人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉习题，共7页。试卷主要包含了在单色光的双缝干涉实验中等内容，欢迎下载使用。

(建议用时：25分钟)
考点一 光的双缝干涉
1．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
B [在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故A项错误，B项正确．在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，C项错误．两列光波相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故D项错误．]
2．光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现( )
A．黄色的干涉条纹 B．红绿相间的条纹
C．黑白相间的条纹D．无干涉条纹
D [有色玻璃只允许同色光通过，红光和绿光的频率不同，根据干涉的条件，不能产生干涉现象，所以选项D正确．]
3．(多选)在单色光的双缝干涉实验中( )
A．两列光波谷和波谷重叠处出现暗条纹
B．两列光波峰和波峰重叠处出现亮条纹
C．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹
D．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时，出现暗条纹
BC [两列光的峰—峰相遇和谷—谷相遇都是亮条纹．从空间中一点到两光源的光程差等于波长的整数倍，该点出现亮条纹；若为半波长的奇数倍，则为暗条纹．]
考点二 干涉条纹和光的波长的关系
4．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)( )
①在距双缝的路程相等的点形成暗条纹；②在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹；③在距双缝的路程差为eq \f(nλ,2)的点形成亮条纹；④在距双缝的路程差为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n＋\f(1,2)))λ的点形成暗条纹．
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
D [在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…这点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)·eq \f(λ,2)，k＝0,1,2,3，…这点为减弱点，该处出现暗条纹．]
5．如图所示为双缝干涉实验装置示意图，其中甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明条纹；乙图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹．则下列说法正确的是( )
A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
A [本题主要考查学生观察图像的能力，在双缝干涉实验中，相邻两条明(或暗)条纹之间的距离Δx与哪些因素有关等知识．]
6．(多选)双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2到单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上O点到双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹，如果将入射的绿光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )
A．O点是红光的亮条纹
B．红光的第一条亮条纹在P点的上方
C．O点不是蓝光的亮条纹
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
AB [O点距离双缝的路程差为0，该点为亮条纹，当用红光或蓝光照射时，在O点也产生红光的亮条纹或蓝光的亮条纹，A正确，C错误；根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ和红光的波长大于绿光的波长可知，红光的条纹间距大于绿光的条纹间距，所以红光的第一条亮条纹在P点的上方，B正确；同理可知，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，D错误．]
7．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2－r1)应为( )
A.eq \f(c,2f) B.eq \f(3c,2f)
C.eq \f(2c,3f) D.eq \f(5c,2f)
D [由题中条件可知，r2－r1＝eq \f(5,2)λ，又因为λ＝eq \f(c,f)，联立可得r2－r1＝eq \f(5c,2f)，选项D正确．]
考点三 薄膜干涉
8．(多选)如图所示，把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖．让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是( )
A．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
AC [根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以选项A正确，选项B错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故选项D错误；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，所以条纹向着劈尖移动，故选项C正确．]
9．如图所示，把酒精灯放在肥皂液薄膜前，从薄膜上可看到明暗相间的条纹，能解释这一现象产生原因的是示意图(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时，从膜的前后表面分别反射形成的两列波)( )
C [看到的明暗条纹是从膜前后表面分别反射形成的两列相干波发生干涉形成的，肥皂膜中的液体在重力作用下导致从上至下的薄膜厚度不同，反射回来的两列波的同步性不同，明条纹是相干加强形成的，暗条纹是相干减弱形成的，选项C正确．]
(建议用时：15分钟)
10．(多选)用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在离双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光形成的，图乙是b光形成的，则关于a、b两束单色光，下述正确的是( )
甲 乙
A．a光的频率较高
B．a光的波长较长
C．对同一介质a光的折射率较大
D．在水中a光传播的速度较大
BD [由双缝干涉条纹间距与波长成正比可判断a光的波长较长，再由c＝λf可知a光的频率低．对同一介质来说折射率小，光在其间传播的速度大，所以B、D正确．]
11．如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7 m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹．若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是( )
A．P和P1都是亮条纹
B．P是亮条纹，P1是暗条纹
C．P是暗条纹，P1是亮条纹
D．P和P1都是暗条纹
B [从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2的距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是亮条纹．
而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹．当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝eq \f(3,2)λ紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹．综上所述，选项B正确．]
12．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷．在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点．如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么( )
A．A、B、C三个位置处都出现亮条纹
B．B位置处出现暗条纹
C．C位置处出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．以上结论都不正确
A [在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同的，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如题图中C点)；所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置，对光波而言，该点是完全暗的．本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹．另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(题图中B点)振动也是加强的．]
13．S1、S2为两个相干光源，发出的光的频率为7.5×1014 Hz，光屏上A点与S1、S2的光程差为1.8×10－6 m.
(1)若S1、S2的振动步调完全一致，则A点出现什么条纹？
(2)若S1、S2的振动步调完全相反，则A点出现什么条纹？
[解析] (1)由c＝λf，得λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3.0×108,7.5×1014) m＝4×10－7 m
光程差s＝1.8×10－6 m，则eq \f(s,λ)＝eq \f(1.8×10－6,4×10－7)＝eq \f(9,2)
若S1、S2振动步调一致，则在A点出现暗条纹．
(2)若S1、S2两光源振动步调完全相反，光程差是半波长的奇数倍，则在A点刚好两列波相互加强，出现亮条纹．
[答案] (1)暗条纹 (2)亮条纹