2019-2020学年高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振第1节 光的干涉随堂演练（含解析）鲁科版选修3-4

第1节 光的干涉1.关于光的干涉，下列说法中正确的是（）a.在单色光的双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻的两条暗条纹的间距是不等的b.在单色光的双缝干涉现象里，把入射光波长变短，相邻两个明条纹间距离将变宽c.只有频率相同的两列光波才能发生干涉d.频率不同的两列光波也能发生干涉现象，只是不稳定解析：选c.在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，a选项错误；对于同一干涉装置，入射光的波长越长，相邻两个明条纹的间距越大，因此，把入射光波长变短，条纹间距变窄，故b选项错误；两列光波发生干涉，频率必须相同，故选项c正确，选项d错误.2.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.照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽解析：选b.在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项a错误，b正确.光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项c错误.照射单缝的单色光频率越高，两相干光的光波波长越短，屏上的条纹应越窄，故选项d错误.3.（多选）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（）a.改用红色激光b.改用蓝色激光c.减小双缝间距d.将屏幕向远离双缝的位置移动e.将光源向远离双缝的位置移动解析：选acd.由x可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距x增大，a项正确，b项错误；减小双缝间距d，相邻亮条纹的间距x增大，c项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离l，相邻亮条纹的间距x增大，d项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，e项错误.4.如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上的p点出现第3条暗条纹.已知光速为c，则p点到双缝的距离之差r2r1应为（）a.bc. d解析：选d.在某点产生暗条纹的条件是：光程差r2r1为半波长的奇数倍.已知p点出现第3条暗条纹，说明r2r1，由cf得，则r2r1.5.如图（a），在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源s1（0，4）和s2（0，2）.两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示.两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点a（8，2）的路程差为m，两列波引起的点b（4，1）处质点的振动相互（填“加强”或“减弱”），点c（0，0.5）处质点的振动相互（填“加强”或“减弱”）. 解析：点波源s1（0，4）的振动形式传播到点a（8，2）的路程为l110 m，点波源s2（0，2）的振动形式传播到点a（8，2）的路程为l28 m，两列波从波源传播到点a（8，2）的路程差为ll1l22 m.由于两列波的波源到点b（4，1）的路程相等，路程差为零，且t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点b时振动方向相反，引起的点b处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为t2 s，波长vt2 m.由于两列波的波源到点c（0，0.5）的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点c时振动方向相同，引起的点c处质点的振动相互加强.答案：2减弱加强课时作业一、单项选择题1.白光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若在两个缝上分别安装红色和绿色滤光片，则屏上将出现（）a.黄色干涉条纹 b红、绿相间的条纹c.黑、白相间的条纹 d无干涉条纹解析：选d.在两缝上分别安装红色和绿色滤光片后，到达屏上的两束光分别是红光和绿光，由于红光和绿光频率不同，不是相干光，不会出现干涉条纹，故正确答案为d.2.下列说法错误的是（）a.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是紫光b.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是红光c.涂有增透膜的照相机镜头，增强了对照射光的透射程度d.从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果解析：选a.由于干涉实验中，有y，即条纹间距与光波长成正比，而红光波长最长，故偏离中央明条纹最远的是红光，a错，b对；增透膜应该增透的是对人的视觉最敏感的绿光，从而才能使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后，相干而形成的，c、d对.3.如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝s时，在光屏p上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（）a.增大s1与s2的间距b.减小双缝屏到光屏的距离c.将绿光换为红光d.将绿光换为紫光解析：选c.在双缝干涉实验中，相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离y，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d，或者增大双缝屏到光屏的距离l，或者换用波长更长的光做实验.由此可知，选项c正确，选项a、b、d错误.4.如图甲所示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，表明红光波长较短解析：选a.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的间距就越大，由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光波长长，因此选项b、c、d错误，a正确.5.矿井中的瓦斯对人危害极大，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，于是他根据双缝干涉的原理设计了一个监测仪，在双缝前面放置两个完全相同的透明容器a、b，其中a与干净空气相通，b与矿井中的气体相通，观察屏上的干涉条纹，如果屏的正中央变为暗纹，说明b中气体（）a.一定含瓦斯 b一定不含瓦斯c.不一定含瓦斯 d无法判定解析：选a.如果屏的正中央变为暗纹，说明从双缝到屏的路程差发生了变化，所以b中气体一定含瓦斯.6.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）时，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：选b.由知f变小，变大.若出现第二条暗条纹，则p到双缝的光程差r，当变大时，r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.7.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示.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乙所示，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.现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（）a.变疏 b变密c.不变 d消失解析：选a.光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹.设空气膜顶角为，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12d1，22d2.因为光程差21，所以d2d1.设此两相邻亮纹中心的距离为l，则由几何关系得tan ，即l .当抽去一张纸片减小，l增大，故选a.二、多项选择题8.用波长为的单色光照射单缝o，经过双缝m、n在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则（）a.o到达a、b的路程差为零b.m、n到达b的路程差为c.o到达a、c的路程差为4d.m、n到达e的路程差为2解析：选bd.振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足xn（n0，1，2，3）.“路程差”是指从双缝m、n到屏上某点的路程差，与o无关，a、c错误；b是n1时的第一级亮条纹，e是n2时的第二级亮条纹，故b、d正确.9.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s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点出现距o点最近的第一条亮条纹.如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，讨论屏上o点及其上方的干涉条纹的情况正确的是（）a.在o点出现红光的亮条纹b.红光的第一条亮条纹出现在p点的上方c.在o点不出现蓝光的亮条纹d.蓝光的第一条亮条纹出现在p点的上方解析：选ab.由于o点到双缝的光程差为零，所以在o点出现各种单色光的亮条纹，在p点出现绿光的第一条亮条纹，因为红绿蓝，所以红光条纹间距大于绿光条纹间距，绿光条纹间距大于蓝光条纹间距.a、b正确.10.双缝干涉部分实验装置如图所示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（）a.若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹b.若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化c.若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹d.若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化解析：选acd.双缝干涉发生后，并不只在有像屏处有干涉图样，而是在双缝右侧的空间，只要通过双缝后，在两列光相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置仍很清晰，a、c、d正确.三、非选择题11.（1）如图所示，在“双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、遮光筒、光屏.（2）已知双缝到光屏之间的距离l500 mm，双缝之间的距离d0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准a条亮纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准b条亮纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示.则入射光的波长m（结果保留两位有效数字）.（3）实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改进办法有.a.改用波长较长的光（如红光）作为入射光b.增大双缝间距c.增大双缝到单缝的距离d.增大双缝到屏的距离解析：（1）由题图可知，是滤光片，是单缝，是双缝.（2）由x可得x m6.6107 m.（3）由x可知，要使x增大，可改用波长较长的光（如红光）作为入射光，可减小双缝间距，可增大双缝到屏的距离，故选项a、d正确，选项b、c错误.答案： （1）滤光片单缝双缝（2）6.6107（3）ad12.用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d0.1 mm，双缝到屏的距离l6.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距