物理选择性必修 第一册第1节 光的干涉一课一练

5.1光的干涉基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（　　）

A．减小光源到单缝的距离

B．减小双缝之间的距离

C．减小双缝到光屏之间的距离

D．换用频率更高的单色光源

2．如图是、两种色光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，下列说法中不正确的是（　　）

A．同种均匀介质对光的折射率比光的大

B．在同种均匀液体材料中进行传播时，光的传播速度更大

C．由、色光组成的复色光通过三棱镜时，光的偏转角度更小

D．、两种色光从同种均匀液体材料射入真空发生全反射时，光的临界角更小

3．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则（　　）

A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度

B．在真空中，a光的波长大于b光的波长

C．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线b首先消失

D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距

4．关于下列光学现象，说法正确的是（ ）

A．水中蓝光的传播速度比红光快

B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射

C．摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性

D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽

5．两个普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为（　　）

A．两个灯亮度不同 B．灯光的波长太短

C．两灯光的振动情况不同 D．电灯发出的光不稳定

6．如图所示，在一个空长方体箱子的左侧壁刻上双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在箱子左边时，在箱子的右侧内壁上产生干涉条纹。如果把箱子用透明的油灌满，条纹的间距将（　　）

A．保持不变 B．减小

C．可能增加 D．增加

7．用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大

B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小

C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

D．若将滤光片由绿色换成蓝色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

8．彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中小水珠时的部分光路图，其中a、b为两种单色光。以下说法正确的是（　　）

A．在真空中a光波长小于b光波长

B．在真空中a光速度大于b光速度

C．a光的折射率小于b光的折射率

D．用同一双缝干涉装置看到的a光干涉条纹间距比b光干涉条纹间距窄

9．用a、b两种不同的单色光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则（　　）

A．a光的频率大于b光的频率

B．对同种玻璃a光的折射率大于b光的折射率

C．在同种玻璃中，a光的传播速度等于b光的速度

D．从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角

10．如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后出a、b两束光线。则（　　）

A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度

B．在真空中，a光的波长小于b光的波长

C．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

D．若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线b首先消失

11．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a、b两种单色光组成的复色光通过三棱镜或平行玻璃砖，光的传播路径和方向可能正确的是（ ）

A． B．

C． D．

12．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　）

A．增大双缝与毛玻璃间的距离 B．增大单缝与双缝间的距离

C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大单缝与光源间的距离

13．在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，一同学经调节后使单缝和双缝在竖直方向相互平行，分别用间距d1=0.20mm和d2=0.25mm的双缝来完成实验，其它条件不变，该同学用间距为d1的双缝观察到的干涉条纹是（　　）

A． B． C． D．

14．如图所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到如图所示条纹中的P和Q情况，这说明（　　）

A．此操作利用了光的偏振原理

B．N的上表面B处向上凸起

C．若出现两条相连的直线干涉条纹，则说明两条相连的干涉条纹所对应的空气薄膜厚度相等

D．干涉条纹是由M下表面的入射光线和N的上表面的反射光线干涉形成的

15．用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝相同距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的。则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是（　　）

A．a光光子的能量比b光光子的能量小

B．在水中，a光传播的速度比b光的大

C．水对a光的折射率比b光大

D．在同一介质中，a光的波长比b光的波长长

二、填空题（共4题）

16．如图所示两种条纹中，图_______所示是双缝干涉条纹，图_______所示是单缝衍射条纹．

17．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率__________，振动方向___________，具有恒定的________。激光散斑测速应用了光的干涉原理，二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，已知二次曝光时间间隔为△t，双缝到屏的距离为L，相邻两条纹间距为△x，激光波长为λ，则运动物体的速度表达式为_____。

18．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，右侧AA/为光屏，A与S2的距离与A与S1的距离之差为1．5×10-6m，S1、S2连线的中垂线与光屏的交点为O，点A′与A点关于O点对称用波长为600nm的黄色激光照双缝，则A点为______（“亮条纹”或“暗条纹”），点A′与A点之间共有____条亮条纹．

19．（1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝I和细丝II，在光屏上形成的衍射图样如图中a和b所示，已知细丝I的直径为0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝II的直径，如图所示，细丝II的直径为_________mm．图中的_____（填“a”或“b”）是细丝II的衍射图样．

（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验．单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片称为波长为的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹．小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，与光屏的距离为D，则条纹间距_______，随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上______（填“能”会“不能”）观察到干涉条纹．

三、综合题（共4题）

20．如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与、距离之差为，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

已知A光在空气中的波长为； 

已知B光在某种介质中波长为，当B光从这种介质射向空气时，临界角为

21．知某红宝石激光器发出的激光由空气斜射到折射率的薄膜表面，入射时与薄膜表面成角，如图所示．已知真空中的光速c＝3.0×108m／s．

①求从O点射入薄膜中的光的折射角及速率；

②一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真正单一的．激光频率ν是它的中心频率，它所包含的率范围是△ν（也称频率宽度）．如图．单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出（这部分光称为乙光），甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间△t．理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：△t的最大值△tm与△ν的乘积近似等于1，即只有满足△tm・△ν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．若该激光频率ν＝4.32×1014Hz，它的频率宽度△ν＝8．0×109Hz．试估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm．

22．[物理——选修3-3]（15分）

（1）（5分）已知铜的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，则质量为m的铜含有_______个铜原子；若将铜原子设想为球体，且铜原子一个挨着一个排列，已知铜的密度为，则铜原子的半径为_______。

（2）（10分）如图所示，在一圆形管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K和质量为m的可自由移动的绝热活塞A将管内气体分割成体积相等的M、N两部分。温度都为T0=300 K，上部气体M压强为p0=1.0×105 Pa，活塞A产生的压强有（S为活塞横截面积）。现保持下部分气体N温度不变，只对上部分气体M缓慢加热，当活塞A移动到最低点B时（不计摩擦），求：

（i）上部分气体的温度；

（ii）保持上下部分M、N气体温度不变，释放一部分M气体，稳定后活塞A又回到了原来的位置，则释放气体质量与M气体原有质量之比。

（1）下列说法正确的是_______。

A．同频率的两列机械波相遇叠加，振动减弱区的质点总是静止不动的

B．若用同一杨氏双缝干涉装置，在相同条件下先后用红光、蓝光进行实验，则相邻红条纹间距比相邻蓝条纹间距大

C．当观察者远离声源而去时，观察者接收到的声波频率比声源发出声波的实际频率大

D．根据狭义相对论可知，若物体的速度增大了，则其质量也一定相应地增大

（2）一半圆柱形透明物体横截面如图所示，直径AOB镀银，O表示半圆截面的圆心，并建立图示坐标系。一束平行x轴（直径AOB）的激光在横截面内从M点入射，经过AB面反射后从N点垂直x轴（直径AOB）向上射出。已知MOA=60，圆柱形半径。求：（sin15°=，计算结果可带根号）

（i）透明物体的折射率；

（ii）激光射出点N点的坐标。

23．、为两个相干光源，发出的光的频率为，光屏上A点与、的光程差为。

（1）若、的振动步调完全一致，则A点出现什么条纹？

（2）若、的振动步调完全相反，则A点出现什么条纹？

参考答案：

1．B

2．B

3．D

4．D

5．C

6．B

7．C

8．C

9．D

10．B

11．C

12．A

13．C

14．B

15．C

16．     （b）     （a）

17．     相同     相同     相位差    

18．     暗条纹     5

19．     0.996~1.000     a          不能

20．暗条纹亮条纹

21．（1）30°；（2）

22．（1）     （2）①   ②

（1）BD（2）①   ②，y=5 cm

23．（1）暗条纹；（2）亮条纹