高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光3 光的干涉课时作业

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光3 光的干涉课时作业，共13页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。

4.3光的干涉提升优化（含解析）
一、单选题
1.关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法不正确的是（）
A. 干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B. 用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹窄
C. 干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波谷与波谷的叠加
D. 干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波峰与波谷的叠加
2.下列说法正确的是（）
A. 水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象
B. 紫外线可杀菌消毒是因为它有较强的热效应
C. 红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，红光形成的相邻亮条纹间距小
D. 观察者相对于频率一定的声源运动时，接收到声波的频率与波源频率相同
3.图中所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平的装置。所用单色光是用普通光源加滤光片产生的。检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的（     ）                            

A. a的上表面和b的下表面                                       B. a的上表面和b的上表面
C. a的下表面和b的上表面                                      D. a的下表面和b的下表面
4.双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为 λ 的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与由S2到O点，光传播的时间差为 Δt 。玻璃片厚度为10 λ ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（   ）

A. Δt=5λc                           B. Δt=15λ2c                           C. Δt=10λc                           D. Δt=15λc
5.在技术中可以利用光的干涉原理检测各种镜面的平整度，在被检测平面上放一个透明的样板，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示，下面有关说法中正确的是（   ）

A. 用不同颜色的光照射时亮条纹的位置不变
B. 样板平面上下表面的反射光干涉形成明暗相间的条纹
C. 空气劈尖上下表面的反射光干涉形成明暗相间的条纹
D. 被检测平面上下表面的反射光干涉形成明暗相间的条纹
6.下列有关光现象的说法正确的是（   ）
A. 照相机的镜头表面镀有一层膜、全息照相技术都是应用了光的干涉
B. 光导纤维内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C. 白光穿过玻璃砖时，各单色光传播速度不相等，红光速度最小，紫光速度最大
D. 在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的全反射现象
7.用双缝干涉实验装置得到红光的干涉条纹。先增加光源与单缝之间的距离，再将光源与单缝之间的红色滤光片换为绿色滤光片，下列说法正确的是（   ）
A. 增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变大
B. 增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变小
C. 换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变小
D. 换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变大
8.杨氏双缝干涉实验对认识光的本质具有重要的意义。双缝干涉实验示意图如图所示，用蓝光照射单缝S时，光屏P上能观察到干涉条纹。下列措施中能使光屏上条纹间距变宽的是（   ）

A. 改用紫光照射单缝S
B. 将单缝S向左侧平移
C. 减小双缝S1与S2的间距
D. 用蓝光和紫光分别照射S1和S2
9.用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、紫光分别做单缝衍射实验，得到的图样如图所示（黑色部分表示亮纹）。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（   ）

A. 红、黄、蓝、紫             B. 红、紫、蓝、黄             C. 蓝、紫、红、黄             D. 蓝、黄、红、紫
10.图1是研究光的干涉现象的装置示意图，在光屏P上观察到的图样如图2所示。为了增大条纹间的距离，下列做法正确的是（   ）

A. 增大单色光的频率                                               B. 增大双缝屏上的双缝间距
C. 增大双缝屏到光屏的距离                                    D. 增大单缝屏到双缝屏的距离
11.如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．下列说法正确的是(   )．

A. 减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小        B. 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C. 将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小           D. 将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
12.为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为(   )
A. d4                                       B. nd4                                       C. 4d                                       D. 4nd
13.如图甲所示是用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置， a是标准样板。图乙所示干涉条纹，是两个表面反射光的叠加而形成的，这两个表面是（   ）

A. a的上表面、b的下表面                                       B. a的上表面、b的上表面
C. a的下表面、b的上表面                                       D. a的下表面、b的下表面
14.如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻相遇时的示意图，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，S1的振幅A1＝4cm，S2的振幅A2＝4cm。则下列说法正确的是（   ）

A. 质点D是振动减弱点                                            B. 质点B是振动加强点
C. 质点A，D在该时刻的高度差为16cm                  D. 再过半个周期，质点C是振动加强点
15.a、b两束可见单色光，分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是（    ）

A. a光在玻璃中的折射率较大                                  B. b光在玻璃中的波长较a光长
C. 一束a光与一束b光能发生干涉                            D. 同样的入射角下，b光的偏折角大
16.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是(   )

A. 甲是单缝、乙是双缝                                           B. 乙是双缝、丙是小圆孔
C. 丁是小圆孔、甲是双缝                                       D. 丙是小圆孔、丁是小圆板
二、综合题
17.某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，如图所示．该发射站可发送频率为400kHz的中波和频率为400MHz的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108m/s，求：

（1）该中波和微波的波长各是多少；
（2）发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处；
（3）若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好？为什么？
18.如图所示，两个相同的声源S1和S2相距d=10m，频率f=1700Hz，振动为同步振动，Q是S1 ， S2连线的中点，OQ是S1 ， S2连线的中垂线，OQ长l=400m，OP线段平行于S1S2连线，OP=16m，已知空气中声速为340m/s，试问：

（1）在O点振动将加强还是减弱；
（2）在OP线段上会出现几个振动最强的位置．
19.用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距d=0.1mm，双缝到屏的距离L=0.6m，测得屏上干涉条纹中亮条纹间距△x=3.9mm，求：
（1）氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？
（2）假如把整个装置放入折射率n= 43 的水中，这时屏上的条纹间距是多少？

答案解析
1.【答案】 C
【解析】A、由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；
B、干涉条纹间距与光的波长成正比，由于绿光波长比黄光的短，故绿光干涉条纹间距小，故B正确；
C、D、干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波峰与波谷的叠加形成的，两反射光波波谷与波谷的叠加形成亮纹，故C错误，D正确；
故选：C．
2.【答案】 A
【解析】
A、水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象．故A正确．
B、紫外线具有杀菌作用，可利用紫外线消毒．故B错误．
C、红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，根据公式： 可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大．故C错误．
D、声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率．故D错误．
故选：A．
3.【答案】 C
【解析】用干涉法检验厚玻璃板表面是否平整时，是应用薄膜干涉呈现的干涉图样加以分析得出结论的.这一薄膜是标准样板和厚玻璃板之间通过垫上薄片形成的空气薄膜，因此应是a的下表面和b的上表面为此薄膜的前、后两个反射面，可见只有选项C是正确的。
4.【答案】 A
【解析】光在玻璃中的传播速度为 v=cn
可知时间差 Δt=10λv-10λc=5λc
故答案为：A。
5.【答案】 C
【解析】A．用不同颜色(即波长不同)的光照射时，波程差变化，则亮条纹的位置发生变化，A不符合题意；
BCD．根据薄膜干涉的产生原理，形成明暗相间的条纹是由空气膜上下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，BD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
6.【答案】 A
【解析】A．照相机的镜头表面镀有一层膜、全息照相技术都是应用了光的干涉，所以A符合题意；
B．光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率，光在由内芯射向外套时，在其界面处发生全反射，所以B不符合题意；
C．白光穿过玻璃砖时，各单色光传播速度不相等，波长越长，对于同种介质，折射率越小，根据 v=cn
可知，光的传播速度越大，所以红光速度最大，紫光速度最小，所以C不符合题意；
D．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是由油膜的上下表面两束反射光干涉而形成的，属于光的干涉现象。所以D不符合题意。
故答案为：A。
7.【答案】 C
【解析】AB．根据 Δx=ldλ 可知，增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距不变，AB不符合题意；
CD．根据 Δx=ldλ 可知，换为绿色滤光片后，波长变短，则得到的条纹间距变小，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
8.【答案】 C
【解析】对于双缝干涉，光屏上条纹的间距 Δx 有 Δx=Ldλ
可知 Δx 与光屏到双缝间的L、单色光的波长 λ 成正比，与双缝之间的距离d成反比。
A．若改用紫光照射单缝S，即 λ 减小，其他条件不变，则 Δx 将减小，A不符合题意；
B．若将单缝S向左侧平移，根据公式 Δx=Ldλ
可判断不会改变 Δx ，B不符合题意；
C．若减小双缝S1与S2的间距，即减小d，其他条件不变，则 Δx 将增大，C符合题意；
D．用蓝光和紫光分别照射S1和S2 ， 不会在光屏P上观察到稳定的干涉条纹，D不符合题意。
故答案为：C。
9.【答案】 B
【解析】双缝干涉的图样时明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，因此第一个和第三个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距 Δx=Ldλ
可知，波长越大， Δx 越大，因此第一个是红光，第三个是蓝光。
单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越长，中间亮条纹越粗，因此第二个和第四个是单缝衍射图样，而第二个是紫光，第四个是黄光。
综上所述，从左到依次是红、紫、蓝、黄，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B。
10.【答案】 C
【解析】A．增大单色光频率，则波长减小，根据公式 Δx=Ldλ 可知，条纹间的距离减小，A不符合要求；
B．增大双缝屏上的双缝间距d，根据公式 Δx=Ldλ 可知，条纹间的距离减小，B不符合要求；
C．增大双缝屏到光屏的距离L，根据公式 Δx=Ldλ 可知，条纹间的距离增大，C符合要求；
D．根据公式 Δx=Ldλ 可知，条纹间的距离与单缝屏到双缝屏的距离无关，D不符合要求。
故答案为：C。
11.【答案】 B
【解析】根据公式 Δx=ldλ ，减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离变大，A不符合题意，
根据公式 Δx=ldλ ，增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大，B符合题意，
根据公式 Δx=ldλ ，将绿光换为红光，频率减小，即波长增大，所以干涉条纹间的距离增大，C不符合题意
根据公式 Δx=ldλ ，将绿光换为紫光，频率增大，即波长减小，所以干涉条纹间的距离减小，D不符合题意，
故答案为：B
12.【答案】 D
【解析】本题考查薄膜干涉。设绿光在膜中的波长为λ，则由d=λ/4，得λ=4d；则绿光在真空中的波长为：λ0=nλ=4nd。
故答案为：D。
13.【答案】 C
【解析】要检查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的条纹是a板的下表面和b板的上表面的反射光干涉产生的。具体为：当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，若条纹是直的则板平整，若条纹发生弯曲，则玻璃板不平整。
故答案为：C
14.【答案】 C
【解析】A、B：两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，D点是波谷与波谷相遇点，A是波峰与波峰相遇点，B、C两点是波峰与波谷相遇点。则A、D两点是振动加强的，且B、C两点是振动减弱的，AB不符合题意；
C、S1的振幅A1=4cm，S2的振幅A2=4cm，质点A是处于波峰叠加位置，相对平衡位置高度为8cm，而质点D处于波谷叠加位置，相对平衡位置为-8cm，因此质点A、D在该时刻的高度差为16cm，C符合题意；
D、质点C是振动减弱点，再过半个周期，仍是减弱点，D不符合题意。
故答案为：：C
15.【答案】 C
【解析】根据光路的可逆性，由图可知光从底面射入时,入射角相同,而a的折射角大于b的折射射角,由折射定律可知：n=sinisinr可知，故a的折射率小于b的折射率；故A错误。
因折射率越大，光的频率越大，知a的频率小于b的频率，由λ=vf知，a的波长大于b光的波长，B错误；
列波发生干涉的条件是:频率相同、振动方向相同、相遇点相位差恒定 ，a、b频率不相同，故C错误；
因b光的折射率较大，故同样的入射角下，b光的偏折角大。故D正确。
故答案为C。
16.【答案】 D
【解析】根据衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小；后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔做衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板衍射图样。所以只有D是正确的。
故答案为：D
17.【答案】 （1）解：波长、波速、频率之间的关系，即：c=λf，可得 λ=cf
则有中波的波长 λ1=3×108400×103m=7.5×102m
而微波的波长 λ2=3×108400×106m=0.75m
答：该中波和微波的波长各是750m，0.75m
（2）解：发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处，若是干涉则必须频率相同，明显不可能是干涉现象．所以电磁波是经过波的衍射后绕过高山，到达居住地A处
答：发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处
（3）解：要发生明显的波衍射现象，则波长必须与阻碍物尺寸差不比，所以两种波的接收效果明显不同，波长越长的波接收效果更好．因此中波接收效果更好．
答：中波的接收效果更好，因为中波的波长较长，衍射现象明显
【解析】本题主要考查两个方面的知识：（1）电磁波在传播过程中以光速传播且保持不变；（2）理解电磁波的波长、波速、频率之间的关系，即：c=λf（c是电磁波的波速，λ是电磁波波长，f是电磁波的频率）．干涉的条件是频率相同，而明显的衍射现象波长必须要长．
18.【答案】 （1）解：由题意可知，根据公式 λ=vf ，则有：λ= 3401700 =0.2m；当到两波源的间距差为波长的整数倍或0时，出现振动加强点，
由于Q是S1 ， S2连线的中点，OQ是S1 ， S2连线的中垂线，所以O点到S1 ， S2的距离是相等的，距离的差是0，所以是振动的加强点
答：在O点振动将加强
（2）解：P到两个波源的距离： PS1=OQ2+(OP-d2)2 = 4002+(16-102)2=1721≈41.485 m，
PS2=OQ2+(OP+d2)2 = 4002+(16+102)2=2041≈45.177 m
△s=PS2-PS1 =45.177m﹣41.485m=3.692m
根据振动的加强点的条件可知，每一次到两个波源的距离的差达到0.2m时就可以出现振动的加强点，所以共有：
n= △sλ=3.6920.2=18.46
n只能取整数，所以在OP线段上会出现18个振动最强的位置
答：在OP线段上会出现18个振动最强的位置
【解析】（1）根据波的频率与波速关系，结合 λ=vf ，从而求解波长，并根据波的间距差是波长的整数倍，即为振动加强；（2）分别求出P到两个波源的距离差，结合加强点的条件分析，即可求解．
19.【答案】 （1）解：根据△x= Ld λ，红光的波长为：λ= dL △x= 0.1×10-36 ×3.9×10﹣2m=6.5×10﹣7 m
答：氦氖激光器发出的红光波长λ是6.5×10﹣7m
（2）解：因为v= cn ，所以λ= cf
则红光进入水中的波长λ′= vf = cnf = λn
所以△x= Ld λ′= △xn =2.85×10﹣2m
故屏上的明条纹间距是2.925×10﹣3m
答：屏上的明条纹间距是2.925×10﹣3m
【解析】根据△x= Ld λ，可得红光的波长．进入水中，红光的波长发生改变，则明条纹的间距发生变化．