4.3 光的干涉 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

2021-2022年高二物理选择性必修第一册同步课时作业训练
4.3 光的干涉
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。干涉型消声器可用来消弱高速气流产生的噪声。它的结构及气流运行情况如图所示，产生的波长为false的声波沿水平管道自左向右传播。在声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇。要达到消弱噪声的目的，路程差false应为（　　）
A．波长的整数倍 B．波长的奇数倍
C．半波长的奇数倍 D．半波长的偶数倍
2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
3．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600nm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点到S1、S2的路程差恰为λ，现改用波长为400nm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
4．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在薄膜中的波长，用λ0表示此红外线在真空中的波长，则灯泡所镀薄膜的厚度最小应为（　　）
A．falseλ0 B．falseλ C．falseλ D．falseλ0
5．以下光源可作为相干光源的是（　　）
A．两个相同亮度的烛焰 B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡 D．出自一个点光源的两束光
6．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法正确的是（　　）
A．水滴对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光在水滴中的传播速度大于b光在水滴中的传播速度
C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距
D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
7．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，图乙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，图丙为换用另一种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，则以下说法中正确的是（　　）
A．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
8．用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置如图所示。干涉条纹是某两个表面反射的光叠加产生的，这两个表面是（　　）
A．a的上表面、b的下表面 B．a的上表面、b的上表面
C．a的下表面、b的上表面 D．a的下表面、b的下表面
9．如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则屏上中央亮条纹位于图中O处。现将光源S向下移动到示意图中的S′位置，则（　　）
A．中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变
B．中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变
C．中央亮条纹向下移动，且条纹间距增大
D．中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大
10．某同学自己动手利用如图所示器材观察光的干涉现象，当他用一束阳光照射到单缝屏上时，光屏上并没有出现干涉条纹。他移走双缝屏后，光屏上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能性是（　　）
A．单缝S太窄
B．单缝太宽
C．S到S1到S2的距离不等
D．阳光不能作为光源
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．双缝干涉实验中，下列说法正确的是（n为自然数，λ为光波波长）（　　）
A．在与双缝的距离之差相等的点形成暗条纹
B．在与双缝的距离之差为nλ的点形成亮条纹
C．在与双缝的距离之差为nfalse的点形成亮条纹
D．在与双缝的距离之差为falseλ的点形成暗条纹
12．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．减小双缝间距
C．将屏幕向远离双缝的位置移动 D．将光源向远离双缝的位置移动
13．一束含两种频率的单色光，照射到底面有涂层的平行均匀玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．a、b一定是平行光线
B．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
C．a光的频率大于b光的频率
D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小
三、填空题。本大题共4小题。
14．如图所示，在双缝干涉实验中，激光的波长为false，屏上false点距双缝false和false的路程差为false，则在这里出现的应是________（选填“亮条纹”或“暗条纹”）。
15．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹（从中央亮条纹往上数），已知光速为c，则P点到双缝的距离之差false应为______。
16．光的干涉实验最早是英国物理学家______在1801年成功完成的，杨氏实验有力地证明了光是一种______。
17．双缝干涉实验
（1）实验过程：让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生______。
（2）实验现象：在屏上得到______的条纹。
四、解答题。本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
18．在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距哪个更大?若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，双缝之间的距离有多大?
19．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6m，如图所示，则：
(1)P点是亮条纹还是暗条纹？
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？（不包括O、P两处的条纹）
20．在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，一同学经调节后使单缝与双缝在竖直方向相互平行。若该同学先后分别用间距d1=0.20mm和d2=0.25mm的双缝完成实验，其他条件不变，你认为观察到的单色光的干涉条纹是下面哪些图像?其中对应双缝间距d1的是下面哪个图像?
21．如图所示，在静止海面上航行的船，从距海面高为l的天线上发射电磁波，岸上距海面高为h的天线接收电磁波，当船行到距离岸为L的某一位置时，电磁波消失了，若电磁波在空中传播，经海面反射，反向时相位改变false，试回答下列问题：
(1)说明产生这种现象的原因；
(2)若L比h和l大得多，引起这种现象时，L、h、l、false之间应满足什么关系？
(3)若false，false，false，false电磁波消失，那么再近或再远一点的距离是多少时，也会引起这种现象？
参考答案
1．C
【解析】根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，ABD错误，C正确；
故选C。
2．D
【解析】ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。
故选D。
3．B
【解析】由题意可知
PS2－PS1＝λ＝falseλ′
故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，P变为暗条纹，P0仍为亮条纹。故选B。
4．B
【解析】要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线，即要使从灯泡薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，且相互抵消，设灯泡所镀薄膜的厚度为d，则
2d=false
解得
d=false
故选B。
5．D
【解析】ABC．从不同光源发出的光频率不一定相同，相位差也不恒定，所以不能作为相干光源。故ABC错误；
D．相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，出自一个光源的两束光符合条件，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】A．由图可知，a、b光第一次进入水滴发生折射时，a光的折射角较小，即
false
再根据折射率公式
false
可得
false
A错误；
B．根据折射率与光在介质中传播速度的关系
false
可得
false
B错误；
C．双缝干涉相邻亮条纹间距公式
false
因为
false
则可得（把a光看成紫光，b光看成红光）
false
false
即a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，C正确；
D．a、b光在水滴中传播的速度减小，光的频率不变，由
false
则波长都比各自在真空中传播的波长要短，D错误。
故选C。
7．A
【解析】对比乙、丙两图可以看出丙图中条纹间距大，根据
false
可知，Δx是由波长决定的，所以图丙对应入射光的波长比绿光大，按题目中应为红光。
故选A。
8．C
【解析】要检查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的条纹是a板的下表面和b板的上表面的反射光干涉产生的。具体为：当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，若条纹是直的则板平整，若条纹发生弯曲，则玻璃板不平整。
故选C。
9．B
【解析】在双缝干涉实验中，若把单色光源S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0。由于
false
中央亮纹的位置略向上移，根据公式
false
条纹间距不变
故选B。
10．B
【解析】AB．由题意可知，当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑，说明缝的宽度太大，否则会出现衍射条纹，若单缝S太窄，他移走B后，C上出现衍射条纹，而不是一窄亮斑，故A错误，B正确；
C．若S到S1和S2距离不等，仍出现干涉条纹，不过中央亮条纹不在屏与虚线的交点上，故C错误；
D．若太阳光作光源，仍会出现衍射条纹，如今在C上出现一窄亮斑，说明能否作为光源无关，故D错误。
故选B。
11．BD
【解析】在双缝干涉实验中，当某处与双缝距离之差Δr为波长的整数倍，即
Δr=nλ（n=0，1，2…）
时，这点为振动加强点，该处出现亮条纹；当Δr为半波长的奇数倍，即
Δr=（2n＋1）false（n=0，1，2…）
时，这点为振动减弱点，该处出现暗条纹。
故选BD。
12．ABC
【解析】根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距
false
可知，要使Δx增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离。
故选ABC。
13．ACD
【解析】A．因为a、b亮光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据折射定律可知出射后在上表面的入射角分别相等，根据折射定律可知出射后折射角等于开始时的入射角，所以出射光线一定平行，A正确；
BC．根据光路图，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，波长短，根据双缝干涉条纹间距公式false可知a光的条纹间距小于b光的条纹间距，B错误，C正确；
D．因为a光的折射率较大，根据false可知a光的临界角较小，D正确。
故选ACD。
14．亮条纹
【解析】屏上false点距双缝false和false的路程差为false，则有
false
即false点距双缝false和false的路程差为半波长的偶数倍，故在false点出现亮条纹。
15．false
【解析】双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹对应的距离之差为
false
16．托马斯·杨 波
【解析】略
17．干涉现象 明暗相间
【解析】略
18．红光的干涉条纹间距更大；false
【解析】红光的波长大于绿光，由条纹间距
false
可知，红光的干涉条纹间距更大；
由题意可知红光的干涉条纹间距为
false
由
false
可得
false
19．(1)暗条纹；(2)5条暗条纹，6条亮条纹
【解析】(1)光的波长为
false
路程差为
false
false
由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点出现暗条纹；
(2)O点的路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹。
20．c和d，c
【解析】由于单色光的干涉条纹与单缝和双缝都平行，应沿竖直方向，分划板中心刻度应对准干涉条纹的中心，故在测量头内观察到单色光的干涉条纹是c和d。
根据干涉条纹的间距与双缝间距成反比，可知对应双缝间距d1的是c图像。
21．(1)见解析；(2)false；(3)L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象
【解析】(1)以由B发出的电磁波经空中直接传播给A和经海面反射，再传播到A，这两列波长相同的电磁波在A相遇叠加，产生干涉现象，若相遇时相位相反，则电磁波消失。
(2)设false，则
false
设
false
则
false
因为L较h、l大得多
false
解得
false
由于经海面的电磁波相位改变false，因此到A相遇，相位相反，振动减弱的条件应是
false
(3)把已知条件代入上式得
false
则
false
远处时取false，得
false
近处时取false，得
false
即L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象。