物理选择性必修 第一册3 光的干涉同步练习题

4.3 光的干涉

知识点01  波的干涉

波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉．

【即学即练1】白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的(　　)

A． 传播速度不同

B． 强度不同

C． 振动方向不同

D． 频率不同

知识点02  杨氏双缝干涉实验

1.史实：1801年，英国物理学托马斯·杨做了著名的光的双缝干涉实验，成功地观察到了光的干涉现象．

2.双缝干涉图样：如图所示，用单色光去照射双缝，屏幕上就会出现明暗相间的等距离的条纹．

4.干涉条件：两列光的频率相同，振动方向一致，且相位差恒定．

5.能发生干涉的两束光称为相干光．

6.意义：光的干涉现象充分表明光是一种波．

7.明暗条纹位置的判断方法：

当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的偶数倍(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，这里出现暗条纹．

【即学即练2】用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后(　　)

A． 干涉条纹消失

B． 彩色条纹中的红色条纹消失

C． 中央条纹变成暗条纹

D． 中央条纹变成红色

知识点03  薄膜干涉

1.观察薄膜干涉：如图所示，把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像时会发现水平方向的明暗相间的条纹．

2.相干光源：液膜前后两表面反射的两列光波．

3.薄膜干涉的成因

光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的光程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现暗条纹.

【即学即练3】用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　)

A．当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°

B．当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°

C．当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°

D．干涉条纹保持不变

考法01  杨氏双缝干涉实验

1．杨氏双缝干涉实验示意图，如图所示．

2．单缝的作用：获得线光源．

3．双缝的作用：获得两个相干光源．

4．实验现象：在屏上出现一系列明暗相间的条纹．

5．实验结论：光具有波动性．

【典例1】如图所示是一种观察光的干涉现象的装置，称为劳埃德镜，图中M是一块普通平板玻璃制成的反射镜，单色缝光源S与镜面M平行(图中S只画成一个点)，右面P是光屏．P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域．图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线，则下列说法正确的是(　　)

A． 光屏上AD间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹

B． 光屏上只有AB间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹

C． 光屏上只有BC间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹

D． 光屏上只有CD间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹

考法02 光屏上出现明暗条纹的条件

屏上某处出现亮、暗条纹的条件

1．出现亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：

|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…)

2．出现暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：

|PS1－PS2|＝(2k－1)·(k＝1,2,3，…)

【典例2】如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光通过滤光片产生的，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

题组A  基础过关练

一、单选题

1．教室内两盏相同的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．两盏灯亮度不同

B．灯光的波长太短

C．两灯光的振动频率不同

D．电灯发出的光不稳定

2．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间距离为，双缝到光屏的距离为，调整实验装置使光屏上见到清晰的干涉条纹。关于该干涉条纹及改变条件后其变化情况，下列叙述中正确的是（　　）

A．屏上所有暗线都是从双缝中出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的

B．若将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹

C．若只减小双缝间距，屏上两相邻明条纹间距离变小

D．若只改用频率较大的单色光，屏上两相邻明条纹间距离变大

3．如图甲所示，检测加工过程中工件表面的几何形状与设计要求之间的微小差异时，用精密工艺制造的一个精度很高的平面玻璃板（样板），放在被检查平面上面，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被检查平面之间形成一个楔形空气膜。用单色光从上面照射，若被检查平面是平整的，会看到图乙所示的条纹。上述检测主要利用了（　　）

A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．光的粒子性

4．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）

A． B． C． D．

5．将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是下图中的

A． B．

C． D．

6．双缝干涉实验时，用黄光作为入射光照射双缝，在光屏上出现干涉图样。改用蓝光再次进行实验，看到的图样（　　）

A．条纹变宽，间距均匀 B．条纹变宽，间距不均匀

C．条纹变窄，间距均匀 D．条纹变窄，间距不均匀

7．两束单色光、沿图示方向射向圆形玻璃砖，经两次折射后变成复色光，以下说法正确的是（　　）

A．光的频率比b光大

B．在真空中，光传播速度比大

C．改变入射光的入射角，有可能在第二次折射时发生全反射

D．若以、两种单色光分别用相同的装置做“用双缝干涉测定单色光的波长”的实验，则光观察到的条纹间距最大

8．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

9．如图所示的双缝干涉实验，用黄光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（　　）

A．增大S1与S2的间距 B．将黄光换为红光

C．将黄光换为紫光 D．减小双缝屏到光屏的距离

10．在双缝干涉实验中，实验装置如图所示，图中①②③④⑤依次是是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏．调整实验装置中的双缝，使两狭缝间的距离增大，则在光屏上看到的条纹（  ）

A．条纹条数变少

B．条纹间距不变

C．条纹间距变大

D．条纹间距变小

11．下列说法正确的是（　　）

A．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化

B．肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象

C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小

D．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅

12．如图甲所示，用蓝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A处如图乙所示条纹中O的情况，下列说法正确的是（　　）

A．条纹是光在标准板M的上表面反射和N的上表面反射叠加而成的

B．N的上表面A处向上凸起

C．将之间的薄片向右拉出一些，条纹会变密集

D．若改用绿光照射，条纹会变密集

13．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照射物品产生的热效应大大降低，因而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯能降低热效应的原因之一，是在灯泡后面放置的反光镜表面上镀了一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来热效应最显著的红外线，以表示红外线在该薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度可能是（　　）

A． B． C． D．

二、多选题

14．平凸透镜其中一个表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径，另一个表面是平面。如图甲所示，把一块平凸透镜压在一块平面玻璃上，让红光从上方射入，从上方入射光观察平凸透镜，可以观察到图乙所示明暗（红黑）相间的圆环状条纹，这就是牛顿环。以下说法正确的是（　　）

A．圆环状条纹是由凸透镜的上、下表面反射光干涉形成的

B．若仅改用绿光照射，则各处条纹间距将变窄

C．若仅换用曲率半径更大的平凸透镜，则各处条纹间距将变宽

D．若仅改用白光照射，则看到的是黑白相间的圆环状条纹

15．下列说法正确的是（   ）

A．光导纤维传递信号是利用光的直线传播原理

B．色散现象表明白光是复色光

C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象

D．增透膜的最小厚度应为入射光在空气中波长的

题组B  能力提升练

一、单选题

1．利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图（a）所示，现使透明标准板M和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处和对应于A和B处，下列判断中正确的是（　　）

A．的上表面A处向上凸起

B．的上表面处向下凹陷

C．若减少薄片的厚度，则干涉条纹间距会减小

D．条纹的点对应处的薄膜厚度相同

2．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（　　）

A．a、b、c三色光的频率依次越来越大

B．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大

C．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大

D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射

3．如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则屏上中央亮条纹位于图中O处。现将光源S向下移动到示意图中的S′位置，则（　　）

A．中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变

B．中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变

C．中央亮条纹向下移动，且条纹间距增大

D．中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大

4．一束复色光射到三棱镜的O点，色散后在光屏上形成两条光束，分别记录为a光和b光， 如图所示，下列说法正确的是（　 　）

A．入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上a光先消失

B．a光的折射率大于b光的折射率

C．在真空中，a光的速度大于b光的

D．在同一双缝干涉装置中，a光产生的干涉条纹比b光的宽

5．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射），其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（　　）

A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小

B．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小

C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等

D．若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则a光照亮的水面区域大

6．如图所示，凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环。下列说法正确的是（　　）

A．圆环状条纹是由于凸透镜上、下表面的反射光发生干涉形成的

B．圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏

C．如果改用一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环状条纹半径将变小

D．如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环状条纹半径将变大

7．用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是（　　）

A．双缝干涉图样中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等

B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹

C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹

D．图中双缝屏的作用是使通过双缝的光形成两列相干光波

8．如图所示，由a、b两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成两束，则（　　）

A．a光的波长小于b光的波长

B．a光的折射率大于b光的折射率

C．两束光a、b只要满足一定的条件可以发生干涉

D．若a光照射到某界面上时发生全反射，则b光也能发生全反射

9．某同学自己动手利用如图所示器材观察光的干涉现象，当他用一束阳光照射到单缝屏上时，光屏上并没有出现干涉条纹。他移走双缝屏后，光屏上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能性是（　　）

A．单缝S太窄

B．单缝太宽

C．S到S1到S2的距离不等

D．阳光不能作为光源

10．下列说法不正确的是（　　）

A．光纤通信是利用了光的全反射原理

B．狭义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都相同的

C．全息照相应用了光的干涉原理，同时还要应用激光进行全息照相。

D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光

二、多选题

11．表面附着油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表面和玻璃片的边缘分别看到彩色图样，则（　　）

A．两者都是色散现象

B．两者都是干涉现象

C．前者是干涉现象，后者是折射现象

D．前者是色散现象，后者不是色散现象

12．一束平行光照射在双缝上，在缝后屏上得到干涉条纹，下列判断正确的是（　　）

A．改变双缝到屏的距离，条纹间距不变

B．入射光波长变短，光强不变，条纹间距不变

C．入射光频率变化时条纹间距跟着变化

D．在水里做双缝干涉实验，同样条件下的条纹间距会变小

13．水平放置的单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直光屏上，一部分通过水平放置的平面镜反射后射到屏上，这两列光相遇时会发生干涉，形成水平的明暗相间的条纹。则（　　）

A．将光屏向右平移，相邻条纹间距减小

B．将光屏向右平移，相邻条纹间距增大

C．将线光源S向下平移，相邻条纹间距减小

D．将线光源S向下平移，相邻条纹间距增大

14．利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时，下列说法中正确的是（　　）

A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝

B．将滤光片由紫色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致波长测量值偏小

15．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则下列说法正确的是（　　）

A．玻璃砖对a光的折射率为

B．b光的频率比a光的频率大

C．b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角大于45°

D．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大

E.经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽

16．关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是（　　）

A．两列光波只有频率相同时才可能产生干涉现象

B．两列光波只要频率相同就能产生干涉现象

C．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长一半的奇数倍时出现暗条纹

D．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹

E.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹

17．如图所示，一细光束沿半径方向射入一块半圆柱形玻璃砖，经底面折射后射出、两束光线，则（　　）

A．光的频率大于光的频率

B．在玻璃砖中，光的传播速度大于光的传播速度

C．玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率

D．通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距光小于光

18．下列说法正确的有

A．物体的受迫振动的振幅只决定于外界的驱动力，与物体固有频率无关

B．观察双缝干涉，仅将毛玻璃移近双缝时，条纹宽度变窄

C．声音在水中传播速度大于空气中速度，人在水中和空气听到同一声音音调不同

D．某星系远离地球时，地球测量到它辐射电磁波的波长大于它发出的电磁波波长

19．甲图为用干涉法检查平面平整程度装置，乙图为俯视装置看到的薄膜干涉条纹，下列说法正确的是（　　）

A．利用了标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光形成的薄膜干涉图样

B．条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凹下的

C．条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凸起的

D．若仅增加板间薄片的厚度，干涉条纹将变稀疏

20．如图所示，是半圆形玻璃砖过圆心的法线，、是关于对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．该玻璃砖对光的折射率比对光的折射率小

B．有可能是绿光，是红光

C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变

D．在真空中，光的波长比光的波长长

E.在两光束交汇处一定能看到干涉条纹

三、解答题

21．如图所示，双缝干涉测波长的实验中，双缝、的间距，双缝到光屏的距离，光屏上的P点到、的距离之差，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验，测得两条相邻亮条纹的中心间距，光在空气中的传播速度。

（1）求单色光的波长和频率；

（2）判断P处是亮条纹还是暗条纹（写出判断依据）。