高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉当堂检测题

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课后素养落实(十七)　光的干涉(建议用时：40分钟)题组一　光的双缝干涉1．(多选)对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是(　　)A．不同的色光有可能发生干涉现象B．不同的色光不可能发生干涉现象C．光的强度不同有可能发生干涉现象D．是否发生干涉现象与光的强度无关BCD　[两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同的色光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故选项B正确；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，故选项C、D正确。]2．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，故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。]3．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。]4．(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。]题组二　干涉条纹与波长的关系5．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的点形成亮条纹；④在距双缝的路程差为λ的点形成暗条纹。A．①②　　　　　　 B．②③C．③④  D．②④D　[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＝nλ，n＝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＝(2n＋1)·，n＝0,1,2,3，…这点为减弱点，该处出现暗条纹。]6．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．  B．  C．  D．D　[由题中条件可知，r2－r1＝λ，又因为λ＝，联立可得r2－r1＝，选项D正确。]7.(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波。一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，即两列光的________相同。如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹。(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。[解析]　(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗条纹。(2)相邻亮条纹的中心间距Δx＝λ，由题意知，L＝，其中n＝10，代入数据得L＝1.178×10－2 m。[答案]　(1)频率　C　(2)1.178×10－2m题组三　薄膜干涉8.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)(　　)A　　　　　　　　　BC　　　　　　　　　DC　[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。]9．为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度。[解析]　由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消。而光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化。若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得n＝＝，即λ＝，那么增透膜厚度h＝λ＝＝m＝1×10－7m。[答案]　1×10－7m1．(多选)如图所示，把一个上表面是平面、下表面是凸面的凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方垂直射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，则(　　)A．圆环状条纹是光在凸透镜上下两个玻璃表面的反射光的干涉造成的B．圆环状条纹是平面玻璃和凸透镜之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的C．如果将凸透镜的凸面曲率半径增大而其他条件保持不变，则圆环状条纹的亮纹间距变大D．如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，则圆环状条纹的亮纹间距变小BC　[当单色光垂直照射到凸透镜上时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，它们在凸透镜的下表面相遇，当这两列光的光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，A错误，B正确；若换一个曲率半径更大的凸透镜，相同位置处的空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹的亮纹间距变大，C正确；如果改用波长更长的单色光照射而其他条件保持不变，则观察到的圆环状条纹的亮纹间距变大，D错误。]2.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。]3．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＝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。]4．(多选)(2020·广东深圳模拟)如图所示为用同一双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是(　　)A．甲光的波长大于乙光的波长B．若甲光是黄光，乙光可能是红光C．若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大D．若两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大入射角，乙光的折射光线最先消失ACD　[根据干涉条纹之间的距离公式Δx＝λ得，在d、l相同的条件下，Δx与波长λ成正比，由题图知，甲光的条纹之间的距离大，则甲光的波长长，故A正确；甲光的波长比乙光的波长长，红光的波长比黄光的波长长，若甲光是黄光，乙光不可能是红光，故B错误；根据c＝λf得，甲光的频率比乙光的频率低，则甲光的折射率小，由n＝得，若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故C正确；根据sin C＝得，乙光的临界角较小，若两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大入射角，乙光的折射光线最先消失，故D正确。]5．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离L＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm，则氦氖激光器发出红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？[解析]　由Δx＝λ，可以得出红光的波长λ＝·Δx＝ m≈6.3×10－7 m。所以激光器发出的红光的波长是6.3×10－7m。如果将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点可知：光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速发生改变，但频率不变。由此可知＝，而＝n，则λ′＝＝ m≈4.7×10－7 m。这时屏上条纹的间距是 Δx′＝·λ′＝ m≈2.8×10－2 m。[答案：]　6.3×10－7 m　2.8×10－2 m