高中物理第四节 光的干涉同步测试题

第四节 光的干涉

A级　基础巩固

1.以下光源可作为相干光源的是（　　）

A.两个相同亮度的烛焰 B.两个相同规格的灯泡

C.双丝灯泡   D.出自一个点光源的两束光

解析：A、B、C三项中的光源均不是相干光源，故A、B、C错误；D项中两束光是来自同一点光源，两束光完全相同是相干光源，故D正确.

答案：D

2.下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是（　　）

A.雨后的彩虹

B.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色

C.透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色

D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮

解析：雨后的彩虹是色散现象，A错误；透过昆虫的翅膀看阳光呈彩色是衍射现象，C错误；水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果，D错误；油膜在阳光照射下呈彩色是薄膜干涉的结果，B正确.

答案：B

3.（多选）如图所示是双缝干涉的示意图，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.将绿光换为红光，干涉条纹间的距离增大

B.将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大

C.减小双缝间的距离，中央亮条纹会变成暗条纹

D.增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大

解析：根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间距变大，故A正确；根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ知，将绿光换为紫光，波长变短，则干涉条纹间距减小，故B错误；根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大，且中央条纹仍然是亮条纹，故C错误；根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ知，增大双缝到屏的距离，即l增大，则干涉条纹间距增大，故D正确.

答案：AD

4.（多选）如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是（　　）

A.人从右侧向左看，可以看到彩色条纹

B.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹

C.彩色条纹水平排列

D.彩色条纹竖直排列

解析：一束白光射到肥皂薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，从左侧向右看可看到彩色条纹；因为薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故正确答案为B、C.

答案：BC

5.如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验（其他条件不变，屏足够大），则同侧第二条暗条纹的位置（　　）

A.仍在P处

B.在P点上方

C.在P点下方

D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到

解析：由λ＝知，f变小，λ变大.若出现第二条暗条纹，则P到双缝的路程差Δr＝λ，当λ变大时，Δr也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确.

答案：B

B级　能力提升

6.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

解析：在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源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，C项错误；两列光波要相遇就会叠加，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.

答案：B

7.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是（　　）

A.用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹

B.用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹

C.用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹

D.用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹

解析：单色光f1的波长：

λ1＝＝ m＝0.6×10－6 m＝0.6 μm.

单色光f2的波长：

λ2＝＝ m＝0.4×10－6 m＝0.4 μm.

因P点到双缝的距离之差Δx＝0.6 μm＝λ1，

所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹.

又Δx＝0.6 μm＝λ2，所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故选项C正确.

答案：C

8.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线.以λ表示此红外线在薄膜中的波长，用λ0表示此红外线在真空中的波长，则灯泡所镀薄膜的厚度最小应为（　　）

A.λ0   B.λ 

C.λ   D.λ0

解析：要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线，即要使从灯泡薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，且相互抵消，设灯泡所镀薄膜的厚度为d，则2d＝，解得d＝λ，选项B正确.

答案：B

9.在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的相邻干涉条纹间距Δx1与绿光的相邻干涉条纹间距Δx2相比，Δx1　　　Δx2（选填“＞”“＝”或“＜”）.若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为

　　　　mm.

解析：双缝干涉条纹间距Δx＝λ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1＞Δx2.相邻条纹间距Δx＝＝2.1 mm＝2.1×10－3 m，根据Δx＝λ可得d＝＝0.300 mm.

答案：＞　0.300

10.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5.52×10－7 m的绿光在垂直表面入射时的反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的最小厚度.

解析：设绿光在真空中的波长为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＝.反射光干涉相消，那么增透膜最小厚度d＝λ＝＝ m＝1×10－7 m.

答案：1×10－7 m

C级　　拓展创新

11.在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014 Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10－6 m，如图所示，则

（1）P点是亮条纹还是暗条纹？

（2）设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？（不包括O、P两处的条纹）

解析：（1）由λ＝得λ＝5×10－7 m，

n＝＝＝6.

由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点为暗条纹.

（2）O点路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹.

答案：（1）暗条纹　（2）5条暗条纹，6条亮条纹

12.用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差δ＝1.5×10－6 m，当单色光波长λ1＝0.5 μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6 μm，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？

解析：由题意知，P到双缝的路程差δ＝λ1＝3λ1，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹.当单色光波长λ2＝0.6 μm，δ＝λ2＝λ2，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹，在0～λ2范围内λ2和λ2满足半波长的奇数倍，出现暗条纹，此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹.

答案：见解析