2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册 4.4光的干涉 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册
4.4光的干涉
跟踪训练（解析版）
1．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理，利用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，已知“散斑对”的间距d与待测物体的速度v、二次曝光的时间间隔Δt之间满足关系式d=KvΔt，其中K为常数。实验中可以测得二次曝光的时间间隔Δt和“散斑对”到屏的距离L及相邻两条亮纹的间距Δx。若所用激光的波长为λ，则利用该实验确定物体速度的表达式是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为（　　）
A．
B．
C．
D．
3．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
4．教室内两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为（　　）
A．两盏灯亮度不同
B．灯光的波长太短
C．两灯光的振动频率不同
D．电灯发出的光不稳定
5．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．
6．小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹。这是由于下列哪种原因形成的（　　）
A．光的偏振
B．光的干涉
C．光的折射
D．光的衍射
7．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（　　）
A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量
B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光
D．若用a、b分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距a光小于b光
8．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．一半球形玻璃砖，点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，为垂足，如图所示，与直线平行且到直线距离相等的、两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的点，以下判断正确的是（　　）
A．光折射率大于光折射率
B．光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若光、光从同一介质射入真空，光发生全反射的临界角大于b光
D．若用、分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距光小于光
10．图1用单色光照射透明标准板，来检查b的上表面的平直情况，观察到的现象如图2所示，则以下说法正确的是（　　）
A．图2的图样是由于光从a的上表面和b的下表面反射后干涉的结果
B．图2的图样是由于光从a的上表面和b的上表面反射后干涉的结果
C．图2的图样说明b的上表面某处向上凸起
D．图2的图样说明b的上表面某处向下凹陷
11．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
12．已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果（　　）
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹
13．利用图中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是（　　）
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
14．抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是（　　）
A．这里应用的是光的衍射现象
B．这里应用的是光的干涉现象
C．如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变粗
D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
15．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，构成空气尖劈，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．干涉条纹的产生是由于光在空气尖劈膜的上下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由于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，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
16．1801年，英国物理学家______成功地观察到了光的干涉现象。
（1）实验示意图
（2）实验过程
如图，让一束平行的______投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距______，两条狭缝就产生两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是______，两波源发出的光在挡板后面的空间互相______，发生干涉现象。
（3）实验现象
在屏上得到______的条纹。
（4）实验结论
证明光是一种______。
17．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
（1）已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10－7m；
（2）已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，sin37°=0.6。
18．在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法。A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t2时，亮度再一次回到最亮。
（1）在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的；
（2）温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少。
19．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?
参考答案
1．C
【详解】
依题意可得，双缝间距为
d=KvΔt
双缝干涉条纹间距公式
联立解得
故选C。
2．B
【详解】
由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确。
故选B。
3．D
【详解】
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。
4．C
【详解】
一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况才是相同的，因此两个普通白炽灯发出的光相遇时，振动频率不同，不符合干涉产生的条件，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【详解】
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。
6．B
【详解】
光照射在水面上的油膜上，在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹。
故选B。
7．C
【详解】
A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，则频率也较大，根据光子的能量
可知b光光子的能量较大，A错误；
B．由
可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，B错误；
C．由
可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，C正确；
D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式
可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，D错误。
故选C。
8．D
【详解】
从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为△x=2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在图中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，则薄膜层的厚度之间变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小。
故选D。
9．C
【详解】
A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，故A错误；
B．由可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，故B错误；
C．由可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，故C正确；
D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，故D错误；
故选C。
10．D
【详解】
AB．根据薄膜干涉产生的原理可知，图2的图样是由于光从a的下表面和b的上表面反射后干涉的结果，故AB错误；
CD．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，该点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在向左弯曲，说明提前出现条纹，则说明b的上表面某处向下凹陷故D正确，C错误。
故选D。
11．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。
12．BD
【详解】
AD．用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误D正确；
B．用红光作为光源，屏上将呈现相间的红色条纹与暗条纹（即黑条纹），B正确；
C．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。
故选BD。
13．ABD
【详解】
由条纹间距公式Δx=λ（d指双缝间的距离，l是双缝到屏的距离），可知
A．该选项中l减小，Δx变小，选项A正确；
B．该选项中λ变大，Δx变大，选项B正确；
C．该选项中，改变单缝和双缝之间的距离，对Δx无影响，选项C错误；
D．该选项中，d变大，Δx变小，选项D正确。
故选ABD。
14．ACD
【详解】
AB．当障碍物的尺寸与波的波长相差不多或比波长更小时，会产生明显的衍射现象，该装置的原理是运用了光的衍射现象，由于是激光束越过细丝即绕过障碍物，所以是光的衍射现象，A正确，B错误；
CD．当抽制的丝直径接近激光的波长时，屏上条纹间距随抽制丝的直径变粗而变窄，随抽制丝的直径变细而条纹间距变宽，CD正确。
故选ACD。
15．AC
【详解】
AB．波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，故A正确，B错误；
C．根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖方向移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确；
D．因相干光是反射光；故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D错误。
故选AC。
16．托马斯·杨
单色光
d
相同
叠加
明暗相间
横波
【详解】
略
17．（1）暗条纹；（2）亮条纹
【详解】
（1）设A光在空气中波长为λ1，在折射率n=1.5的介质中波长为λ2，由
n=
得
λ1=nλ2=1.5×4×10－7m=6×10－7m
因光程差
Δr=2.1×10－6m
所以
N1==3.5
由此可知，从S1和S2到P点的光程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。
（2）根据临界角与折射率的关系
sinC=
得
n=
由此可知，B光在空气中的波长为
λ3=nλ介=×3.15×10－7m=5.25×10－7m
由光程差Δr和波长的关系
N2==4
可见用B光为光源，P点为亮条纹。
18．（1）见解析；（2）
【详解】
（1）A、B间为空气薄膜，在B板上方观察到的亮暗变化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的。
（2）当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明
当温度为t2时，设空气薄膜厚度为d2，此时再一次最亮说明
解得
故温度由t1升高到t2，A的高度升高。
19．红光的干涉条纹间距更大；
【详解】
红光的波长大于绿光，由条纹间距
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
由
可得