人教版 (2019)3 光的干涉习题

这是一份人教版 (2019)3 光的干涉习题，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
(时间25分钟 满分60分)
一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)
1.(多选)双缝干涉实验的部分装置如图所示，调整实验装置使得光屏上可以观察到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是( ACD )
A．若将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
B．若将光屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹间距将不会发生变化
C．若将光屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
D．若将光屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹间距将不会发生变化
解析：发生双缝干涉时，并不只是在光屏处有干涉图样，在双缝右侧的空间，只要通过双缝后的两列光在相遇处叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置产生的干涉条纹仍很清晰；屏上移或下移，仍有清晰的干涉条纹，且条纹间距不变。选项A、C、D正确。
2．用波长为λ的平行单色光照射双缝，在光屏上偏离中心的P点处恰好出现亮条纹，则( B )
A．改用波长为2λ的单色光照射，P点处一定出现亮条纹
B．改用波长为eq \f(λ,2)的单色光照射，P点处一定出现亮条纹
C．改用波长为2λ的单色光照射，P点处一定出现暗条纹
D．改用波长为eq \f(λ,2)的单色光照射，P点处一定出现暗条纹
解析：出现亮条纹是因为光程差为波长的整数倍，即nλ，如果n为奇数，当改用波长为2λ的单色光照射时，P点的光程差为此时半波长的奇数倍，为暗条纹，A、C错误；如果换成eq \f(λ,2)的单色光，则光程差一定为eq \f(λ,2)的偶数倍，则一定是亮条纹，B正确，D错误。
3．(多选)以下是对一些生活现象的解释，你认为正确的是( AC )
A．太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液膜发生了干涉现象
B．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象
C．用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象
D．雨后会出现彩虹，是因为发生了干涉现象
解析：肥皂泡及玻璃片间的彩色条纹是干涉图样；“海市蜃楼”是光的折射和全反射现象；雨后彩虹是光的色散现象，故AC正确。
4．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条纹有如下特点：
(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；
(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。
现若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( A )
A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
解析：干涉条纹是由空气薄膜的上、下两个表面反射的光叠加形成的，当抽去一张纸片后，劈形空气薄膜倾角减小，水平间距相等时，空气劈的厚度差变小，要使两束光的路程差相差一个波长，则水平间距变大，因此相邻亮条纹(或暗条纹)变疏。
5.(多选)如图所示，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( BD )
A．将光屏向右平移，相邻亮条纹间距减小
B．将光屏向右平移，相邻亮条纹间距增大
C．将线光源S向下平移，相邻暗条纹间距减小
D．将线光源S向下平移，相邻暗条纹间距增大
解析：题中干涉条纹可看作光源S关于平面镜对称的S′发出的光与S直接射到光屏上的光发生干涉形成的，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ知，若将屏向右平移，即l增大，那么相邻亮条纹间的距离增大，A错误，B正确；若将线光源S向下平移，相当于减小两干涉光源的间距d，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ知，屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，C错误，D正确。
6．(2023·绍兴高二期末)自然界中有一种叫作大蓝闪蝶的蝴蝶，整个翅膀呈现出大面积鲜艳的蓝色，如图甲所示。如果我们放大翅膀上的鳞片，会看到一些小山脊形状。继续放大这些山脊，我们会看到它的形状像“树枝”状结构，而“树枝”的排列使它的翅膀呈现蓝色。其原因为：当光线进入该结构时，一部分光会在“树枝”的上表面发生反射，另一部分光会进入下表面并发生反射，如图乙所示，在这两束反射光的作用下大蓝闪蝶翅膀呈现蓝色，这主要是由于阳光在该结构中发生了以下哪个现象( A )
A．干涉 B．折射
C．反射 D．衍射
解析：当光线进入该结构时，一部分光会在“树枝”的上表面发生反射，另一部分光会进入下表面并发生反射，两束光频率相同，相位差恒定，振动方向相同，两束光发生干涉，大蓝闪蝶翅膀呈现蓝色。
二、非选择题(共18分)
7．(9分)在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5 mm，测得双缝到光屏的距离为1.0 m，在光屏上第一级暗条纹到第六级暗条纹间的距离为7.5 mm。则：
(1)此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？
(2)假如把整个装置放入折射率为eq \f(4,3)的水中，这时屏上相邻亮条纹的间距为多少？
答案：(1)4.0×1014 Hz 7.5×10－7 m (2)1.125×10－3 m
解析：(1)相邻暗条纹间距Δx＝eq \f(7.5×10－3,5) m＝1.5×10－3 m。
据λ＝eq \f(d,l)Δx，
得λ＝eq \f(0.5×10－3,1.0)×1.5×10－3 m＝7.5×10－7 m，
由f＝eq \f(c,λ)，
得红光的频率f＝eq \f(c,λ)＝eq \f(3.0×108,7.5×10－7) Hz＝4.0×1014 Hz。
(2)在水中红光的波长λ′＝eq \f(λ,n)＝5.625×10－7 m，
相邻亮条纹间距Δx′＝eq \f(l,d)λ′＝eq \f(1.0,0.5×10－3)×5.625×10－7 m＝1.125×10－3 m。
8．(9分)在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10－7 m，如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，(光速c＝3×108 m/s)试问：
(1)该黄光的波长是多少？
(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？
答案：(1)5×10－7 m (2)暗条纹
解析：(1)λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,6.0×1014) m＝5×10－7 m。
(2)Δx＝7.5×10－7 m＝eq \f(3,2)λ，所以是暗条纹。
能力提升练
(时间15分钟 满分40分)
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．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)，这时( C )
A．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
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
解析：红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。形成红绿两光各自衍射图像，故有光亮存在。
2．如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，设P1处的亮纹恰好是10号亮纹，直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于( B )
A．5λ B．10λ
C．20λ D．40λ
解析：由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号亮条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差r2－r1为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以选项B正确。
3.(2024·衡阳高三阶段练习)当一束光在两种介质的分界面上发生反射时，反射光的能量与入射光的能量的比值称为光的反射率。当入射角很小时，光的反射率可由公式R＝eq \f(n1－n22,n1＋n22)计算，其中n1、n2分别为两种介质的折射率。已知某镜片的折射率为1.75，其镀膜的折射率为1.5，空气的折射率近似等于1，镀膜的厚度为eq \f(1,4)λ。如图所示，对于垂直射向镀膜的波长为λ的单色光，若入射时光强为I，且只考虑光第一次经过界面时的反射，不考虑光在镜片与空气分界面上的反射，则( D )
A．光在空气与镀膜的分界面上反射时，反射光的光强为eq \f(1,5)I
B．光在镀膜和镜片的分界面上反射时，反射光的光强为eq \f(1,169)I
C．两束反射光在镀膜右表面会在发生干涉后完全抵消
D．适当减小镀膜材料的折射率，在镜片前看到的反射光减弱
解析：由公式得，光在空气与镀膜的分界面上反射时，反时光的光强为I′＝eq \f(1.5－12,1.5＋12)I＝eq \f(1,25)I，A错误；光在镀膜和镜片的分界面上反射时，入射光的光强I′