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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光3 光的干涉精练
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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 光的干涉精练，共28页。
4.3 光的干涉
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课程标准
课标解读
1.通过实验观察,认识光的干涉现象。理解光是一种波,干涉是波特有的性质。
2.明确光产生干涉的条件以及相干光源的概念。
3.理解干涉的原理、干涉条纹形成的原因及特点,能够利用明暗条纹产生的条件解决相应的问题。
1.知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件.
2.观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点.
3.观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象．
知识精讲
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
【答案】D
【解析】两侧条纹间距与各色光的波长成正比，不同色光的频率不同、波长不同．这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了彩色条纹．
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
【答案】D
【解析】在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，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
【答案】D
【解析】竖直肥皂膜是由重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确．
能力拓展
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
【答案】C
【解析】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，图中BC的区域表示叠加的区域，这时，在屏幕上可以观察到明、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
【答案】C
【解析】干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层．在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整．因此选项C是正确的．
分层提分
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
【答案】C
【解析】一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况才是相同的，因此两个普通白炽灯发出的光相遇时，振动频率不同，不符合干涉产生的条件，故C正确，ABD错误。
故选C。
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
【答案】B
【解析】A．从双缝中出来的两列光波的波谷与波峰叠加形成暗线，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知，若只减小双缝间距d，屏上两相邻明条纹间距离变大，故C错误；
D．频率变大，波长变短，根据间距公式可知条纹间距变短，故D错误；
故选B。
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
【答案】A
【解析】空气薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的。
故选A。
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．
【答案】D
【解析】ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。故选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．
【答案】A
【解析】将激光束照在如图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图象的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选A．
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
【答案】C
【解析】根据双缝干涉条纹间距关系式，有
蓝光的波长比黄光的小，故条纹将变窄，间距均匀。
故选C。
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
【答案】D
【解析】A．根据图中信息可知，b光的偏折角较大，则b光的折射率较大，故b光的频率比a光大，故A错误；
B．在真空中，任何单色光的传播速度均为光速。故B错误；
C．由于单色光在第一次折射时的折射角α，即为入射角与半径的夹角，第二次折射时的入射角β为第一次的折射光线与半径的夹角，显然
故能进入玻璃砖的光线一定能折射出去，不可能发生全发射。故C错误；
D．根据A项分析可知，a光波长大于b光波长，根据双缝干涉条纹间距关系式，有
故光观察到的条纹间距最大。故D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】试题分析：通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误．
考点：本题主要考查了对双缝干涉实验的理解问题，属于中档偏低题．
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
【答案】B
【解析】在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距Δx与波长λ、屏之间的距离L成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大条纹间距Δx应减小双缝间的距离d，增大双缝屏到光屏的距离L或增大光的波长λ，故B正确，ACD错误。
故选B。
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
【答案】D
【解析】根据
可知，使两狭缝间的距离d增大，则会使变小，即条纹间距变小，D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】A．光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，即光的颜色不发生变化。故A错误；
B．肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象，选项B正确；
C．光纤通信利用了全反射的原理，故内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故C错误；
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深，即看到的要浅，故D错误；
故选B。
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
【答案】B
【解析】A．条纹是光在标准板M的下表面反射和N的上表面反射叠加而成的。故A错误；
B．空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条纹上各处空气薄膜厚度相同，所以N的上表面A处空气厚度与左边相同，即向上凸起。故B正确；
C．将之间的薄片向右拉出一些，空气薄膜厚度依次减小，观察到的条纹宽度会变大，所以条纹会变稀疏。故C错误；
D．若改用绿光照射，入射光的波长变长，相邻明（暗）条纹会变大，所以条纹变稀疏。故D错误。
故选B。
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．
【答案】A
【解析】要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线，在两个界面上的反射光相干涉后应互相抵消，减少了反射光，路程差应满足
可得，所镀薄膜的厚度是
当n=1时
其他值不可能。
故选A。
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
【答案】BC
【解析】A．环状条纹是由凸透镜与平面玻璃所夹空气膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A错误；
B．绿光波长比红光波长短，若将红光改用绿光来照射，则条纹间距将变窄，故B正确；
C．若换用曲率半径更大的凸透镜，则空气膜从内到外厚度的变化变缓，条纹间距变宽，故C正确；
D．白光是复色光，若用白光照射，看到的是彩色的环状条纹，故D错误。
故选BC。
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
【答案】BC
【解析】A．光导纤维传递信号利用了光的全反射原理，A错误；
B．色散现象将白光分成七色光，表明白光是复色光，B正确；
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，C正确；
D．增透膜是利用光的干涉原理，当光程差为在膜中波长的一半时，出现光的减弱，从而增加光的透射，则膜的厚度为光程差的一半，因此膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的，D错误。
故选BC。
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
【答案】D
【解析】AB．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，条纹的cd点在直条纹处，故cd点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故AB错误；
C．当减少薄片的厚度，即减小空气薄层的宽度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会增大，故C错误；
D．由图可知，条纹间距相等，则条纹的cd点对应处的薄膜厚度也相同，故D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】A．根据偏折程度可知，a、b、c三色光的折射率依次减小，则频率依次减小。A错误；
B．根据可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大。B正确；
C．a、b、c三色光的波长依次增大，根据可知，a光形成的干涉条纹的间距最小。C错误；
D．a、b、c三色光的对同一介质的临界角依次增大，所以当b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射。D错误。
故选B。
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
【答案】B
【解析】在双缝干涉实验中，若把单色光源S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0。由于
中央亮纹的位置略向上移，根据公式
条纹间距不变
故选B。
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
【答案】D
【解析】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，根据折射率公式可得a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，AB错误；
C．光在真空中的传播速度相同，C错误；
D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式
可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；
故选D。
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
【答案】C
【解析】A．由图可知，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率较大，A错误；
B．，由干涉条纹间距公式
可知b光的干涉条纹间距较大，B错误；
C．连接B、D；C、D，设，，设玻璃砖半径为R，则有
，
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
，
故a光和b光在玻璃砖的传播时间为
，
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为，则有
，
联立以上各式解得
C正确；
D．a光和b光在水中传播时有
由
可知b光的全反射临界角较大，所以b光照亮的范围大，D错误。
故选C。
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
【答案】D
【解析】A．当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．圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，B错误；
C．若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，C错误；
D．如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变大，D正确。
故选D。
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
【答案】D
【解析】A．干涉条纹的宽度是相等的，A错误；
B．若入射光是白光，则像屏上出现彩色干涉条纹，B错误；
C．屏上某点到双缝的距离之差等于半个波长的奇数倍时，这点将出现暗条纹，C错误；
D．发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到两列相干光波，D正确。
故选D。
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
【答案】D
【解析】AB．由图可知，b光的偏折程度要大于a光的偏折程度，所以b光折射率大，则b光的频率大，波长小，故AB错误；
C．因为a、b两束光的频率不同，所以不能发生干涉，故C错误；
D．根据临界角公式
可知，折射率越大，发生全反射的临界角越小，由于a光的折射率小于b光的折射率，因此a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射时的临界角，因此若a光照射到某界面上发生全反射，则b光也能发生全反射，故D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】AB．由题意可知，当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑，说明缝的宽度太大，否则会出现衍射条纹，若单缝S太窄，他移走B后，C上出现衍射条纹，而不是一窄亮斑，故A错误，B正确；
C．若S到S1和S2距离不等，仍出现干涉条纹，不过中央亮条纹不在屏与虚线的交点上，故C错误；
D．若太阳光作光源，仍会出现衍射条纹，如今在C上出现一窄亮斑，说明能否作为光源无关，故D错误。
故选B。
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
【答案】B
【解析】A．光纤通信是利用了光的全反射原理，故A正确，但不符合题意。
B．狭义相对性原理认为，在任何惯性参考系中，物理规律都相同，故B错误。
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，故C正确，但不符合题意。
D．由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故D正确，但不符合题意。
故选B。
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
【答案】AC
【解析】阳光照射到油膜上，油膜前后表面的反射光干涉形成彩色图样，是干涉现象，阳光照在边缘棱角处，由于折射产生彩色图样，是折射现象，两者都属于色散现象，选项A、C正确，B、D错误。
故选AC。
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
【答案】CD
【解析】A．根据公式，可知改变双缝到屏的距离，即L改变，则条纹间距改变，A错误；
B．根据公式入射光波长变短，条纹间距减小，B错误；
C．入射光频率变化，则入射光波长发生变化，则间距根据变化，C正确；
D．在水里，入射光波长比在空气中的波长小，所以条纹间距变小，D正确。
故选CD。
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
【答案】BD
【解析】
如果S被视为其中一个缝，S经平面镜成像S’相当于另一个缝，根据
可知，若将光屏向右平移，则l变大，相邻条纹间距增大。若将线光源S向下平移，则d减小，相邻条纹间距增大。
故选BD。
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
【答案】ABD
【解析】A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，故A正确；
B．将滤光片由紫色的换成红色的，波长变长，根据干涉条纹间距Δx＝λ知条纹间距变宽，故B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，条纹间距不变，故C错误；
D．把5个条纹间距数成6个，则Δx减小，根据Δx＝λ，可知波长测量值偏小，故D正确；
故选ABD。
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
【答案】ABE
【解析】A．根据折射定律可知，玻璃砖对a光的折射率为
故A正确；
B．b光比a光的偏折程度大，所以b光的频率比a光的频率大，故B正确；
C．根据折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率为
b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角为
故C错误；
D．a、b光在玻璃中的传播速度分别为
根据nb＞na可知va＞vb，故D错误；
E．由于b光的频率比a光的频率大，所以a光的波长比b光的波长大，根据双缝干涉条纹间距公式
可知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，故E正确。
故选ABE。
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
【答案】ACD
【解析】AB．只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉，故A正确，B错误；
CD．在双缝干涉实验中，当某点距双缝距离之差δ为波长的整数倍时，即当（n=0，1，2，3…）时，该点为加强点，出现亮条纹。而当（n=0，1，2，3…）时
该点为减弱点，出现暗条纹，故CD正确；
E．双缝干涉条纹等间距，等宽度，故E错误。
故选ACD。
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
【答案】AD
【解析】AC．由光路可知，a光的偏折程度大于b光，可知a光的折射率较大，则光的频率大于光的频率，选项A正确，C错误；
B．根据
可知，在玻璃砖中，光的传播速度小于光的传播速度，选项B错误；
D．根据
可知，因a光的波长较小，则通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距光小于光，选项D正确。
故选AD。
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
【答案】BD
【解析】A、物体的受迫振动的频率等于外界的驱动力的频率，与物体固有频率无关，物体的受迫振动的振幅大小要从受力角度和能量关系方面分析，故选项A错误；
B、观察双缝干涉，仅将毛玻璃移近双缝时，根据可知条纹宽度变窄，故选项B正确；
C、声音在水中传播速度大于空气中速度，但声音在水中和空气中的频率不变，所以人在水中和空气听到同一声音音调相同，故选项C错误；
D、根据多普勒效应，某星系远离地球时，地球测量到它辐射电磁波的频率减小，根据可知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，故选项D正确；
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
【答案】AC
【解析】A．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，故图乙的条纹是标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光干涉形成的，A正确；
BC．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜厚度相同，如果干涉条纹向空气膜较薄的一侧弯曲，则该处是凹的；如果干涉条纹向空气膜较厚的一侧弯曲，则该处是凸起的，B错误，C正确。
D．由
可知，仅增加薄片的厚度即增大，将减小，即干涉条纹将密集，D错误。
故选AC。
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
【答案】ACD
【解析】A．由图可知，由于出射光线的交点在中心线的上方，根据折射定律可知光的折射率小于光。故A正确；
B．因为光的折射率小于光，所以光的频率小于光，又因为绿光的频率大于红光，因此不可能是绿光，是红光。故B错误；
C．光从一种介质进入另一种介质时，光速和波长都发生变化，而频率保持不变。故C正确；
D．光的频率比光的频率低，由知，在真空中光的波长比光的长。故D正确；
E．由于这两种光的频率不同，在相互叠加时不能形成稳定的干涉图样，所以在交汇处不一定能看到干涉条纹。故E错误。
故选：ACD。
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）。
【答案】（1），；（2）暗条纹，判断依据见解析
【解析】（1）据干涉实验相邻亮条纹间距公式可知
根据波长频率公式可知
代入数据得
，
（2）P到、的距离之差
单色光的波长
由此可知
所以P点为暗条纹。
4.3 光的干涉
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课程标准
课标解读
1.通过实验观察,认识光的干涉现象。理解光是一种波,干涉是波特有的性质。
2.明确光产生干涉的条件以及相干光源的概念。
3.理解干涉的原理、干涉条纹形成的原因及特点,能够利用明暗条纹产生的条件解决相应的问题。
1.知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件.
2.观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点.
3.观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象．
知识精讲
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
【答案】D
【解析】两侧条纹间距与各色光的波长成正比，不同色光的频率不同、波长不同．这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了彩色条纹．
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
【答案】D
【解析】在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，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
【答案】D
【解析】竖直肥皂膜是由重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确．
能力拓展
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
【答案】C
【解析】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，图中BC的区域表示叠加的区域，这时，在屏幕上可以观察到明、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
【答案】C
【解析】干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板之间的空气层．在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后形成的条纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整．因此选项C是正确的．
分层提分
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
【答案】C
【解析】一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况才是相同的，因此两个普通白炽灯发出的光相遇时，振动频率不同，不符合干涉产生的条件，故C正确，ABD错误。
故选C。
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
【答案】B
【解析】A．从双缝中出来的两列光波的波谷与波峰叠加形成暗线，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知，若只减小双缝间距d，屏上两相邻明条纹间距离变大，故C错误；
D．频率变大，波长变短，根据间距公式可知条纹间距变短，故D错误；
故选B。
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
【答案】A
【解析】空气薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的。
故选A。
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．
【答案】D
【解析】ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。故选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．
【答案】A
【解析】将激光束照在如图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图象的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选A．
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
【答案】C
【解析】根据双缝干涉条纹间距关系式，有
蓝光的波长比黄光的小，故条纹将变窄，间距均匀。
故选C。
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
【答案】D
【解析】A．根据图中信息可知，b光的偏折角较大，则b光的折射率较大，故b光的频率比a光大，故A错误；
B．在真空中，任何单色光的传播速度均为光速。故B错误；
C．由于单色光在第一次折射时的折射角α，即为入射角与半径的夹角，第二次折射时的入射角β为第一次的折射光线与半径的夹角，显然
故能进入玻璃砖的光线一定能折射出去，不可能发生全发射。故C错误；
D．根据A项分析可知，a光波长大于b光波长，根据双缝干涉条纹间距关系式，有
故光观察到的条纹间距最大。故D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】试题分析：通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误．
考点：本题主要考查了对双缝干涉实验的理解问题，属于中档偏低题．
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
【答案】B
【解析】在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距Δx与波长λ、屏之间的距离L成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大条纹间距Δx应减小双缝间的距离d，增大双缝屏到光屏的距离L或增大光的波长λ，故B正确，ACD错误。
故选B。
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
【答案】D
【解析】根据
可知，使两狭缝间的距离d增大，则会使变小，即条纹间距变小，D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】A．光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，即光的颜色不发生变化。故A错误；
B．肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象，选项B正确；
C．光纤通信利用了全反射的原理，故内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故C错误；
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深，即看到的要浅，故D错误；
故选B。
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
【答案】B
【解析】A．条纹是光在标准板M的下表面反射和N的上表面反射叠加而成的。故A错误；
B．空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条纹上各处空气薄膜厚度相同，所以N的上表面A处空气厚度与左边相同，即向上凸起。故B正确；
C．将之间的薄片向右拉出一些，空气薄膜厚度依次减小，观察到的条纹宽度会变大，所以条纹会变稀疏。故C错误；
D．若改用绿光照射，入射光的波长变长，相邻明（暗）条纹会变大，所以条纹变稀疏。故D错误。
故选B。
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．
【答案】A
【解析】要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线，在两个界面上的反射光相干涉后应互相抵消，减少了反射光，路程差应满足
可得，所镀薄膜的厚度是
当n=1时
其他值不可能。
故选A。
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
【答案】BC
【解析】A．环状条纹是由凸透镜与平面玻璃所夹空气膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A错误；
B．绿光波长比红光波长短，若将红光改用绿光来照射，则条纹间距将变窄，故B正确；
C．若换用曲率半径更大的凸透镜，则空气膜从内到外厚度的变化变缓，条纹间距变宽，故C正确；
D．白光是复色光，若用白光照射，看到的是彩色的环状条纹，故D错误。
故选BC。
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
【答案】BC
【解析】A．光导纤维传递信号利用了光的全反射原理，A错误；
B．色散现象将白光分成七色光，表明白光是复色光，B正确；
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，C正确；
D．增透膜是利用光的干涉原理，当光程差为在膜中波长的一半时，出现光的减弱，从而增加光的透射，则膜的厚度为光程差的一半，因此膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的，D错误。
故选BC。
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
【答案】D
【解析】AB．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，条纹的cd点在直条纹处，故cd点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故AB错误；
C．当减少薄片的厚度，即减小空气薄层的宽度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会增大，故C错误；
D．由图可知，条纹间距相等，则条纹的cd点对应处的薄膜厚度也相同，故D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】A．根据偏折程度可知，a、b、c三色光的折射率依次减小，则频率依次减小。A错误；
B．根据可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大。B正确；
C．a、b、c三色光的波长依次增大，根据可知，a光形成的干涉条纹的间距最小。C错误；
D．a、b、c三色光的对同一介质的临界角依次增大，所以当b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射。D错误。
故选B。
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
【答案】B
【解析】在双缝干涉实验中，若把单色光源S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0。由于
中央亮纹的位置略向上移，根据公式
条纹间距不变
故选B。
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
【答案】D
【解析】AB．由图可知，a光的偏折程度较小，根据折射率公式可得a光折射率小于b光折射率，当入射光以O点为轴顺时针转动，光屏上b光先消失，AB错误；
C．光在真空中的传播速度相同，C错误；
D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波长大于b光波长，由公式
可知，a光产生的干涉条纹比b光宽，故D正确；
故选D。
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
【答案】C
【解析】A．由图可知，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率较大，A错误；
B．，由干涉条纹间距公式
可知b光的干涉条纹间距较大，B错误；
C．连接B、D；C、D，设，，设玻璃砖半径为R，则有
，
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
，
故a光和b光在玻璃砖的传播时间为
，
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为，则有
，
联立以上各式解得
C正确；
D．a光和b光在水中传播时有
由
可知b光的全反射临界角较大，所以b光照亮的范围大，D错误。
故选C。
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
【答案】D
【解析】A．当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．圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，B错误；
C．若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，C错误；
D．如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变大，D正确。
故选D。
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
【答案】D
【解析】A．干涉条纹的宽度是相等的，A错误；
B．若入射光是白光，则像屏上出现彩色干涉条纹，B错误；
C．屏上某点到双缝的距离之差等于半个波长的奇数倍时，这点将出现暗条纹，C错误；
D．发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到两列相干光波，D正确。
故选D。
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
【答案】D
【解析】AB．由图可知，b光的偏折程度要大于a光的偏折程度，所以b光折射率大，则b光的频率大，波长小，故AB错误；
C．因为a、b两束光的频率不同，所以不能发生干涉，故C错误；
D．根据临界角公式
可知，折射率越大，发生全反射的临界角越小，由于a光的折射率小于b光的折射率，因此a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射时的临界角，因此若a光照射到某界面上发生全反射，则b光也能发生全反射，故D正确。
故选D。
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
【答案】B
【解析】AB．由题意可知，当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑，说明缝的宽度太大，否则会出现衍射条纹，若单缝S太窄，他移走B后，C上出现衍射条纹，而不是一窄亮斑，故A错误，B正确；
C．若S到S1和S2距离不等，仍出现干涉条纹，不过中央亮条纹不在屏与虚线的交点上，故C错误；
D．若太阳光作光源，仍会出现衍射条纹，如今在C上出现一窄亮斑，说明能否作为光源无关，故D错误。
故选B。
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
【答案】B
【解析】A．光纤通信是利用了光的全反射原理，故A正确，但不符合题意。
B．狭义相对性原理认为，在任何惯性参考系中，物理规律都相同，故B错误。
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，故C正确，但不符合题意。
D．由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故D正确，但不符合题意。
故选B。
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
【答案】AC
【解析】阳光照射到油膜上，油膜前后表面的反射光干涉形成彩色图样，是干涉现象，阳光照在边缘棱角处，由于折射产生彩色图样，是折射现象，两者都属于色散现象，选项A、C正确，B、D错误。
故选AC。
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
【答案】CD
【解析】A．根据公式，可知改变双缝到屏的距离，即L改变，则条纹间距改变，A错误；
B．根据公式入射光波长变短，条纹间距减小，B错误；
C．入射光频率变化，则入射光波长发生变化，则间距根据变化，C正确；
D．在水里，入射光波长比在空气中的波长小，所以条纹间距变小，D正确。
故选CD。
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
【答案】BD
【解析】
如果S被视为其中一个缝，S经平面镜成像S’相当于另一个缝，根据
可知，若将光屏向右平移，则l变大，相邻条纹间距增大。若将线光源S向下平移，则d减小，相邻条纹间距增大。
故选BD。
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
【答案】ABD
【解析】A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，故A正确；
B．将滤光片由紫色的换成红色的，波长变长，根据干涉条纹间距Δx＝λ知条纹间距变宽，故B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，条纹间距不变，故C错误；
D．把5个条纹间距数成6个，则Δx减小，根据Δx＝λ，可知波长测量值偏小，故D正确；
故选ABD。
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
【答案】ABE
【解析】A．根据折射定律可知，玻璃砖对a光的折射率为
故A正确；
B．b光比a光的偏折程度大，所以b光的频率比a光的频率大，故B正确；
C．根据折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率为
b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角为
故C错误；
D．a、b光在玻璃中的传播速度分别为
根据nb＞na可知va＞vb，故D错误；
E．由于b光的频率比a光的频率大，所以a光的波长比b光的波长大，根据双缝干涉条纹间距公式
可知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，故E正确。
故选ABE。
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
【答案】ACD
【解析】AB．只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉，故A正确，B错误；
CD．在双缝干涉实验中，当某点距双缝距离之差δ为波长的整数倍时，即当（n=0，1，2，3…）时，该点为加强点，出现亮条纹。而当（n=0，1，2，3…）时
该点为减弱点，出现暗条纹，故CD正确；
E．双缝干涉条纹等间距，等宽度，故E错误。
故选ACD。
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
【答案】AD
【解析】AC．由光路可知，a光的偏折程度大于b光，可知a光的折射率较大，则光的频率大于光的频率，选项A正确，C错误；
B．根据
可知，在玻璃砖中，光的传播速度小于光的传播速度，选项B错误；
D．根据
可知，因a光的波长较小，则通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距光小于光，选项D正确。
故选AD。
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
【答案】BD
【解析】A、物体的受迫振动的频率等于外界的驱动力的频率，与物体固有频率无关，物体的受迫振动的振幅大小要从受力角度和能量关系方面分析，故选项A错误；
B、观察双缝干涉，仅将毛玻璃移近双缝时，根据可知条纹宽度变窄，故选项B正确；
C、声音在水中传播速度大于空气中速度，但声音在水中和空气中的频率不变，所以人在水中和空气听到同一声音音调相同，故选项C错误；
D、根据多普勒效应，某星系远离地球时，地球测量到它辐射电磁波的频率减小，根据可知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，故选项D正确；
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
【答案】AC
【解析】A．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，故图乙的条纹是标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光干涉形成的，A正确；
BC．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜厚度相同，如果干涉条纹向空气膜较薄的一侧弯曲，则该处是凹的；如果干涉条纹向空气膜较厚的一侧弯曲，则该处是凸起的，B错误，C正确。
D．由
可知，仅增加薄片的厚度即增大，将减小，即干涉条纹将密集，D错误。
故选AC。
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
【答案】ACD
【解析】A．由图可知，由于出射光线的交点在中心线的上方，根据折射定律可知光的折射率小于光。故A正确；
B．因为光的折射率小于光，所以光的频率小于光，又因为绿光的频率大于红光，因此不可能是绿光，是红光。故B错误；
C．光从一种介质进入另一种介质时，光速和波长都发生变化，而频率保持不变。故C正确；
D．光的频率比光的频率低，由知，在真空中光的波长比光的长。故D正确；
E．由于这两种光的频率不同，在相互叠加时不能形成稳定的干涉图样，所以在交汇处不一定能看到干涉条纹。故E错误。
故选：ACD。
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）。
【答案】（1），；（2）暗条纹，判断依据见解析
【解析】（1）据干涉实验相邻亮条纹间距公式可知
根据波长频率公式可知
代入数据得
，
（2）P到、的距离之差
单色光的波长
由此可知
所以P点为暗条纹。
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