一亮斑，這亮斑稱為泊松亮斑，圖丁為在圓盤后得到的衍射圖樣，故D正確。
故選D。
2．（2023·江蘇鎮江·統考三模）如圖所示，某種光盤利用“凹槽”、“平面”記錄信息，激光照射到“凹槽”會產生極小反射光強，下列說法正確的是（　　）

A．“凹槽”產生極小光強是由于衍射現象形成 B．“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同
C．激光在介質中的波長可能為“凹槽”深度的3倍 D．“凹槽”反射光與“平面”反射光的頻率相同
【答案】D
【詳解】A．“凹槽”產生極小光強是由于由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，是干涉現象形成，故A錯誤；
B．“凹槽”中有透明介質，光的速度小于真空中速度，“凹槽”入射光與“平面”反射光傳播速度相同，故B錯誤；
C．由于“凹槽”反射光與“平面”反射光疊加后削弱，考慮到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2倍應該為激光束半波長的奇數倍，故C錯誤；
D．“凹槽”反射光與“平面”反射光是同種類型的光，頻率相同，故D正確。
故選D。
3．（2023·江蘇徐州·校考模擬預測）下列說法錯誤的是（　　）
A．利用電容傳感器可制成麥克風 B．物體受合外力越大，則動量變化越快
C．利用紅外傳感器可制成商場的自動門 D．牛頓運動定律不適用，則動量守恒定律也不適用
【答案】D
【詳解】A．利用電容傳感器可制成麥克風，人對著話筒講話時，振動膜前后振動，電容器兩板間的距離發生變化，電容器的電容變化，將聲信號轉化為電信號，故A正確；
B．由動量定理得，物體所受合外力越大，動量的變化率越大，即動量變化越快，故B正確；
C．紅外線是一種不可見光，人體可以向外界釋放紅外線，感應裝置接收到紅外線后，可以開門，利用紅外傳感器可制成商場的自動門，故C正確；
D．牛頓運動定律只適用于宏觀物體的低速運動，不適用于微觀物體的高速運動。而動量守恒定律既適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀物體的高速運動，故D錯誤。
本題選擇錯誤選項；
故選D。
4．（2023·山東·統考二模）在一塊平板玻璃上放置一如圖所示的薄透鏡，在兩者之間形成空氣膜，現讓單色光豎直射向薄透鏡，在薄透鏡上方向下觀察，觀察到的現象是（　　）

A．只能看到同顏色的平行反射光
B．平行、等間距的明暗相間的直干涉條紋
C．同心、內密外疏的明暗相間的圓環狀干涉條紋
D．若薄透鏡的高度h不變僅增大半徑R，則相鄰條紋的間距變大
【答案】D
【詳解】ABC．設形成空氣膜的傾角為，相鄰亮條紋的間距為根據幾何關系可知
由于傾角保持不變，則觀察到的現象是：同心、等間距的明暗相間的圓環狀干涉條紋，故ABC錯誤；
D．若薄透鏡的高度h不變僅增大半徑R，則形成空氣膜的傾角減小，根據，可知相鄰條紋的間距變大，故D正確。
故選D。
5．（2023·江蘇南京·南京師大附中校考模擬預測）如圖，觀看3D電影時需要佩戴特殊的眼鏡才能看見清晰、立體的畫面，該現象屬于（　　）

A．光的偏振 B．光的衍射 C．光的干涉 D．光的全反射
【答案】A
【詳解】觀看3D電影時需要佩戴特殊的眼鏡才能看見清晰、立體的畫面，該現象屬于光的偏振。
故選A。
6．（2023·湖北·模擬預測）如圖所示，以下關于光學知識的敘述中，錯誤的是（　　）

A．甲圖是著名的泊松亮斑圖案，這是光波的衍射現象
B．乙圖可用激光監控抽制高強度纖維細絲的粗細，應用的是光的干涉原理
C．丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的干涉原理
D．丁圖是醫學上的內窺鏡，其核心部件光導纖維能傳輸光像信號，是利用了光的全反射
【答案】B
【詳解】A．甲圖是著名的泊松亮斑圖案，這是光波的衍射現象，選項A正確；
B．由于是激光束越過細絲即繞過障礙物，所以是光的衍射現象，選項B錯誤；
C．丙圖的照相機鏡頭上涂有一層增透膜，增透膜利用了光的干涉原理，選項C正確；
D．丁圖是醫學上的內窺鏡，其核心部件光導纖維能傳輸光像信號，是利用光的全反射，選項D正確。
本題選錯誤項，故選B。
7．（2023·江蘇蘇州·統考三模）自然光照射下肥皂膜的前后表面反射光可形成干涉條紋，而窗戶玻璃的前后表面反射光則不能形成干涉條紋，這是由于經窗戶玻璃前后表面反射的同種色光疊加時（　　）
A．頻率差不恒定 B．波長差不恒定 C．相位差不恒定 D．光速差不恒定
【答案】C
【詳解】形成穩定干涉條紋的條件是頻率相同、相位差相同、振動方向相同，依題意經玻璃窗的前后表面反射的同種色光疊加時頻率不變且振動方向相同，所以不能形成干涉條紋的原因是相位差不恒定。
故選C。
8．（2023·山東濰坊·統考三模）關于下列圖片所示的現象或解釋，說法正確的是（　　）

A．甲圖中光學鏡頭上的增透膜利用的是光的衍射現象
B．乙圖為單縫衍射，若僅減弱單色光的強度，中央亮紋變窄
C．丙圖中的“泊松亮斑”，是小圓孔衍射形成的圖樣
D．丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影，說明光是橫波
【答案】D
【詳解】A．甲圖中光學鏡頭上的增透膜利用的是光的干涉現象，選項A錯誤；
B．乙圖為單縫衍射，若僅減弱單色光的強度，因波長不變，則中央亮紋寬度不變，選項B錯誤；
C．丙圖中的“泊松亮斑”，是小圓板衍射形成的圖樣，選項C錯誤；
D．丁圖是利用偏振眼鏡觀看立體電影，說明光是橫波，選項D正確。
故選D。
9．（多選）（2024·福建寧德·福建省寧德第一中學校考一模）許多光學現象在科學技術上得到了應用，以下對一些應用的解釋，正確的是（　　）
A．紫外驗鈔機利用的是紫外線的化學作用
B．X光透視利用的是光的穿透作用
C．工業上的金屬探傷利用的是γ射線具有極強的穿透能力
D．紅外遙感技術利用了一切物體都在不停地輻射紅外線的特點
【答案】BCD
【詳解】A．紫外驗鈔機是利用紫外線照射印刷在鈔票上的熒光文字，發出可見光，使這些文字能被肉眼看到，利用了紫外線的熒光效應，故A錯誤；
B．X射線具有較強的穿透能力，在醫學上用它來透視人體，檢查病變和骨折情況，故B正確；
C．γ射線具有極強的穿透能力，工業上的金屬探傷就是利用這個原理，故C正確；
D．一切物體都在不停地輻射紅外線，紅外遙感技術就是利用這個原理，故D正確。
故選BCD。
10．（多選）（2023·浙江·校聯考模擬預測）下列說法正確的是（　　）

A．圖甲浸在水中的筷子產生了側移，而且變粗了，是因為光發生了全反射
B．圖乙為泊松亮斑，這個現象證明了光具有波動性
C．對比圖丙和圖丁兩張照片，可知拍攝圖丁時相機前可能安裝了偏振濾光片
D．物體在以接近光速運動時所遵從的規律，有些是與牛頓力學的結論不相同的
【答案】BCD
【詳解】A．圖甲浸在水中的筷子產生了側移，而且變粗了，是因為光發生了折射，故A錯誤；
B．衍射是波特有的一種現象，圖乙為泊松亮斑，屬于衍射現象，這個現象證明了光具有波動性，故B正確；
C．對比圖丙和圖丁兩張照片，可知拍攝圖丁時相機前可能安裝了偏振濾光片，讓它的透振方向和玻璃表面的反射光的偏轉方向垂直，能有效濾除反射光，拍攝得到的車內景象更為清晰，故C正確；
D．物體在以接近光速運動時所遵從的規律，有些是與牛頓力學的結論不相同的，故D正確。
故選BCD。
【能力提高練】
1．（2023·浙江金華·模擬預測）義烏某中學學生用圖甲裝置進行趣味實驗，其原理如圖乙所示，在一塊平板玻璃上放置一平薄凸透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結果在上方觀察到如圖丙所示的同心、內疏外密的圓環狀干涉條紋，稱為牛頓環，現將a、b兩束單色光分別進行實驗，結果發現同等條件下a光的圓環狀干涉條紋平均間距大于b光的間距。下列說法錯誤的一項是（　　）

A．分別用a、b兩束光照射同一光電管陰極時，如果都能發生光電效應，則a光的遏止電壓更大
B．如果a、b兩束光是由處在同一激發態的原子躍遷到i態和ii態時產生的，則i態能級能量更大
C．將a、b兩束光入射同一單縫衍射裝置上，a光對應的中央亮紋的間距更大
D．a光光子動量小于b光光子動量
【答案】A
【詳解】同等條件下a光的圓環狀干涉條紋平均間距大于b光的間距，則a光的波長大于b光的波長，a光的頻率小于b光的頻率。
A．分別用a、b兩束光照射同一光電管陰極時，如果都能發生光電效應，根據光電效應方程，由于a光的頻率小，所以a光的遏止電壓更小，故A錯誤；
B．如果a、b兩束光是由處在同一激發態的原子躍遷到i態和ii態時產生的，根據能級躍遷規律可知i態能級能量更大，故B正確；
C．將a、b兩束光入射同一單縫衍射裝置上，由于a光的波長大于b光的波長，a光對應的中央亮紋的間距更大，故C正確；
D．根據，可知a光光子動量小于b光光子動量，故D正確；
本題選擇錯誤選項；
故選A。
2．（2023·江蘇蘇州·江蘇省木瀆高級中學校聯考三模）單縫衍射圖樣的中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫到屏的距離的關系和雙縫干涉的條紋寬度關系類似；利用單縫衍射實驗可以測量金屬的線膨脹系數，線膨脹系數是表征物體受熱時長度增加程度的物理量。如圖所示，擋光片A固定，擋光片B放置在待測金屬棒上端，A、B間形成平直狹縫，激光通過狹縫在光屏上形成衍射圖樣，在激光波長已知的情況下，通過測量縫屏距離和中央亮條紋寬度，可算出狹縫寬度及變化，進而計算出金屬的線膨脹系數。（　　）

A．激光波長越短，其他實驗條件不變，中央亮條紋寬度越寬
B．相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，中央亮條紋寬度越窄
C．相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明金屬膨脹量越大
D．狹縫到光屏距離越大，其他實驗條件相同，測得的線膨脹系數越大
【答案】C
【詳解】A．對比雙縫干涉相鄰兩亮條紋間距與雙縫間距、光的波長、縫屏距離的關系公式
可得單縫衍射中央亮條紋寬度的一半與單縫寬度、光的波長、縫屏距離的關系為，激光波長變短，其他條件不變，則中央聊條紋寬度變窄，故A錯誤；
B．相同實驗條件下，金屬的膨脹量越大，則單縫距離d越小，中央亮條紋寬度越寬，故B錯誤；
C. ．相同實驗條件下，中央亮條紋寬度變化越大，說明單縫的距離變化大，即金屬膨脹量越大，故C正確；
D．金屬的線膨脹系數屬于金屬的特有屬性，與實驗裝置無關，故D錯誤。
故選C。
3．（2023·福建福州·校考模擬預測）在物理學發展的進程中，人們通過對某些重要物理實驗的深入觀察和研究，獲得正確的理論認識。下列說法中正確的是（　　）

A．A圖中干涉條紋寬度與單縫到雙縫的距離有關
B．B圖的實驗證明了光具有波動性
C．C圖發射電路中可以用恒定的電場產生電磁波
D．盧瑟福利用D圖的實驗發現原子具有核式結構
【答案】D
【詳解】A．雙縫干涉條紋間距表達式為，干涉條紋寬度與雙縫到屏的距離有關，故A錯誤；
B．B圖是光電效應實驗，說明光具有粒子性，故B錯誤；
C．C圖是有關電磁波的發射和接受的實驗，恒定電場不能產生磁場，所以不能形成電磁波，故C錯誤；
D．D圖是粒子的散射實驗，該實驗證明了原子具有核式結構，故D正確。
故選D。
4．（2023·山東青島·統考二模）某同學在研究光的衍射現象時，用a、b兩種單色光照射同一單縫，在光屏上分別觀察到如圖甲、乙所示的衍射圖樣。關于a、b兩種單色光，下列說法正確的是（　　）
A．在水中傳播時，b光波長較大
B．在水中傳播時，b光的傳播速度較大
C．經同一雙縫干涉裝置發生干涉，a光的干涉條紋間距較小
D．若用a光照射鉀金屬能發生光電效應，則用b光照射也能發生光電效應
【答案】D
【詳解】A．在狹縫寬度與波長相差不多或者狹縫寬度比波長更小的情況下，會發生明顯的衍射現象，由題圖可知甲圖衍射現象更明顯，故在真空中a光波長更長，即，在水中傳播時，a光波長較大，A錯誤；
B．因為，故折射率，由可知，在水中a光的傳播速度較大，B錯誤；
C．由，可知經同一雙縫干涉裝置后a光的條紋間距較大，C錯誤；
D．因為，則，若用a光照射鉀金屬能發生光電效應，則用b光照射也能發生光電效應，D正確。
故選D。
5．（2023·山東濟南·統考三模）用a、b兩束單色可見光分別照射同一單縫衍射裝置，在同一屏幕上得到如圖甲（a光）和圖乙（b光）所示的圖樣，下列說法正確的是（　　）
A．在同一介質中，a光的波長大于b光的波長
B．在同一介質中，a光的光速小于b光的光速
C．以相同的人射角從空氣斜射入水中，a光的折射角小
D．若用b光照射某金屬有光電子逸出，則用a光照射該金屬也一定有光電子逸出
【答案】A
【詳解】A．由于甲、乙是由同一條單縫衍射而形成的圖樣，由于波長越短中央條紋的寬度越小，由圖可知，，故A正確；
BC．對于同一介質，波長越長的單色光頻率越小，折射率越小，即
故以相同的人射角從空氣斜射入水中，a光的折射角大，根據可得，故BC錯誤；
D．根據光電效應的產生條件可知，入射光的頻率大于金屬的極限頻率時才發生光電效應現象，由于a光的頻率小于b光，故用b光照射某金屬有光電子逸出，則用a光照射該金屬也不一定有光電子逸出，故D錯誤。
故選A。
6．（2023·天津南開·南開中學校考模擬預測）關于甲、乙、丙、丁四個實驗，以下說法正確的是（　　）

A．四個實驗產生的條紋均為干涉條紋
B．甲、乙兩實驗產生的條紋均為等距條紋
C．丙實驗中，產生的條紋間距越大，該光的頻率越大
D．丁實驗中，適當減小單縫的寬度，中央條紋會變寬
【答案】D
【詳解】A．甲、乙、丙實驗產生的條紋均為干涉條紋，而丁實驗是光的衍射條紋，故A錯誤；
B．甲實驗產生的條紋為等距條紋，而乙是牛頓環，空氣薄層不均勻變化，則干涉條紋間距不相等，故B錯誤；
C．根據干涉條紋間距公式，丙實驗中，產生的條紋間距越大，則波長越長，頻率越短，故C錯誤；
D．丁實驗中，產生的明暗條紋間距不相等，若減小單縫的寬度，中央條紋會變寬，故D正確。
故選D。
7．（多選）（2023·湖北·模擬預測）在光的特性研究中，下列實驗現象和原理的說法正確的是（　　）

A．圖甲是一束復色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a束光在水珠中傳播的速度一定大于b束光在水珠中傳播的速度
B．圖乙是一束單色光進入平行玻璃磚后傳播的示意圖，當入射角i逐漸增大到某一值（入射角i<90°）后不會再有光線從bb′面射出
C．圖丙是雙縫干涉示意圖，照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數倍，P點處一定是暗條紋
D．圖丁是用干涉法檢測工件表面平滑程度時得到的干涉圖樣，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是向下凹的
【答案】ACD
【詳解】A．圖甲中a束光折射角大，折射率小，根據傳播速度與折射率的關系可知，a束光在水珠中的傳播速度大，故A正確；
B．圖乙中，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′面的入射角就小于臨界角，就不會發生全反射，所以始終有光線從bb′面射出，故B錯誤；
C．圖丙中，照射兩條狹縫時，若光從狹縫S1、S2到屏上P點的路程差為半波長的奇數倍，則P點處一定是暗條紋，故C正確；
D．圖丁中的干涉條紋是光在樣板下表面反射光和被檢測平面上表面反射光形成穩定干涉，彎曲的干涉條紋說明被檢測的平面在此處是向下凹的，故D正確。
故選ACD。
8．（多選）（2023·福建廈門·廈門一中校考一模）關于下列四幅圖的說法正確的是（　　）

A．圖甲中，使擺球A先擺動，擺球B、C接著擺動起來，B擺的振動周期最大
B．圖乙為某金屬在光的照射下，光電子最大初動能與入射光頻率的關系圖像。若用頻率分別為和的兩種單色光同時照射該金屬，能使該金屬發生光電效應
C．圖丙是一束復色光進入水珠后傳播的示意圖，其中a光束在水珠中傳播的速度一定大于b光束在水珠中傳播的速度
D．圖丁所示為雙縫干涉示意圖，擋板到屏的間距越大，相鄰亮條紋間距越大
【答案】CD
【詳解】A．圖甲中，使擺球A先擺動，擺球B、C接著擺動起來，B、C受迫振動，B、C振動周期等于驅動力周期，即等于A的固有周期，故A、B、C的振動周期相等，故A錯誤；
B．由圖乙可知，該金屬的極限頻率是，只有當入射光的頻率大于極限頻率才能發生光電效應，若用頻率分別為和的兩種單色光同時照射該金屬，不能使該金屬發生光電效應，故B錯誤；
C．復色光進入水珠后，可知b光的偏折較大，b光的的折射率較大，根據
可知a光束在水珠中傳播的速度一定大于b光束在水珠中傳播的速度，故C正確；
D．根據雙縫干涉條紋間距公式，可知擋板到屏的間距越大，相鄰亮條紋間距越大，故D正確。
故選CD。
9．（2023·天津西青·天津市西青區楊柳青第一中學校考模擬預測）圖甲是用光的干涉法檢測物體表面平整程度的裝置，其中M為標準板，N為水平放置的待檢測物體，入射光豎直向下照射，圖乙為觀察到的干涉條紋，下列說法正確的是（　　）

A．入射光的波長越長，干涉條紋的條數越少
B．MN之間墊塊的高度越高，干涉條紋的條數越少
C．P點所對應待檢測物的表面相對Q點所對應待檢測物的表面是凸起的
D．P點所對應待檢測物的表面相對Q點所對應待檢測物的表面是凹下的
【答案】AC
【詳解】A．根據光的干涉特點可知，入射光的波長越長，相鄰干涉條紋的距離越大，即乙圖觀察到的條數越少。故A正確；
B．發生薄膜干涉時，相鄰明條紋間的空氣層的厚度差為，MN之間墊塊的高度越高，空氣層的夾角越大，所以相鄰明條紋之間的距離變小，干涉條紋的條數越多。故B錯誤；
CD．薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相等，明條紋右偏說明P點所對應待檢測物的表面相對Q點所對應待檢測物的表面是凸起的。故C正確；D錯誤。
故選AC。
10．（2023·浙江杭州·校聯考二模）如圖所示，把一矩形均勻薄玻璃板ABCD壓在另一個矩形平行玻璃板上，BC一側用薄片墊起，將紅單色光從上方射入，這時可以看到明暗相間的條紋，下列關于這些條紋的說法中正確的是（　　）

A．條紋與AD邊平行
B．看到的條紋是由薄玻璃板ABCD的上下兩個界面的反射光疊加而成的
C．如果用手用力捏右側三層，會發現條紋保持間距不變，整體向AD側移動
D．看到的條紋越多，說明薄片的厚度越厚
【答案】AD
【詳解】A、薄膜干涉的光程Δs=2d（d為薄膜厚度），厚度相同處產生的條紋明暗情況相同，因此條紋應與AD邊平行，故A正確；
B、根據薄膜干涉的產生原理可知，上述現象是由空氣膜上下表面反射的兩列光疊加而成的，故B錯誤；
C.如果用手用力捏右側三層，根據可知條紋間距變大，導致滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動，所以條紋向著劈尖移動，故C錯誤；
D、看到的條紋越多，說明相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會變密，說明薄片的厚度越厚，故D正確。
故選AD。
【高考通關練】
1．（2023·北京·統考高考真題）陽光下的肥皂膜呈現彩色條紋，這種現象屬于光的（ ）
A．偏振現象 B．衍射現象 C．干涉現象 D．全反射現象
【答案】C
【詳解】陽光下的肥皂膜呈現彩色條紋，這種現象屬于光的薄膜干涉現象。
故選C。
2．（2023·江蘇·統考高考真題）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。則雙縫間的距離變為原來的（ ）

A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
【答案】B
【詳解】根據雙縫干涉的條紋間距與波長關系有
由題圖知x乙 = 2x甲，則
故選B。
3．（2022·北京·高考真題）下列現象能說明光是橫波的是（ ）
A．光的衍射現象 B．光的折射現象
C．光的偏振現象 D．光的干涉現象
【答案】C
【詳解】光的偏振現象能說明光是橫波。
故選C。
4．（多選）（2023·浙江·高考真題）氫原子從高能級向低能級躍遷時，會產生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。氫原子從能級6躍遷到能級2產生可見光I，從能級3躍遷到能級2產生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置研究兩種光的干涉現象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實驗裝置，都能產生光電效應。下列說法正確的是（　　）
A．圖1中的對應的是Ⅰ
B．圖2中的干涉條紋對應的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量
D．P向a移動，電流表示數為零時Ⅰ對應的電壓表示數比Ⅱ的大
【答案】CD
【詳解】根據題意可知。氫原子發生能級躍遷時，由公式可得
可知，可見光I的頻率大，波長小，可見光Ⅱ的頻率小，波長大。
A．可知，圖1中的對應的是可見光Ⅱ，故A錯誤；
B．由公式有，干涉條紋間距為，由圖可知，圖2中間距較小，則波長較小，對應的是可見光I，故B錯誤；
C．根據題意，由公式可得，光子動量為，可知，Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量，故C正確；
D．根據光電效應方程及動能定理可得，可知，頻率越大，遏止電壓越大，則P向a移動，電流表示數為零時Ⅰ對應的電壓表示數比Ⅱ的大，故D正確。
故選CD。
5．（多選）（2022·山東·統考高考真題）某同學采用圖甲所示的實驗裝置研究光的干涉與衍射現象，狹縫，的寬度可調，狹縫到屏的距離為L。同一單色光垂直照射狹縫，實驗中分別在屏上得到了圖乙，圖丙所示圖樣。下列描述正確的是（　　）
A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，也發生了衍射
B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大
C．照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大
D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數倍，P點處一定是暗條紋
【答案】ACD
【詳解】A．由圖可知，圖乙中間部分等間距條紋，所以圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當光通過狹縫時，同時也發生衍射，故A正確；
B．狹縫越小，衍射范圍越大，衍射條紋越寬，遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，則衍射現象減弱，圖丙中亮條紋寬度減小，故B錯誤；
C．根據條紋間距公式可知照射兩條狹縫時，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大，故C正確；
D．照射兩條狹縫時，若光從狹縫、到屏上P點的路程差為半波長的奇數倍，P點處一定是暗條紋，故D正確。
故選ACD。
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