高中人教版 (2019)3 光的干涉精品当堂检测题

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双缝干涉
1.在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600 nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点出现第3级亮条纹，现改用波长为400 nm的紫光照射，则( )
A．P0和P都呈现亮条纹
B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹
D．P0和P都呈现暗条纹
[答案] B
[详解] 由λ＝600 nm，λ′＝400 nm，P点出现第3级亮条纹，可知PS2－PS1＝3λ＝1 800 nm＝9eq \f(λ′,2)，则当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，故P变为暗条纹，P0仍为亮条纹。故选B。
2．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm。若用频率ν＝6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则( )
A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹
B．P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹
C．两点均出现亮条纹
D．两点均出现暗条纹
【答案】B
【详解】由光的频率ν＝6.0×1014 Hz，可知光的波长λ＝eq \f(c,ν)＝5×10－7 m，P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm＝7.5×10－7 m＝1.5λ，Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝ 1.5 μm＝15×10－7 m＝3λ，因此，P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹。故选B。
3.双缝干涉的实验装置如图所示，其光屏上P处出现明条纹，则双缝到光屏上P点的距离之差为( )
A．光波的半波长的奇数倍
B．光波的波长的奇数倍
C．光波的半波长的偶数倍
D．光波的波长的偶数倍
【答案】C
【详解】若P处出现明条纹，则双缝到光屏上P点的距离之差为半波长的偶数倍，不一定是波长的奇数倍或偶数倍，故选项C正确，选项A、B、D均错误。
干涉条纹和光的波长之间的关系
4.1801年，托马斯·杨(图甲)用双缝干涉实验研究了光波的性质，证实了光的波动性，在光的波动说中具有重要的地位和意义。图乙所示为双缝干涉实验装置，单缝S在双缝S1、S2的中心对称轴上，实验中在屏上P点刚好得到的是中央亮纹上方第3级亮纹，现要使P处出现中央亮纹上方第4级亮纹，可采取的措施有( )
A．适当增大屏到双缝的距离
B．适当增大单缝到双缝的距离
C．换用频率更低的单色光
D．换用波长更短的单色光
[答案] D
[详解] 由于想将原来的第3级亮纹变成第4级亮纹，说明两相邻亮条纹的距离变短了，根据公式Δx＝eq \f(l,d)λ，l为屏到双缝的距离，d为双缝之间的距离，λ为波长，可知适当减小屏到双缝的距离，或增大双缝之间的距离，或换用波长更短的单色光，或换用频率更高的单色光可以实现目的。故选D。
5．在双缝干涉实验中，用波长为720 nm红光照射双缝，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样，测得第1条到第5条亮条纹中心间的距离为12.0 mm，则双缝的间距为( )
A．3.00×10－7 m B．3.00×10－4 m
C．2.40×10－4 mD．2.40×10－3 m
【答案】C
【详解】根据相邻亮条纹间距公式得d＝eq \f(l,Δx)λ＝eq \f(1,\f(0.012,5－1))×720×10－9 m＝2.40×10－4 m，故选C。
6.甲图为双缝干涉实验的装置示意图，乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹。则以下说法正确的是( )
A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
【答案】A
【详解】根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹越宽，条纹间距也越大，由本题条件可确定另一种颜色的单色光比绿光波长要长，因此选项A正确。
薄膜干涉及其应用
7.如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是( )
A．条纹方向与AB边平行
B．条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大
C．减小薄片的厚度，条纹间距变小
D．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小
[答案] D
[详解] 薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确。
8.如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是( )
A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的
B．干涉条纹是红黑相间的竖直条纹
C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大
D．薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置相同
【答案】A
【详解】干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的，A正确；干涉条纹是红黑相间的水平条纹，B错误；光波的干涉条纹的间距公式Δx＝eq \f(l,d)λ，入射光如果换成紫光则波长变短，相邻亮条纹间距变小，而且由于不同光的干涉条纹的间距不同，故不同颜色的光的条纹的明暗位置不相同，故C、D错误。
9.如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心、内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法错误的是( )
A．干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化造成的
C．若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变小
D．红光的圆环状干涉条纹间距大于绿光的圆环状干涉条纹间距
【答案】C
【详解】凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，A正确；干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化造成的，B正确；若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变大，C错误；红光的波长大于绿光的波长，故红光的圆环状干涉条纹间距大于绿光的圆环状干涉条纹间距，D正确。
7．（2023上·重庆渝中·高二重庆巴蜀中学校考期末）下面的说法正确的是（ ）
A．肥皂泡呈现彩色条纹的原因是光的全反射
B．彩虹的成因是光的干涉
C．光的衍射现象说明了光具有波动性
D．照相机镜头表面涂上增透膜是应用了光的全反射现象
【答案】C
【详解】A．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线，相互叠加产生的现象，这是光的干涉造成的，故A错误；
B．天空中彩虹是白光的折射率不同，从而出现光的色散现象，故B错误；
C．光的衍射现象说明了光具有波动性，故C正确；
D．增透膜是通过光的干涉，减少反射光的强度，从而增加透射光的强度，故D错误。
故选C。
8．（2023上·湖南长沙·高二长沙市明德中学校考阶段练习）某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距就可以计算出该矿泉水的折射率。则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（ ）
A．B．
C．该矿泉水的折射率为D．该矿泉水的折射率为
【答案】C
【详解】AB．把空气换成矿泉水后，入射光的频率f不变，光在水中的传播速度减小，根据可知，波长减小．根据干涉的条纹间距公式
可知，对同一个装置来说，波长减小，条纹间距减小，则
故AB错误；
CD．根据双缝干涉条纹的间距公式
可得
所以
故D错误，C正确。
故选C。
9．（2024上·江苏泰州·高二统考期末）为了使图像清晰，通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜，下列说法中正确的是（ ）

A．镀膜使图像清晰是因为利用了光的偏振
B．镀膜的目的是使入射的红外线反射
C．镀膜的厚度最小是红外线在空气中波长的四分之一
D．镀膜的厚度最小是红外线在薄膜中波长的四分之一
【答案】D
【详解】A．镀膜使图像清晰是利用了光的干涉，薄膜两个表面的反射光发生干涉而减弱，从而增加透射光的强度，故A错误；
B．镀膜的目的是使红外线投射，使红外线之外的光反射，使红外线图像更加清晰，故B错误；
CD．红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍，为了增加光的透射程度，镀膜的厚度应该取最薄的值，即红外线在薄膜中波长的四分之一，故C错误、D正确。
故选D。
10．（2024·河北·校联考模拟预测）彩虹是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，关于a光和b光的说法中，正确的是（ ）
A．在真空中传播时，a光的波长更长
B．在水滴中，a光的传播速度小
C．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距小
D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小
【答案】B
【详解】A．a、b两条出射光线均在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，由折射定律
可知折射率
因为折射率大的光的频率高，所以频率有
根据得在真空中传播时，a、b波长的关系为
故A错误；
B．根据折射定律得
所以两束光在水滴中的传播速度关系为
故B正确；
C．根据双缝干涉条纹间距公式知，b光的相邻条纹间距大，故C错误；
D．根据临界角与折射率的关系可知，b光的临界角大于a光的临界角，故D错误。
故选B。
11.（2023上·江西·高二校联考期末）用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为9.375×10-7m，如图乙所示，已知真空中的光速为3×108m/s，如果用频率为4.8×1014Hz的橙光照射双缝，则下列说法正确的是（ ）
A．该橙光的波长是5.25×10-7m
B．P点出现亮条纹
C．仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大
D．仅将橙光换成紫光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距不变
【答案】C
【详解】A.橙光的波长为
故A错误；
B.由于
故Р点是振动减弱点，P点出现暗条纹，故B错误；
C.根据
在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大，故C正确；
D.由C项分析知，在其他条件不变的情况下，光的波长减小，相邻两亮条纹的中心间距变小，故D错误；
故选C。
12（2023上·广东汕尾·高三统考期末）托马斯·杨于1801年进行了一次光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验，该实验被誉为物理学史上十大最美实验之一，关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．该实验证明了光是横波
B．该实验说明了光具有粒子性
C．彩虹的形成与该实验现象具有相同的本质
D．该实验与光的衍射现象都说明了光具有波动性
【答案】D
【详解】A．该实验不能证明了光是横波，故A错误；
BD．该实验与光的衍射现象都说明了光具有波动性，故B错误，D正确；
C．彩虹的形成是由于光的折射引起的，双缝干涉实验的实验原理为光的干涉，故C错误。
故选D。
13．（2024上·辽宁抚顺·高三校联考期末）某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量黄光的波长，测得双缝之间的距离为，光屏与双缝之间的距离为。第1条到第6条黄色亮条纹中心间的距离为，则该黄光的波长为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】本题考查光的干涉，目的是考查学生的推理论证能力。相邻干涉条纹间距
根据
可得
故选B。
14．（2024上·山东菏泽·高二山东省鄄城县第一中学校考阶段练习）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，在样板上方向下观测时，如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线（如图甲），下列说法正确的是（ ）
A．该现象是因为样板下表面和被检查平面的上表面反射的两列光波发生了干涉
B．薄片越厚，观测到的条纹越宽
C．如果干涉条纹发生如图乙所示的弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸
D．如果干涉条纹发生如图乙所示的弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹
【答案】AD
【详解】A．在样板下表面和被检测平面上表面反射的两列光波发生干涉现象。故A正确；
B．薄片越厚，空气薄膜厚度变化越快，则观测到的干涉条纹越窄。故B错误；
CD．条纹左移，条纹提前出现，说明被检测平面对应位置向下凹。故C错误；D正确。
故选AD。
15．（2024上·四川达州·高二统考期末）如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（ ）
A．在水中，b光波长比a光波长大
B．用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距
C．a、b两束光相比较，在真空中的传播速度a光比b光大
D．若保持入射点A位置不变，在纸面内将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失
【答案】BD
【详解】A．光线发生折射时，偏折角越大，折射率越大，频率越高，波长越短，b光的折射率大于a光的折射率，b光的频率大于a光的频率，b光的波长小于a光的波长，故A错误；
B．根据
由于b光的波长小于a光的波长，则用同一双缝干涉实验装置做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，故B正确；
C．光在真空中速度相同，均为，故C错误；
D．根据
由于b光折射率较大，则b光发生全反射的临界角小，若保持入射点A位置不变，在纸面内将入射光线顺时针旋转，b光先发生全反射，最先消失，故D正确。
故选BD。
16.（2023·重庆·统考高考真题）某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹，发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，发现a光的折射角比b光的大，则（ ）
A．在空气中传播时，a光的波长比b光的大
B．在水中传播时，a光的速度比b光的大
C．在水中传播时，a光的频率比b光的小
D．由水射向空气时，a光的全反射临界角比b光的小
【答案】D
【详解】A．根据相邻两条亮条纹的间距计算公式
由此可知
故A错误；
B．根据折射定律
a、b光以相同的入射角由水斜射入空气，a光的折射角比b光的大，则
根据光在介质中的传播速度与折射率的关系
可得在水中传播时，a光的速度比b光的小，故B错误；
C．在水中传播时，a光的折射率比b光的大，所以a光的频率比b光的大，故C错误；
D．根据临界角与折射率的关系
可得在水中传播时，a光的折射率比b光的大，a光的全反射临界角比b光的小，故D正确。
故选D。
17.（2023·山东·统考高考真题）如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是（ ）

A．劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动B．劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动
C．劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动D．劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动
【答案】A
【详解】由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹向左移动。
故选A。
18．（2023·江苏·统考高考真题）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（ ）

A．倍B．倍C．2倍D．3倍
【答案】B
【详解】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有
由题图知
x乙 = 2x甲
则
故选B。
19．（2021·湖北·统考高考真题）如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则（ ）
A．λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置B．λ1<λ2，N是波长为λ1的光出射位置
C．λ1>λ2，M是波长为λ1的光出射位置D．λ1>λ2，N是波长为λ1的光出射位置
【答案】D
【分析】本题考查折射定律以及双缝干涉实验。
【详解】由双缝干涉条纹间距的公式
可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知
反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知M光的折射角小，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越大的色光折射角越大，由于
则
所以N是波长为λ1的光出射位置，故D正确，ABC错误。
故选D。