高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉课后测评

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉课后测评，共8页。试卷主要包含了4光的干涉 课时练习，红光双缝干涉的图样是，煤矿中瓦斯爆炸危害极大等内容，欢迎下载使用。
(分值:100分)
选择题1~4题,6~10题,12题,每小题8分,共80分。
基础对点练
题组一 光的双缝干涉
1.红光双缝干涉的图样是( )
明暗相间等间距的红色条纹,中间为红色亮条纹
明暗相间等间距的红色条纹,中间为暗条纹
明暗相间不等间距的红色条纹,中间为红色亮条纹,最亮最宽
明暗相间不等间距的红色条纹,中间为暗条纹
2.(多选)双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的绿光换成红光,则屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是( )
O点处是红光的暗条纹
O点处是红光的亮条纹
红光的第一条亮条纹在P点的上方
红光的第一条亮条纹在P点的下方
3.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相等,这时( )
只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失
红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在
任何颜色的双缝干涉条纹都不存在
至少有一种颜色的双缝干涉条纹
4.(2023·江苏卷,6)用某种单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示,改变双缝间的距离后,干涉条纹如图乙所示,图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的( )
13倍 12倍
2倍3倍
5.(8分)在利用如图所示装置进行杨氏双缝干涉实验时,用波长λ=7.70×10-7 m的红光照射双缝S1和S2,若屏上P点距双缝的路程差为1.54×10-6 m,则P点将出现 (4分)(选填“亮条纹”或“暗条纹”);现改用紫光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (4分)(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。
题组二 光的薄膜干涉
6.(2024·四川绵阳高二期末)如图甲是蓝色大闪蝶,在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊,这些翅脊有一串类似台阶的结构。光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图乙所示,则( )
翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象
翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
光经翅脊反射后的频率变大
光在翅脊中的波长大于在空气中波长
7.如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的是示意图(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波)( )
8.(多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,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。这时可以看到明暗相间的条纹。下列关于条纹的说法中正确的是( )
干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光叠加的结果
干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动
观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧
综合提升练
9.(多选)煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他设计了一种利用光的干涉监测矿井内瓦斯的仪器,其原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A和B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,让红光射入狭缝,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度。对于这个仪器的工作过程,下列说法中正确的是( )
如果屏的正中央仍是亮纹,说明B中的气体一定不含瓦斯
如果屏的正中央是暗纹,说明B中的气体一定含有瓦斯
如果屏上干涉条纹不停移动,说明B中的气体含有瓦斯且含量不稳定
撤去狭缝,将红光直接照在双缝上,该检测仪器也能正常工作
10.如图为双缝干涉实验装置,当使用波长为6×10-7m的橙光做实验时,光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10-7m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是( )
P和P1都是亮条纹
P是亮条纹,P1是暗条纹
P是暗条纹,P1是亮条纹
P和P1都是暗条纹
11.(12分)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)(6分)P点是亮条纹还是暗条纹?
(2)(6分)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)?
培优加强练
12.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力。有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜,他选用的薄膜材料的折射率n=1.5,所要消除的紫外线的频率f=8.1×1014 Hz,那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( )
9.25×10-8 m1.85×10-7 m
1.23×10-7 m6.18×10-8 m
第四节 光的干涉
1.A [用红光做双缝干涉实验时,在屏上能观察到明暗相间且间隔相等的红色干涉条纹,中间为红色亮条纹,A正确,B、C、D错误。]
2.BC [因为O点与双缝间的路程差等于0,故该点出现亮条纹,故A错误,B正确;因为红光的波长大于绿光,则红光的条纹间距大于绿光,所以红光的第一条亮条纹在P点的上方,故C正确,D错误。]
3.C [两列光波发生干涉的条件之一是频率相同,利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光,在光屏上形成干涉条纹,但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不同,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,故选项C正确。]
4.B [光的双缝干涉条纹中,相邻亮(暗)条纹之间的距离为Δx=Ldλ,式中L为双缝到光屏的距离,d为双缝的间距,λ为光的波长;根据题图可知4Δx甲=2Δx乙,L与λ相同,则d乙=12d甲,B正确,A、C、D错误。]
5.亮条纹 变窄
解析 路程差为Δr=1.54×10-6 m=2λ,则P点将出现亮条纹;现改用紫光进行上述实验,保持其他条件不变,波长变短,则屏上的条纹间距将变窄。
6.A [蓝色大闪蝶的翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层,自然光会不断地在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射,蓝色大闪蝶无论是它的厚度,材质,还是它树状脊脉上“台阶结构”的位置,都适合蓝光发生干涉,鳞片绽放出的绚丽光彩,正是蓝光干涉的产物,故A正确,B错误;光经折射后频率不变、光在翅脊中的波长小于空气中的波长,C、D错误。]
7.C [看到的明暗相间的条纹是从肥皂液薄膜前后表面分别反射形成的两列相干光发生干涉形成的,肥皂液薄膜中的液体在重力作用下,导致从上至下的薄膜厚度不同,反射回来的两列光的光程差不同,明条纹是干涉加强形成的,暗条纹是干涉减弱形成的,选项C正确。]
8.AC [根据薄膜干涉的产生原理,上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成,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,所以A项正确,B项错误;条纹的位置与空气膜的厚度是对应的,当上玻璃板平行上移时,同一厚度的空气膜向劈尖移动,故条纹向着劈尖移动,故C项正确;因相干光是反射光,故观察薄膜干涉时,应在入射光的同一侧,故D项错误。]
9.BC [设含有瓦斯的气体的折射率为n,则光在B中的波长λn=λn,如果屏的正中央是亮纹,则ndλ−dλ=N,N为整数,说明B中的气体与A中的空气成分可能相同,即N=0(n=1),也可能不同,即N为非零整数,故A错误;如果屏的正中央是暗纹,则n≠1,说明B中的气体与A中的空气成分不相同,含有瓦斯,故B正确;如果屏上干涉条纹不停地移动,即B中气体的折射率变化,说明B中的气体瓦斯含量不稳定,故C正确;狭缝是为了获得相干线光源,撤去狭缝,将红光直接照在双缝上,该检测仪器不能正常工作,故D错误。]
10.B [λ橙λ紫=6×10−7m4×10−7m=32。P1点对橙光Δr=nλ橙,对紫光Δr=nλ橙=n·32λ紫=3n·λ紫2,因为P1与P相邻,所以n=1,P1点是暗条纹,对P点,因为Δr=0,所以仍是亮条纹,B正确。]
11.(1)暗条纹 (2)5条暗条纹,6条亮条纹
解析 (1)由λ=cf得λ=5×10−7 m
所以n=Δrλ=3×10−65×10−7=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点到S1、S2的路程差为0,所以O点也是暗条纹;P、O间还有5条暗条纹,6条亮条纹。
12.C [为了减小紫外线对眼睛的伤害,应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强,则路程差应等于光在薄膜中的波长λ'的整数倍,即2d=Nλ' (N=1,2,3,…),膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的12,紫外线在真空中的波长是λ=cf,在膜中的波长为λ'=λn,则“增反膜”的厚度至少是d=12λ'=c2nf=1.23×10-7 m,故C正确。]