高考物理“光的本性”考点选析
一、考查研究光的本性的物理学史和科学方法
例1 (2002年上海物理卷)牛顿为了说明光的性质,提出了光的微粒说。如今,人们对光的性质已有了进一步的认识。图1中的四个示意图所表示的实验,能说明光性质的是( )

图1
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
解析 图①表示“α粒子散射实验”,证明原子具有核式结构;图②表示“杨氏双缝实验”,证明光具有波动性;图③表示“光电效应实验”,证明光具有粒子性;图4表示“天然放射性实验”,证明原子核内部结构是可以变化的。所以选项B正确。
例2 (2005年上海物理卷)2005年被联合国定为“世界物理年”,以表彰爱因斯坦对科学的贡献。爱因斯坦对物理学的贡献有( )
A.创立“相对论” B.发现“X射线”
C.提出“光子说” D.建立“原子核式模型”
解析 考查对有关物理学史的了解。“相对论”是爱因斯坦创立的,“光子说”也是爱因斯坦提出的,伦琴发现“X射线”,卢瑟福建立了“原子核式模型”。所以选项A、C正确。
例3 (2003年上海卷)爱因斯坦由光电效应的实验规律,猜测光具有粒子性,从而提出光子说。从科学研究的方法来说,这属于( )
A.等效替代 B.控制变量
C.科学假说 D.数学归纳
解析 本题考查物理思维方法,刚提出“光子说”时属于科学猜想,是否正确需要实验的进一步检验,这种方法是科学假说,所以选C。
点评 人类对光的本性的认识过程是一段物理学史,同学们应在阅读教材理解教材的基础上,加强记忆。
二、考查光的干涉现象
例4 (2003年上海卷)劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图2(甲)所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图2(乙)所示。干涉条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗纹所在位置下面的薄膜厚度差相同。现若在图2(甲)装置中抽去一张薄片,则当光竖直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹( )

图2
A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失
解析 该题主要考查获取和处理信息的能力,当抽去一张纸片后,两玻璃表面之间夹角减小,由数学知识可知,要保持两相邻条纹所对应的薄膜厚度差相同,则两相邻条纹间距一定增大,即观察到的干涉条纹变疏,选项A正确。
说明 该题来源于课本中薄膜干涉,但实质是一道信息材料阅读题,关键是可直接获取题中提供的信息:任意相邻明条纹(或暗条纹)所在位置下面对应的薄膜厚度差恒定,由此可推断结果。
例5 (2005年江苏物理卷)1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图3(a)所示,S为单色光源,M为一平面镜。试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与S直接发出的光在光屏上相交的区域。
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式。

图3
解 (1)见图3(b)。
(2)由双缝干涉相邻亮纹(或暗纹)间距离公式:
。
根据平面镜成像的对称性得d=
所以
。
点评 杨氏双缝干涉是光的波动性的有力证据,要牢记干涉现象中相邻两亮纹(或暗纹)间距离相等,条纹间距的计算式
,并理解各个字母所代表物理量的物理含义。
三、考查光的衍射及其图样分析
例6 (2000年上海卷)如图所示为单色光源发出的光经一狭缝照射到光屏上,可观察到的图像是( )

解析 单色光源经狭缝发生衍射,衍射图样是间距不等明暗相间,中央宽而亮,两边宽度和亮度逐渐降低的条纹,且两边明条纹的亮度迅速降低。只有A符合这些特点。所以正确选项是A。

例7 (2001年上海卷)图4中 A、B两幅图是由单色光分别射到圆孔而形成的图像,其中图A是光的____(填干涉或衍射)图像。由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径____(填大于或小于)图B所对应的圆孔的孔径。
解析 同一列单色光射到圆孔,图A出现了明暗相同的条纹,这说明光偏离了直线传播,发生明显衍射现象;而图B没有明暗相间的条纹,表示不发生明显衍射现象。根据衍射条件可知图A所对应的圆孔的孔径小于图B所对应的圆孔的孔径。
答案 衍射,小于。
点评 该题主要考查明显衍射的条件及其运用。光发生衍射现象时,一是光传播到几何阴影区中,即光照亮的范围变大;二是在这个范围内光的亮度不均匀,出现明暗相间的条纹。

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