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第 63 讲 光的波动性 电磁波
（模拟精练+真题演练）
1．（2022·浙江湖州·统考一模）将铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，竖直放置能观察
到彩色条纹，如图所示，则（ ）
A．这是光的衍射现象
B．这是光的偏振现象
C．这层肥皂膜上薄下厚，侧截面为梯形
D．若用黄光照射将看到上疏下密的黄色横条纹
【答案】D
【详解】AB．铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，观察到彩色条纹，是薄膜干涉现象，故AB错误；
C．由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，因表面张力的原因，侧截面是一个圆滑的曲
面，不是梯形，故C错误；
D．黄光照射，将看到上疏下密的黄色横条纹，故D正确。故选D。
2．（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）歼20是我国自主研制的第五代战斗机，其优
秀的性能受到全世界的关注。歼20光学着陆系统中用到了双缝干涉的知识，如图甲所示的双缝干涉实验，
用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹；仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所
示。改变的实验条件可能是（ ）
A．增大单缝和双缝间的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏的距离
D．将绿光换为紫光【答案】B
【详解】根据乙图和丙图可知条纹间距变大，根据条纹间距公式 可知，条纹间距变大，可能是改
用了波长较长的光，也有可能是增大了双缝到光屏的距离L，也有可能减小了双缝间的距离d；
A．条纹间距与光源到双缝的距离无关，故A错误；
B．双缝间的距离d减小，则条纹间距变大，故B正确；
C．双缝到光屏的距离L减小，则条纹间距变小，故C错误；
D．绿光的波长大于紫光，则条纹间距变小，故D错误。故选B。
3．（2023·江苏镇江·统考三模）如图所示，某种光盘利用“凹槽”、“平面”记录信息，激光照射到“凹
槽”会产生极小反射光强，下列说法正确的是（ ）
A．“凹槽”产生极小光强是由于衍射现象形成
B．“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同
C．激光在介质中的波长可能为“凹槽”深度的3倍
D．“凹槽”反射光与“平面”反射光的频率相同
【答案】D
【详解】A．“凹槽”产生极小光强是由于由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，是干涉现
象形成，故A错误；
B．“凹槽”中有透明介质，光的速度小于真空中速度，“凹槽”入射光与“平面”反射光传播速度相同，
故B错误；
C．由于“凹槽”反射光与“平面”反射光叠加后削弱，考虑到“凹槽”反射光的路程，“凹槽”深度的2
倍应该为激光束半波长的奇数倍，故C错误；
D．“凹槽”反射光与“平面”反射光是同种类型的光，频率相同，故D正确。故选D。
4．（2023·全国·二模）如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中 、 、 三种
色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹（双
缝间距和缝屏间距均不变）；②让这三种单色光分别照射到某金属板表面，观察与金属板连接的静电计指
针是否转动；下列说法中不正确的是（ ）
A．在棱镜中 光的速度最大
B．如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是 光C． 种色光形成的干涉条纹间距最大
D．若 光能使该金属板发生光电效应， 光一定不能使该金属发生光电效应
【答案】D
【详解】A．因a光的偏折程度最小，则折射率最小，根据 可知在棱镜中a光的速度最大，故A正确，
不符合题意；
B．因c光的折射率最大，根据 可知c光临界角最小，则如果减小白光在左侧面的入射角，最先
消失的是c光，故B正确，不符合题意；
C．a种色光频率最小，波长最长，根据 可知a光形成的干涉条纹间距最大，故C正确，不符合题
意；
D．c光频率最大，a光频率最小，若c光能使该金属板发生光电效应，a光不一定不能使该金属发生光电
效应，故D错误，符合题意。故选D。
5．（2023·山东·统考二模）在一块平板玻璃上放置一如图所示的薄透镜，在两者之间形成空气膜，现让单
色光竖直射向薄透镜，在薄透镜上方向下观察，观察到的现象是（ ）
A．只能看到同颜色的平行反射光
B．平行、等间距的明暗相间的直干涉条纹
C．同心、内密外疏的明暗相间的圆环状干涉条纹
D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则相邻条纹的间距变大
【答案】D
【详解】ABC．设形成空气膜的倾角为 ，相邻亮条纹的间距为 根据几何关系可知
由于倾角 保持不变，则观察到的现象是：同心、等间距的明暗相间的圆环状干涉条纹，故ABC错误；
D．若薄透镜的高度h不变仅增大半径R，则形成空气膜的倾角 减小，根据 可知相邻条纹的间
距变大，故D正确。故选D。
6．（2023·江苏苏州·江苏省木渎高级中学校联考三模）单缝衍射图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、
光的波长、缝到屏的距离的关系和双缝干涉的条纹宽度关系类似；利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨
胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。如图所示，挡光片A固定，挡光片B放置
在待测金属棒上端，A、B间形成平直狭缝，激光通过狭缝在光屏上形成衍射图样，在激光波长已知的情
况下，通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及变化，进而计算出金属的线膨胀系数。（
）A．激光波长越短，其他实验条件不变，中央亮条纹宽度越宽
B．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，中央亮条纹宽度越窄
C．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大
D．狭缝到光屏距离越大，其他实验条件相同，测得的线膨胀系数越大
【答案】C
【详解】A．对比双缝干涉相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系公式
可得单缝衍射中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系为
激光波长变短，其他条件不变，则中央聊条纹宽度变窄，故A错误；
B．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，则单缝距离d越小，中央亮条纹宽度越宽，故B错误；
C. ．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明单缝的距离变化大，即金属膨胀量越大，故C正
确；
D．金属的线膨胀系数属于金属的特有属性，与实验装置无关，故D错误。故选C。
7．（2023·山东青岛·统考三模）如图，利用平面镜也可以实现杨氏双缝干涉实验的结果，下列说法正确的
是（ ）
A．光屏上的条纹关于平面镜M上下对称
B．相邻亮条纹的间距为
C．若将平面镜向右移动一些，相邻亮条纹间距不变
D．若将平面镜向右移动一些，亮条纹数量保持不变
【答案】C
【详解】A．根据双缝干涉原理，当光程差为波长的整数倍时出现亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍
时出现暗条纹，可知，光屏上的条纹与镜面平行，并非关于平面镜M上下对称，故A错误；
B．根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式 其中 ， ，所以相邻两条亮条纹之间的距离为 故B错误；
C．若将平面镜向右移动一些，不影响光源的像的位置和L的大小，相邻亮条纹间距不变，故C正确；
D．若将平面镜向右移动一些，射到平面镜边缘的两条光线射到屏上的位置向下移动，宽度减小，而条纹
间距不变，亮条纹数量减少，故D错误；故选C。
8．（2023·天津南开·南开中学校考模拟预测）关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是（ ）
A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大
D．丁实验中，适当减小单缝的宽度，中央条纹会变宽
【答案】D
【详解】A．甲、乙、丙实验产生的条纹均为干涉条纹，而丁实验是光的衍射条纹，故A错误；
B．甲实验产生的条纹为等距条纹，而乙是牛顿环，空气薄层不均匀变化，则干涉条纹间距不相等，故B
错误；
C．根据干涉条纹间距公式 丙实验中，产生的条纹间距越大，则波长越长，频率越短，故C错误；
D．丁实验中，产生的明暗条纹间距不相等，若减小单缝的宽度，中央条纹会变宽，故D正确。
故选D。
9．（2023·全国·校联考模拟预测）双缝干涉实验是物理史上最美的实验之一、如图所示，用单色光进行双缝干涉实验，单色光通过单缝S后对称地通过平行于单缝的双缝 、 ，光屏上出现明暗相间的条纹，O
点在 、 的中垂线上。则（ ）
A．若将单缝S向左移动，将看到光屏上明暗相间的条纹向O点靠拢
B．若将光屏向左移动，将看到光屏上明暗相间的条纹向O点靠拢
C．若将单缝S向上移动，将看到光屏上明暗相间的条纹整体向上移动
D．若将双缝 、 的间距变小，将看到光屏上明暗相间的条纹向O点靠拢
【答案】B
【详解】A．若将单缝S向左移动，光屏上明暗相间的条纹间距不会变化，故A错误；
B．由于 、 到光屏上O处光程差为零，该处出现中央亮条纹，其余条纹均匀地分布在O两侧，若将光
屏向左移动，根据 可知条纹间距减小，将看到光屏上明暗相间的条纹向O点靠拢，故B正确；
C．若将单缝S向上移动，将看到光屏上明暗相间的条纹整体向下移动，故C错误；
D．若将双缝 、 的间距离变小，根据 可知条纹间距增大，将看到光屏上明暗相间的条纹向O
点两侧移动，故D错误。故选B。
10．（2023·河北石家庄·统考三模）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的 点位于双缝 和 的
中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条
纹，屏上 点是一条暗条纹的中心， 点到 点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为 ，双缝与
屏之间的距离为L，则双缝 和 间的距离为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】A【详解】 点到 点的距离为x，根据图乙有 双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，则有
根据干涉规律有 解得 故选A。
11．（2023·重庆·统考三模）如图甲为双缝干涉实验装置示意图，如图乙为用该装置实验时得到的甲、乙
两种单色光的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．若甲光是蓝光，乙光可能是红光
B．双缝到P点的距离差为 ，若用频率 的光做实验，P处为亮条纹
C．测量过程中，把乙光干涉条纹的亮条纹少数一个，会导致波长测量值偏大
D．用甲光做实验时，若把双缝竖直向上移动一小段距离，光屏上的O点为亮条纹
【答案】C
【详解】A．由 可知甲的干涉条纹间距大，所以甲的波长长，则甲光可能是红光，乙光可能是蓝
红光，故A错误；
B．光的波长为 则由 可得 ，P处为暗条纹，故B错误；
C．测量过程中，把乙光干涉条纹的亮条纹少数一个，则条纹间距测量值偏大，由 可知会导致波
长测量值偏大，故C正确；
D．若把双缝竖直向上移动一小段距离，导致双缝到O点的光程差发生变化，可能变为半波长的奇数倍，
屏上的O点可能为暗条纹，故D错误。故选C。
12．（2023·贵州·校联考一模）光刻机是制造芯片的核心装备，如图甲所示，它采用类似照片冲印的技术，
通过曝光去除晶圆表面保护膜的方式，先将掩膜版上的精细图形印制到硅片上，然后将晶圆浸泡在腐化剂
中，失去保护膜的部分被腐蚀掉后便形成电路。某光刻机使用的是真空中波长为 的极紫外线光源（
），如图乙所示，在光刻胶和投影物镜之间填充了折射率为1.8的液体用于提高光刻机投影精细图的
能力，则该紫外线由真空进入液体后（ ）
A．光子能量减小 B．传播速度不变C．波长变为 D．更容易发生明显衍射
【答案】C
【详解】A．紫外线由真空进入液体后，频率不变，根据公式 可知光子能量不变，故A错误；
BC．由于频率不变，传播速度减小，波长变短，根据公式可得 故B错误，
C正确；
D．由于波长变短，所以更不容易发生明显衍射，故D错误。故选C。
13．（2023·江苏徐州·校考模拟预测）图示为通过3D眼镜看电脑显示屏的照片，下列说法正确的是
（ ）
A．左侧镜片上涂有增反膜
B．右侧镜片上涂有增透膜
C．两侧镜片为透振方向不同的偏振片
D．电脑显示屏发出的光为自然光
【答案】C
【详解】D．手机、电脑、电视等电子显示设备发出的光是偏振光，D错误；
ABC．3D眼镜的2个镜片是两个透振方向互相垂直的偏振片，图中电脑显示屏发出的偏振光的透振方向与
左侧眼镜垂直，没有光穿过左侧眼镜，左侧眼镜看不见电脑显示屏，电脑显示屏发出的偏振光的透振方向
与右侧眼镜平行，有光穿过右侧眼镜，右侧眼镜看得见电脑显示屏，AB错误，C正确。故选C。
14．（2022·浙江·舟山中学校联考模拟预测）如图所示， 为一电阻可忽略的线圈， 为一电阻， 为电
容器，开关 处于闭合状态，现突然断开 ，并开始计时，能正确反映 回路中电流i（规定顺时针方向
为正）及电容器中电场 的变化（由 板指向 板为电场的正方向）随时间变化的图像是（ ）
A． B．C． D．
【答案】C
【详解】因为 为一电阻可忽略的线圈，可知当电键闭合时，电容器带电量为零，通过线圈L的电流向下；
断开电键S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向逆时针方向（负方向）且电流大
小逐渐减小，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加，则选项ABD错误，C正确。故选
C。
15．（2023·浙江杭州·校联考二模）如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板
上，BC一侧用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的
说法中正确的是（ ）
A．条纹与AD边平行
B．看到的条纹是由薄玻璃板ABCD的上下两个界面的反射光叠加而成的
C．如果用手用力捏右侧三层，会发现条纹保持间距不变，整体向AD侧移动
D．看到的条纹越多，说明薄片的厚度越厚
【答案】AD
【详解】A、薄膜干涉的光程Δs=2d（d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应
与AD边平行，故A正确；
B、根据薄膜干涉的产生原理可知，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，故B错误；
C.如果用手用力捏右侧三层，根据 可知条纹间距变大，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，
所以条纹向着劈尖移动，故C错误；
D、看到的条纹越多，说明相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密，说明薄片的厚度越厚，故D正确。
故选AD。
16．（2023·天津西青·天津市西青区杨柳青第一中学校考模拟预测）图甲是用光的干涉法检测物体表面平
整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干
涉条纹，下列说法正确的是（ ）A．入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少
B．MN之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少
C．P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的
D．P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的
【答案】AC
【详解】A．根据光的干涉特点可知，入射光的波长越长，相邻干涉条纹的距离越大，即乙图观察到的条
数越少。故A正确；
B．发生薄膜干涉时，相邻明条纹间的空气层的厚度差为 ，MN之间垫块的高度越高，空气层的夹角越
大，所以相邻明条纹之间的距离变小，干涉条纹的条数越多。故B错误；
CD．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明P点所对应待检测物的表面相
对Q点所对应待检测物的表面是凸起的。故C正确；D错误。故选AC。
17．（2023·山东淄博·山东省淄博第一中学校联考二模）某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，
光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布。下列说
法正确的是（ ）
A．这位同学在缝屏上安装的是双缝
B．这位同学在缝屏上安装的是单缝
C．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝
D．当做干涉现象研究时，若要使干涉条纹的间距变小，应增大缝屏与光屏间的距离
【答案】BC
【详解】AB．根据题意，由图乙可知，条纹中间亮、两边窄，是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单缝，
故A错误，B正确；
CD．根据题意，由公式 可知，若要使干涉条纹的间距变大，应选用双缝间距较小的双缝，若要使
干涉条纹的间距变小，应减小缝屏与光屏间的距离，故D错误，C正确。故选BC。
18．（2023·陕西·陕西师大附中校考模拟预测）1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与
晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。X射
线衍射分析是利用晶体形成的X射线衍射图样，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。X
射线衍射的原理是：由于晶体内部规则排列的原子间距离与X射线波长具有相同数量级，所以将一定波长
的X射线照射到晶体时，就会得到明显的X射线衍射图样。衍射图样在空间分布的方位和强度，与晶体微观结构密切相关。根据以上材料和所学的知识，下列说法正确的是（ ）
A．一定波长的X射线照射到非晶体时，不会得到明显的衍射图样
B．一定波长X射线分别照射到食盐和石墨晶体上，得到的衍射图样在空间中分布的方位和强度不同
C．一定波长的 射线照射到晶体时，也会得到明显的衍射图样
D．X射线能在磁场中偏转，可应用于通信、广播及其他信号传输
E．X射线是由交替变化的电场和磁场组成的，X射线是横波
【答案】ABE
【详解】A．非晶体的内部排列是无序的，没有一个固定的顺序，一定波长的X射线照射到非晶体时，不
会得到明显的衍射图样，故A正确；
B．衍射图样在空间分布的方位和强度，与晶体微观结构密切相关，由于食盐和石墨晶体的微观结构不同，
因此一定波长的X射线分别照射到食盐和石墨晶体上，得到的衍射图样在空间中分布的方位和强度不同，
故B正确；
C．晶体内部规则排列的原子间距离与X射线波长具有相同数量级，由于γ射线的波长比X射线的波长更
短，根据发生明显衍射的条件可知，波长越短越不容易发生明显衍射，因此一定波长的γ射线照射到晶体
时，不能得到明显的衍射图样，故C错误；
D．X射线不带电，在磁场中不会发生偏转，故D错误。
E．X射线属于电磁波，是由交替变化的电场和磁场组成的，是横波，选项E正确。故选ABE。
19．（2023·山东·统考高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形
样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形
成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）
A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【答案】A
【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则
劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。故选A。
20．（2023·江苏·统考高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（
）
A． 倍 B． 倍 C．2倍 D．3倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有 由题图知x = 2x 则 故选B。
乙 甲
