4.3 光的干涉 课时作业-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）

3光的干涉一、单项选择题1、一束白光通过双缝后在屏上产生干涉条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是()A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B.各色光的速度不同,造成干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同,造成干涉条纹的间距不同D.各色光通过双缝到达一确定点的距离不同2、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3、如图所示,一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光,则关于这三束单色光下列说法正确的是 ()A.单色光a的频率最大B.单色光c在玻璃中的传播速度最大C.三束单色光从玻璃射向空气时发生全反射的临界角,单色光a的最大D.通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距,单色光c的最大4、把一个具有球面的平凸透镜平放在平行透明玻璃板上(如图)。现用某单色光垂直于平面照射，在装置的上方向下观察，可以看到干涉条纹。下列关于两束干涉光及干涉条纹的说法中正确的是()A.两束干涉光是图中a、b面反射形成的B．干涉条纹是疏密均匀的同心圆C．若换一个表面曲率半径稍大的平凸透镜，条纹变密D．若改用波长更长的单色光照射，条纹变疏5、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x2和填充前的干涉条纹间距x1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．x2＝x1B．x2>x1C．该矿泉水的折射率为eq\f(x1,x2)D．该矿泉水的折射率为eq\f(x2,x1)6、如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置。所用单色光是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的 ()A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面7、如图所示,在一个空长方体箱子的左侧壁刻上双缝,当把一个钠光灯照亮的狭缝放在箱子左边时,在箱子的右侧内壁上产生干涉条纹。如果把箱子用透明的油灌满,条纹的间距将 ()A.保持不变B.减小C.可能增加D.增加8、在双缝干涉实验中,选用波长为6.0×10-7m的橙光时,光屏上P点恰好出现亮纹,如图所示,现仅改用其他颜色的可见光做实验,P点出现暗纹。已知可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014Hz,则入射光的波长可能是()A.8.0×10-7mB.4.8×10-7mC.4.0×10-7mD.3.4×10-7m二、多项选择题9、杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波发生干涉，产生的干涉图样如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，则下列说法正确的()A．A点出现明条纹B．B点出现明条纹C．C点出现暗条纹D．C点出现明条纹10、如图所示是双缝干涉的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏,用绿光从左边照射单缝S时,可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是()A.将绿光换为红光,干涉条纹间的距离增大B.将绿光换为紫光,干涉条纹间的距离增大C.减小双缝间的距离,中央亮条纹会变成暗条纹D.增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大11、如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的截面,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用黄光照射时产生的干涉条纹间距窄C.干涉条纹中的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的D.薄膜上的干涉条纹基本上是水平的12、如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是()A．折射光a的波长小于折射光b的波长B．两束光在相遇区域会发生干涉现象C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<ΔxbD．在玻璃中a光较b光速度快13、利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制作镜头增透膜。图1中,让单色光从上方射入,这时从上方看可以看到明暗相间的条纹,则（）A.图1中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时,条纹变疏B.图1中将样板微微平行上移,条纹疏密不变C.在图1中如果看到的条纹如图2所示,说明被检查平面在此处凹陷D.图3中加了增透膜的镜头看起来是有颜色的,那是增透了这种颜色的光的缘故三、非选择题14、如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m，则在这里出现的应是__________(填“明条纹”或“暗条纹”)，现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(填“变宽”“变窄”或“不变”)．15、光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术．发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85μm的单色光．上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06μm的单色光．这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中的波长是多少？(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为1.47)16、如图所示，在双缝干涉实验中，若用λ1＝5×10－7m的光照射，屏上O点是中央亮条纹，屏上A点为第二级亮条纹所在处。若换用λ2＝4×10－7m的光照射时，屏上O点处是什么情况？屏上A点处又是什么情况？17、在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。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？答案与解析1、A解析：各色光的频率不同,波长不同,在屏上得到的干涉条纹的间距不同,在中央处各种颜色的条纹叠加后得到白色条纹,两侧出现彩色条纹,故A正确。2、A解析：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，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错，A对。3、C解析：由题图可知c光的偏折程度最大,a光的偏折程度最小,玻璃对c光的折射率最大,对a光的折射率最小,a光的频率最小,故A错误;由公式n=cv可知,c光在玻璃中的传播速度最小,故B错误;玻璃对a光的折射率最小,由公式sinC=1n可知,a光从玻璃射向空气时发生全反射的临界角最大,故C正确;c光的频率最大,则波长最小,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ可知,通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距,单色光c的最小,故D4、D解析：由图可见，设透镜的曲率半径为R，与接触点O相距为r处空气层的厚度为d，其几何关系式为：R2＝(R－d)2＋r2＝R2－2Rd＋d2＋r2，由于R≫d，可以略去d2得：d＝eq\f(r2,2R)；产生暗环的条件是：Δ＝eq\f(（2k＋1）λ,2)，其中k＝0，1，2，3，…为干涉暗条纹的级数；可得第k级暗环的半径为：req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(k))＝kRλ；只要测出Dm与Dn(分别为第m与第n条暗环的直径)的值，就能算出R或λ。这样就可避免实验中条纹级数难于确定的困难，利用后一计算式还可克服确定条纹中心位置的困难。通过以上分析，可以得到，两束干涉光是图中b、c面反射形成的，A错误；干涉条纹不是疏密均匀的同心圆，越向外越稀疏，故B错误；表面曲率半径R变大，若换一个表面曲率半径稍大的平凸透镜，条纹变疏，故C错误；若改用波长λ更长的单色光照射，条纹变疏，故D正确。5、C解析：根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0,λ)，可以知道光在水中的波长小于空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距x2小于填充前的干涉条纹间距x1，故A、B错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ0,λ)，可得x1＝eq\f(L,d)λ0，x2＝eq\f(L,d)λ＝eq\f(L,d)eq\f(λ0,n)，所以n＝eq\f(x1,x2)，故C正确，D错误．6、C解析：干涉法检查某块厚玻璃板的表面是否平整的原理是单色光的薄膜干涉,这里的薄膜指的是样板与待测厚玻璃板之间的空气层。空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉,观察干涉后形成的条纹是否为平行直线,可以判定厚玻璃板的上表面是否平整,因此选项C是正确的。7、B解析：箱子灌满油时,折射率增大,根据v=cn可知光速减小,根据v=λf可知光的波长减小,根据干涉条纹间距公式Δx=ldλ可知条纹间距减小,故A、C、D错误8、B解析：选用波长为6.0×10-7m的橙光做实验时,光屏上的P点出现的亮纹是距中心条纹的第二亮纹,根据路程差是光波波长的整数倍时,出现亮条纹,则有路程差Δd=2×6.0×10-7m=12×10-7m;现改用其他颜色的可见光做实验,根据路程差是半波长的奇数倍时,出现暗条纹,光屏上的P点出现暗条纹,那么λ2·n=Δd=12×10-7m(n=1,3,5,…),当n=1时,则λ1=24×10-7m,由f=cλ可知,f1=1.25×1014Hz;当n=3时,则λ2=8×10-7m,由f=cλ可知,f2=3.75×1014Hz;当n=5时,则λ3=4.8×10-7m,由f=cλ可知,f3=6.25×1014Hz;当n=7时,则λ4=3.43×10-7m,依据f=cλ可知,f4=8.75×1014Hz,故B正确,A9、ABC解析：波峰与波峰或者波谷与波谷相叠加振动加强，所以A点与B点出现明条纹，波峰与波谷叠加振动减弱，所以C点出现暗条纹，故A、B、C正确，D错误．10、AD解析：根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=ldλ知,将绿光换为红光,波长变长,则干涉条纹间距变大,故A正确;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=ldλ知,将绿光换为紫光,波长变短,则干涉条纹间距减小,故B错误;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=ldλ知,减小双缝间的距离,即d变小,则干涉条纹间距增大,且中央条纹仍然是亮条纹,故C错误;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=ldλ知,增大双缝到屏的距离,即l增大,则干涉条纹间距增大11、ABD解析：由于重力的作用,肥皂膜上薄下厚,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;条纹间距与光的波长成正比,由于蓝光波长比黄光的短,故用蓝光照射产生的干涉条纹间距较窄,故B正确;干涉条纹中的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的,故C错误;薄膜干涉是等厚干涉,同一条纹处薄膜厚度相同,故条纹是水平的,故D正确。故选A、B、D。12、AC解析：a光的偏折程度大于b光的偏折程度，折射率大的光频率大，根据λ＝eq\f(c,f)知，频率大，波长小，所以折射光a的波长小于折射光b的波长，A正确；a、b两列光的频率不同，不能发生干涉，B错误；因为λa<λb，知干涉条纹间的距离Δxb＞Δxa，C正确；根据v＝eq\f(c,n)得，a光的折射率大，则在玻璃砖中传播的速度小，D错误．13、BC解析：从空气膜的上下表面分别反射的光是相干光,它们相遇发生干涉现象,出现明暗相间的条纹,所以此条纹是由上方样板的下表面和下方被检查平面反射的光叠加后形成的。将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时,相邻亮条纹间距变小,干涉条纹会变密,故A错误;将样板平行上移,条纹向着劈尖移动,但条纹疏密不变,故B正确;由弯曲的条纹可知,此处被检查平面左边的空气膜厚度与其右边的空气膜厚度相同,知此处凹陷,故C正确;照相机、望远镜的镜头表面加了一层透光的膜,可以增大某种光的透射强度,这种膜称为增透膜,利用了光的干涉现象,同时镜头看起来是有颜色的是光的干涉造成的,故D错误。故选B、C。14、答案：暗条纹变宽解析：由于eq\f(7.95×10－7m,5.30×10－7m)＝1.5，路程差为半波长的奇数倍，是暗条纹．若改用更大波长的光做双缝干涉，由于相邻条纹间距与波长成正比，故条纹间距变宽．15、答案：(1)1.56μm(2)见解析解析：(1)设信号频率为f，真空中的波长为λ0，c＝λ0f，光在纤芯中的频率仍为f，波长为λ，则光在纤芯中的速度v＝λf，又n＝eq\f(c,v)，可以得出λ0＝nλ＝1.47×1.06μm＝1.56μm.(2)上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰．16、解析：从双缝到屏上