高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉课后测评

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题型一 光的双缝干涉
1.[2026云南开学考试]双缝干涉的原理图如图所示,O到狭缝S1、S2的距离相等,OP与光屏垂直,P'为光屏上的点,下列说法正确的是( )
A.通过狭缝S1、S2的光的颜色不同
B.通过狭缝S1、S2的光的波长不同
C.光屏上P处一定出现亮条纹
D.光屏上P'处一定出现暗条纹
2.(多选题)[2026广东佛山阶段测试]如图甲所示,在空气中用波长为λ的单色光进行双缝干涉实验时,得到的干涉条纹如图乙所示,O是中央亮条纹的中心,P是O上方第二条亮条纹的中心,且P到缝S1、S2的距离分别为r1和r2,双缝间的距离为d,双缝到光屏的距离为L,下列说法正确的是( )

A.r2-r1=2λ
B.O、P间的距离为2Lλd
C.若仅稍稍增大双缝间的距离,则相邻亮条纹间的距离会减小
D.若仅增大双缝到光屏的距离,则相邻亮条纹间的距离会减小
3.[2026云南昆明阶段测试]如图所示,双缝干涉实验在空气中进行时,光屏上的O点处为中央亮条纹的位置,P点处为O上方第2条亮条纹的位置,若将整个装置放置于折射率n=2的介质中进行实验,其他条件不变,则P点处形成O上方( )
A.第1条暗条纹 B.第1条亮条纹
C.第4条暗条纹 D.第4条亮条纹
题型二 薄膜干涉
4.[2025江苏南京金陵中学月考]在薄膜干涉实验中,铁丝圈上附有肥皂膜,竖直放置,形成如图所示的肥皂膜侧视图,用黄光从左侧照射薄膜,会观察到明暗相间的干涉条纹,则下列结论正确的是( )
A.实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样
B.干涉条纹的分布上疏下密
C.将铁丝圈在竖直平面内缓慢旋转一定角度θ,条纹也旋转θ角
D.若换用紫光照射,则条纹间距将变大
5.[2026河北邯郸模拟预测]为减少精密光学仪器因红外反射导致的热干扰,常在光学镜头表面镀一层氟化镁薄膜,这种薄膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线产生的热效应。已知氟化镁薄膜相对玻璃来说是光疏介质,若红外线在薄膜中的波长为λ,则所镀薄膜的厚度可能为( )
A.λ8 B.λ4 C.λ2 D.λ
6.[2026河北沧州期中]如图甲所示,将两块平板玻璃M、N放在水平桌面上,并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条,用平行单色光竖直向下照射玻璃板,就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹,相邻条纹间距为Δx1,若抽掉一张纸条,相邻条纹间距为Δx2,下列判断正确的是( )

A.Δx2=2Δx1 B.Δx22Δx1
能力提升练
题型一 干涉中的明条纹、暗条纹的判断
1.[2026湖北期中]某双缝干涉实验的原理图如图所示,线光源S到双缝S1、S2的距离相等,O点为S1、S2的连线中垂线与光屏的交点,光源S发出波长为λ的红色激光,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,玻璃片厚度为4λ,玻璃对该波长的光的折射率为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.由S1到O点与由S2到O点,光传播的时间差Δt=6λc
B.O点出现亮条纹
C.若换成波长更短的绿光,O点一定为亮条纹
D.若光屏向左移动少许,则光屏上条纹间距变大
2.[2026安徽安庆模拟预测]1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一水平放置的平面镜。S发出的光一部分直接照在竖直光屏上,另一部分通过平面镜反射在光屏上,这样在屏上可以看到明暗相间的条纹。设光源S到平面镜所在水平面和光屏的距离分别为a和l,光在真空中的波长为λ,若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,测得光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,则该液体的折射率为( )
A.2lΔxaλ B.l2aΔxλ C.laΔxλ D.a2lΔxλ
题型二 平面的“凸与凹”的判断
3.劈尖干涉是一种薄膜干涉。如图甲所示,将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上,在一端夹入两张纸片,当单色光从上方入射后,从上往下可以看到干涉条纹。则( )

A.干涉条纹是由甲图中a、b上表面的反射光叠加产生的
B.相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差相同
C.若抽去一张纸片,条纹变密
D.若观察到的条纹如图乙所示,则厚玻璃板上表面有上凸的位置
4.(多选题)[2025山东济宁第一中学月考]光的干涉现象在技术中有重要应用,例如:在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时,可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示,在被测平面上放一个透明的样板,在样板的一端垫一个薄片,使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射,从样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的,干涉条纹就是一组平行的直线(如图乙),则( )

A.若要使条纹变疏,可以将薄片向右移动
B.如果干涉条纹如图丙所示发生弯曲,表明被测表面对应位置向上凸
C.将样板平行上移,条纹向着劈尖移动
D.用黄光照射形成的干涉条纹间距比用绿光照射时的小
答案
第四章 光
3 光的干涉
基础练习
1.C 发生干涉的光应满足频率相同,即通过狭缝S1、S2的光的颜色和波长都相同,A、B错误。由题可知,P到两狭缝的距离相等,P处一定出现亮条纹,C正确。若P'到两狭缝的距离差等于半波长的偶数倍,则P'处出现亮条纹;若P'到两狭缝的距离差等于半波长的奇数倍,则P'处出现暗条纹,由题无法知道P'到两狭缝的距离差与半波长的倍数关系,D错误。故选C。
2.ABC 由于P是O上方第二条亮条纹的中心,可知r2-r1=2λ,A正确。由Δx=Ldλ可知O、P间的距离为xOP=2Δx=2Lλd,B正确。由Δx=Ldλ可知,若仅稍稍增大双缝间的距离d,则相邻亮条纹间的距离会减小;若仅增大双缝到光屏的距离L,则相邻亮条纹间的距离会增大,C正确,D错误。故选A、B、C。
3.D P点处为O上方第2条亮条纹的位置,即P点到双缝的光程差为Δx=2λ(破题关键),若将整个装置放置于折射率n=2的介质中,光的波长变为λ'=vf=cnf=λn=λ2,故P点到双缝的光程差为Δx=2λ=4λ',即P点处形成O上方第4条亮条纹。故选D。
4.B 薄膜干涉是前、后两个面的反射光叠加产生的,应该从入射光的同侧观察,故实验者应该从薄膜左侧观察干涉图样,选项A错误;由于薄膜不是均匀增厚的,从上到下薄膜增厚得越来越快,所以明暗相间的条纹不是等间距的,而是上疏下密,选项B正确;将铁丝圈在竖直平面内缓慢旋转一定角度θ,肥皂膜仍然是上薄下厚,条纹不旋转,选项C错误;如果换成紫光照射,则波长变小,相邻条纹间距变小,选项D错误。
5.B 由题意可知薄膜前、后两个表面反射的红外线干涉相消,则两束反射光的光程差为半波长的奇数倍,即2d=(2n+1)λ2,解得d=(2n+1)4λ,当n=0时,d=λ4,故选B。
6.A 光线在空气膜的上、下表面发生反射,反射后的光在空气膜上表面发生干涉,从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为θ,空气膜厚度为d1、d2处为两相邻亮条纹,如图所示
则此两处的光程差分别为r1=2d1,r2=2d2,则r2-r1=λ,所以d2-d1=λ2,由几何关系得d2-d1Δx=sin θ,即Δx=λ2sinθ(破题关键),抽掉一张纸条,由于θ很小,sin θ可认为变为原来的12,故Δx2=2Δx1,故选A。
能力提升练
1.B 玻璃对该波长的光的折射率为1.5,则光在该玻璃中的传播速度为v=cn=23c,设光由S1到O点的时间为t1,由S2到O点的时间为t2,由题意可知S1到O点的距离等于S2到O点的距离,将其设为L,则有t1=4λv+L-4λc,t2=Lc,光传播的时间差为Δt=t1-t2,代入可得Δt=2λc=2T,是周期的整数倍(破题关键)(点拨:时间差是周期的整数倍与路程差是波长的整数倍效果相同),则两列光在O点得到加强,O点出现亮条纹,A错误,B正确;换用绿光后,光传播的时间差不一定为周期的整数倍,所以O点不一定为亮条纹,C错误;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Ldλ,光屏向左移动,则L变小,光屏上条纹间距变小,D错误。故选B。
2.B
等效双缝干涉,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距Δx=l2aλ
若将整套装置完全浸入折射率为n的透明溶液中,光的频率不变,根据λf=c,λ1f=v=cn,可知光在该溶液中的波长λ1=λn,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为Δx,根据条纹间距公式有Δx=l2aλ1,解得n=l2aΔxλ,B正确。
3.B
a下表面和b上表面反射光的路程差Δs=2d,即路程差为空气薄膜厚度的2倍,每当空气薄膜厚度增加λ2,路程差增加λ,故相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差Δd=λ2,相邻亮条纹间距为Δx=λ2sinθ=λ2sinθ。
干涉条纹是由a下表面和b上表面的反射光叠加产生的,A错误;薄膜干涉是等厚干涉,任意一条亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度相等,任意相邻的亮条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定,B正确;抽去一张纸,倾角θ减小,亮条纹之间距离增大,干涉条纹变疏,C错误;若观察到的条纹如题图乙所示,可知被检查平面条纹弯曲处对应的空气膜厚度与右边的空气膜厚度相同,则厚玻璃板上表面有下凹的位置,D错误。故选B。
4.BC 相邻亮条纹对应空气膜的厚度差等于半个波长,当薄片向右移动少许时,空气膜的劈角变大,空气膜厚度差等于半个波长的位置间的距离变小(破题关键),所以相邻亮条纹间距变小,条纹变密,选项A错误;空气薄膜干涉是等厚干涉,任意一条亮条纹处对应空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,被检查平面条纹弯曲处对应的空气膜厚度与右边的空气膜厚度相同,弯曲处是向上凸的,选项B正确;条纹的位置与空气膜的厚度是对应的,当样板平行上移时,同一厚度的空气膜向劈尖移动,故条纹向着劈尖移动,选项C正确;条纹间距与光的波长成正比,由于黄光波长比绿光的长,故黄光的干涉条纹间距大,绿光的干涉条纹间距小,选项D错误。