人教版2019选择性必修第一册高二物理同步练习4.3光的干涉(原卷版+解析)

第3节光的干涉光的双缝干涉1．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，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。已知入射激光的波长为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号亮条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹，则P1处的亮条纹恰好是10号亮条纹．设直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于（）A．9.5λ B．10λC．10.5λ D．20λ2．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间距离为，双缝到光屏的距离为，调整实验装置使光屏上见到清晰的干涉条纹。关于该干涉条纹及改变条件后其变化情况，下列叙述中正确的是（）A．屏上所有暗线都是从双缝中出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的B．若将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹C．若只减小双缝间距，屏上两相邻明条纹间距离变小D．若只改用频率较大的单色光，屏上两相邻明条纹间距离变大薄膜干涉3．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉条纹，下列说法正确的是（）A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果B．若明暗相间的条纹相互平行，说明薄膜的厚度是均匀的C．用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距大D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的4．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。下面关于条纹的说法中正确的是（）A．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波叠加的结果B．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C．将上玻璃板平行上移，条纹逆向劈尖移动D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧5．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．减小双缝到光屏的距离C．将绿光换为红光 D．将整个装置放在水中6．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（）A．在真空中a、b、c三色光的传播速度相同B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射7．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，双缝和与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝和的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是（）A．O点处是红光的亮条纹 B．O点处不是蓝光的亮条纹C．红光的第一条亮条纹在P点的上方 D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方8．如图为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO´为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同颜色的单色细光束平行于OO´从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（）A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大C．真空中，a光的频率大于b光的频率D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角9．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（）A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体一定不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体一定含有瓦斯C．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D．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．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（）A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的11．将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的右端垫薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（）A．干涉条纹是样板的下表面和被检查工件的上表面的反射光干涉形成的B．眼睛应从入射光的另一侧观测干涉条纹C．图乙条纹弯曲处对应着被检查平面处有凸起D．增大薄片的厚度，条纹间距增大12．增透膜的应用)关于光学镜头增透膜，以下说法中正确的是(

)A．增透膜是为了减少光的反射损失，增加透射光的强度B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的D．因为增透膜的厚度一般适合绿光反射时相互抵消，红光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色E．涂有增透膜的镜头，进入的光线全部相互抵消，因此这种镜头的成像效果较好第3节光的干涉光的双缝干涉1．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，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。已知入射激光的波长为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号亮条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹，则P1处的亮条纹恰好是10号亮条纹．设直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于（）A．9.5λ B．10λC．10.5λ D．20λ【答案】B【详解】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，B正确。故选B。2．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间距离为，双缝到光屏的距离为，调整实验装置使光屏上见到清晰的干涉条纹。关于该干涉条纹及改变条件后其变化情况，下列叙述中正确的是（）A．屏上所有暗线都是从双缝中出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的B．若将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹C．若只减小双缝间距，屏上两相邻明条纹间距离变小D．若只改用频率较大的单色光，屏上两相邻明条纹间距离变大【答案】B【详解】A．从双缝中出来的两列光波的波谷与波峰叠加形成暗线，故A错误；B．根据双缝干涉条纹的间距公式可知将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹，故B正确；C．根据双缝干涉条纹的间距公式可知，若只减小双缝间距d，屏上两相邻明条纹间距离变大，故C错误；D．频率变大，波长变短，根据间距公式可知条纹间距变短，故D错误；故选B。薄膜干涉3．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉条纹，下列说法正确的是（）A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果B．若明暗相间的条纹相互平行，说明薄膜的厚度是均匀的C．用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距大D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的【答案】A【详解】A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果，故A正确；B．若明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂液薄膜的厚度变化是均匀的，故B错误；C．由于紫光的波长比红光的小，故用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距小，故C错误；D．薄膜上的干涉条纹基本上是水平的，故D错误。故选A。4．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。下面关于条纹的说法中正确的是（）A．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波叠加的结果B．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C．将上玻璃板平行上移，条纹逆向劈尖移动D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧【答案】A【详解】A．是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，条纹间距都相等，故A正确；B．条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；C．条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C错误；D．薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D错误。故选A。5．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．减小双缝到光屏的距离C．将绿光换为红光 D．将整个装置放在水中【答案】C【详解】AB．在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、双缝到屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大间距应减小d，增大双缝到光屏的距离或增大光的波长，故AB错误；C．若将绿光换为红光，即波长变长，根据干涉条纹的间距，则相邻条纹间距更大，故C正确；D．将整个装置放在水中，水的折射率大于1，所以波长减小，所以相邻条纹间距更小，故D错误。故选C。6．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（）A．在真空中a、b、c三色光的传播速度相同B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射【答案】A【详解】A．在真空中a、b、c三色光的传播速度是相同的，A正确；B．a、b、c三种色光中，a光的偏折程度最大，棱镜对a光的折射率最大，则a光的频率最大，a光的波长最小，则c光的波长最长，因为双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则c光形成的干涉条纹的间距最大，B错误；C．由图可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式分析可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，C错误；D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由临界角公式分析可知，a光的临界角最小，c光的临界角最大，则若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射，D错误。故选A。7．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，双缝和与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝和的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是（）A．O点处是红光的亮条纹 B．O点处不是蓝光的亮条纹C．红光的第一条亮条纹在P点的上方 D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方【答案】AC【详解】AB．因为O点与双缝间的路程差等于零，可知不管红光或蓝光在该点都会出现明条纹，故A正确，B错误；CD．根据双缝干涉条纹的间距公式可知因为红光的波长大于绿光，蓝光的波长小于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，蓝光的条纹的间距小于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，蓝光的第一条亮纹在P点的下方，故C正确，D错误。故选AC。8．如图为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO´为过C点的AB面的垂线，a、b两束不同颜色的单色细光束平行于OO´从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（）A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大C．真空中，a光的频率大于b光的频率D．若a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角【答案】BD【详解】A．由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由得到，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度。故A错误。B．根据干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大。故B正确。C．b光的折射率大，则b光的频率高。故C错误。D．由公式分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角。故D正确。故选BD。9．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（）A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体一定不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体一定含有瓦斯C．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D．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【答案】BC【详解】A．设含有瓦斯的气体的折射率为n，则光在B中的波长，如果屏的正中央是亮纹，则，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；B．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；C．如果屏上干涉条纹不停地移动，n变，说明B中的气体瓦斯含量不稳定，故C正确；D．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。故选BC。10．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（）A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的【答案】ABD【详解】A．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；B．条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故B正确；C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故C错误；D．薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确。故选ABD。11．将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的右端垫薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（）A．干涉条纹是样板的下表面和被检查工件的上表面的反射光干涉形成的B