4.3 光的干涉 基础练习-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（解析版）

4.3、光的干涉一、选择题（共16题）1．以下现象不属于干涉的是（）A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样C．白光经过三棱镜得到彩色图样D．白光照射水面油膜呈现彩色图样2．如图所示是研究光的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝，，经过，的两束光到达屏上时会产生干涉条纹。已知屏上的P点到两狭缝和的距离相等。如果入射光的波长为，把P处的亮条纹记作0号条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则处的亮纹恰好是3号亮纹。当入射光的波长时，则处为（）A．4号亮纹 B．4号暗纹 C．6号亮纹 D．6号暗纹3．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，只进行一步操作，下列可以采取的方法是（）A．换用紫色的滤光片 B．换用双缝间距更大的双缝片C．使光源离双缝距离近一些 D．使光屏离双缝距离远一些4．如图是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长实验示意图。图中，单缝到双缝的距离为L1，双缝到墙壁的距离为L2，双缝间距为d，墙壁上的干涉图样及尺寸如图，则该单色光的波长为（）A． B． C． D．5．如图所示为光的双缝干涉实验装置示意图，下列说法正确的是（）A．若P点是亮条纹，说明该处是光的加强区域，P点到双缝的路程差为半波长的奇数倍B．照射单缝S的单色光的频率越大，光屏上出现的条纹间距越大C．若将单缝S去掉，再将缝封住仅留下，则白光通过后光屏上会出现彩色条纹，但不是干涉条纹D．撤去双缝同时逐渐增大单缝宽度，光屏上一直出现明暗相间条纹6．关于光的干涉，下列说法正确的是（）A．用白光作光源，在双缝中的一个缝前放红色滤光片，另一个缝前放紫色滤光片，光屏上将出现紫红色干涉条纹B．红光和紫光也能相互干涉，只是干涉图样不稳定C．进入双缝的光强度不同，光屏上仍可能出现干涉条纹D．用白光作光源，能观察到干涉图样，而白光是由频率不同的七色光复合而成的，因此不同频率的光，也能相互干涉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上，在一端夹入塑料薄片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射到劈形薄膜后，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面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若将图甲的装置放入水中，则当光垂直入射到劈形薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（）A．变疏 B．变密 C．间距不变 D．消失8．某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝S0、屏上的P0点位于双缝S1和S2的中垂线上，双缝与屏之间的介质先后为空气与矿泉水，屏上的干涉条纹间距分别为Δx1与Δx2。当介质为矿泉水时，屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹（不包括P0点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，则（）A．Δx2大于Δx1B．该矿泉水的折射率为C．当介质为矿泉水时，来自S1和S2的光传播到P点处的时间差为D．仅将S0水平向左移动的过程中，P点处能观察到暗条纹9．如图所示，真空中有一个半径为R，质量均匀分布的玻璃球，由a、b两种单色光组成的复合光束射入该玻璃球，当入射角θ等于60°时，其折射光束和出射光束如图所示．已知a光束第一次射出此玻璃球后的出射光束相对复合光束的偏转角也为60°，c为真空中的光速，则下列说法正确的是A．a光在玻璃中穿越的时间为t=3R/cB．用同一装置分别进行双缝干涉实验时，b光的亮条纹间距比a光大些C．a、b光从真空进入玻璃球,其频率将变小D．适当增大入射角θ，a、b光束都可能发生全反射10．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO'为过C点的AB面的垂线．a、b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB边从空气射入玻璃砖，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，以下判断不正确的是（）A．a光在玻璃砖中的传播速度大于b光的传播速度B．a光从玻璃砖中射入空气时发生全反射的临界角大于b光的临界角C．在同一双缝干涉装置形成的干涉条纹中，a光相邻明条纹的间距大于b光相邻明条纹的间距D．b光比a光更容易发生衍射现象11．如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（）A．在水中a光的波速比b光的波速小B．用同一单缝衍射实验装置分别以a、b光做实验时，b光的衍射现象更明显C．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距D．当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从开始逐渐增大，最先消失的是a光12．在双缝干涉实验中，图甲是用蓝光进行实验时，屏上观察到的条纹情况，a处为中央亮条纹，图乙是换用另一种颜色的单色光进行实验时，屏上观察到的条纹情况，a处仍为中央亮条纹，下列说法中正确的是（）A．图乙可能是用黄光实验产生的条纹，表明黄光波长较短B．图乙可能是用黄光实验产生的条纹，表明黄光波长较长C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长13．如图所示为一透明介质制成的棱镜的截面图，其中，。两束不同的光甲、乙由边斜射入棱镜，乙光到达边和甲光到达边距离平行且相同，且均从点射出棱镜。已知光束甲与边的夹角为，光束乙与边的夹角为则（）A．甲乙两束光折射率之比为B．甲乙两束光在棱镜中的速率之比为C．若让这两束单色光分别通过同一双缝干涉装置后，条纹间距较宽的是乙D．设，甲、乙从射入棱镜到第一次射出棱镜过程中在棱镜中传播的时间之比为14．如图所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃（上、下表面平行）的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光。关于这两束单色光，下列说法中正确的是（）A．此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B．在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角C．在此玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光的干涉条纹间距比b光的窄15．图甲是双缝干涉示意图，两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图乙、丙所示。下列说法正确的是（）A．形成乙图样的光的波长比形成丙图样的光的波长短B．形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率大C．若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大D．若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将减小16．虹是由阳光射入雨滴(球形)时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的．现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图，下列说法正确的是()A．光线b在雨滴中的折射率较大B．光线b在水滴中传播时的波长较长C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大D．光线b在雨滴中的传播速度较大二、填空题17．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率_______，振动方向_______具有恒定的________。激光散斑测速应用了光的干涉原理，二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝。待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，已知二次曝光时间间隔为∆t，双缝到屏的距离为L，相邻两条纹间距为∆x，激光波长为，则运动物体的速度表达式为__________。18．在利用图所示装置进行杨氏双缝干涉实验时，用波长=7.7010-7m的红光照射双缝S1和S2，若屏上P点距双缝的路程差为1.54×10-6m，则P点将出现______（选填“亮条纹”或“暗条纹”）；现改用紫光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将______（选填“变宽”“变窄”或“不变”）。19．一等腰三棱镜的横截面如图所示，为等腰三角形的对称轴，两束不同的单色细光束、PQ（关于对称）在横截面内平行射入三棱镜，射出后相交于下方的S点。三棱镜对MN光的折射率___________对PQ光的折射率，光在真空中的波长___________PQ光在真空中的波长；若使两光束通过同一双缝干涉装置，则MN光的干涉条纹间距___________PQ光的干涉条纹间距。（均选填“大于”“等于”或“小于”）20．用氦氖激光器(发出红光)进行双缝干涉实验，已知双缝间的距离d=0.1mm，双缝到屏的距离L=6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻两亮条纹的中心间距是3.8cm，如果将整个装置从空气中转入折射率为的水中，则红光在空气中的波长为________m，红光在水中的波长为________m，在水中进行双缝干涉实验时，测得屏上干涉条纹中相邻两亮条纹的中心间距为__________cm．(结果均保留两位有效数字)三、综合题21．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。测量时，选用的双缝的间距为0.250mm，测得屏与双缝间的距离为1.30m，第1条暗条纹到第5条暗条纹之间的距离为9.48mm。求所测单色光的波长。(结果以纳米为单位，保留3位有效数字)。相对机械波的干涉实验而言，光的干涉实验的难度更大，英国物理学家托马斯·杨成功地在实验室里做出了双缝干涉实验，该实验的主要困难是什么？托马斯·杨用什么办法巧妙地解决了这个难题？23．拍摄干涉图样照片时，照片显示的干涉图样中的振动加强区与振动减弱区是否与拍摄时间无关？参考答案：1．C【详解】A．根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；B．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，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，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；D．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；故选C。2．A【详解】入射光的波长为时，处的亮纹恰好是3号亮纹，则满足当入射光的波长为时，则满足则处为4号亮纹，A正确。故选A。3．D【详解】A．紫光的波长小于黄光，根据可知，换用紫色的滤光片，干涉条纹的间距变窄，选项A错误；B．根据可知，换用双缝间距d更大的双缝片，干涉条纹的间距变窄，选项B错误；C．使光源离双缝距离近一些，对条纹间距无影响，选项C错误；D．根据可知，使光屏离双缝距离l远一些，则干涉条纹的间距变宽，选项D正确；故选D。4．C【详解】由图可知干涉条纹间距为解得该单色光的波长为故选C。5．C【详解】A．若P点是亮条纹，说明该处是光的加强区域，P点到双缝的路程差为波长的整数倍，故A错误；B．照射单缝S的单色光的频率越大，波长越短，由可知，光屏上出现的条纹间距越小，故B错误；C．若将单缝S去掉，再将缝封住仅留下，则白光通过后光屏上会出现单缝衍射的彩色条纹，故C正确；D．撤去双缝同时逐渐增大单缝宽度，光屏上将先出现衍射条纹后出现亮区，不能一直出现明暗相间的条纹，故D错误。故选C。6．C【详解】ABD．发生干涉，必须满足相干条件，双缝的作用就是将同频率的光，一分为二，制造相干光，而发生干涉．不同频率的光相遇，是不能发生干涉的，观察到的白光的干涉条纹是从两狭缝射出的红光和红光、紫光和紫光相互干涉的结果，而不是一狭缝射出的红光和另一狭缝射出的紫光干涉的结果；发生干涉时，振动加强区域和振动减弱区域是不随时间而改变的，故ABD均错误．C．强度不同的同频率的光，可以发生干涉，故C正确。故选C。7．B【详解】空气中的光速为、波长为、条纹间距为，水中的光速为、波长为、条纹间距为，两玻璃表面之间的夹角为，根据光的干涉原理可知光进入水中之后光速变小，根据可知光在水中波长变短，则条纹间距之间的关系为放入水中后，条纹间距变密，B正确。故选B。8．C【详解】A．设入射光在矿泉水中的波长为，由可知，干涉条纹间距正比于波长，因故Δx2小于Δx1，A错误；B．根据公式可得B错误；C．设入射光在矿泉水中的波长为，矿泉水的折射率为n，则有由第三条亮条纹对应路程差为但光在介质中的传播速度我时间差为C正确；D．仅将S0水平向左移动对观察结果没有影响，D错误。故选C。9．A【详解】试题分析：a光入射角为i=60°，折射角为r=30°，则玻璃球对a光的折射率．光在玻璃球中的传播速度，由几何关系得光玻璃球中传播的距离s=2Rcos30°=R，a光在玻璃中穿越的时间，联立得．故A正确．根据光路图读出b光偏折程度大于a光的偏折程度，知b光的折射率大于a光的折射率，则b光的频率高，波长短，由，则b光的干涉条纹间距小些，故B错误．光的频率由光源决定，与介质无关，则a、b光从真空进入玻璃球，其频率不变，故C错误；由于光线射到玻璃球内表面时，入射角等于光线进入玻璃球时的入射角，根据光路可逆性可知，不可能发生全反射，故D错误；故选A.10．D【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，由得知，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度．故A正确．B．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B正确．C．双缝干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故a光相邻明条纹的间距较大．故C正确．D．光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象．所以可知a光比b光更容易发生衍射现象，故D错误．本题选不正确的，故选D．11．C【详解】A．如图所示折射率由图可知折射率光在水的中的速度故故A错误；B．波长则同一单缝，波长越长，衍射现象越明显，故B错误；C．条纹间距同一双缝，波长越长，条纹间距越大，故C正确；D．临界角的正弦值折射率越大，临界角越小光束b先达到临界角，b光束先消失，故D错误。故选C。12．B【详解】乙图中条纹的间距比甲图大，根据双缝干涉的条纹间距公式知，乙图中光的波长较长，且比蓝光的波长长，黄光比蓝光的波长长，紫光的波长比蓝光短。故选B。13．C【详解】A．光路如图，由题意可知，甲乙两束光射入棱镜后的折射角相同，则则选项A错误；B．根据可知，甲乙两束光在棱镜中的速率之比为选项B错误；C．甲的折射率较大，则甲的频率较大，波长较短，根据可知，若让这两束单色光分别通过同一双缝干涉装置后，条纹间距较宽的是乙，选项C正确；D．设，由几何关系可知三角形DAF为等边三角形，则甲光在棱镜中的传播距离x1=3cm。乙光在棱镜中的传播距离为x2=15cm，距离之比为1:5，但是由于甲乙光在棱镜中的传播速度不相等，可知甲、乙从射入棱镜到第一次射出棱镜过程中在棱镜中传播的时间之比不等于，选项D错误。故选C。14．BD【详解】A．由图看出，光线通过平板玻璃后，a光的侧移大于b光的侧移，说明玻璃对a光的折射率大于b光的折射率，故A错误；B．由知，折射率越大，临界角越小，所以在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，故B正确；C．由分析得知，折射率越大，光在玻璃中传播速度越小，则在此玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；D．玻璃对a光的折射率大于b光的折射率，则a光的波长小于b光的波长，用同一双缝干涉装置做干涉实验时，干涉条纹间距与波长成正比，则a光的干涉条纹间距比b光的窄。故D正确。故选BD。15．AC【详解】A．根据双缝干涉的条纹间距为可知对于同一实验装置，波长越长，条纹间距越大，由于可知甲光的波长一定小于乙光的波长，A正确；B．根据公式由于甲光的波长一定小于乙光的波长，可得形成丙图样的光的频率比形成乙图样的光的频率小，B错误；C．根据双缝干涉的条纹间距为可知，若只增大挡板与屏间的距离，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增大，C正确；D．根据双缝干涉的条纹间距为可知，若只减小挡板上两个狭缝间的距离d，两种单色光相邻亮条纹间的距离都将增加，D错误。故选AC。16．BCD【详解】AB、画出光路图，分析可知第一次折射时，a光的折射角较小，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故A错误，.B正确；C、双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线