2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册 4.4光的干涉 同步练习（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
同步练习（解析版）
1．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，下列说法正确的是（　　）
A．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．仅将单缝向双缝靠近，则条纹间距增大
C．实验中将6个条纹间距误数成7个，测得的波长值偏大
D．将绿光变成红光，则条纹间距变大
2．先后用波长为和的单色光照射同一杨氏双缝干涉实验装置，观察到波长为的光的干涉条纹的1、2级亮纹之间原本是暗纹的位置出现了波长为的光的干涉条纹的1级亮纹，则两种光的波长之比为（　　）
A．
B．
C．
D．
3．如图所示是1834年爱尔兰物理学家劳埃德观察到光的干涉现象的原理图。缝光源S发出波长为的光，有一部分直接射到屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现亮暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉。下列说法正确的是（　　）
A．光屏上的条纹与镜面垂直
B．将光屏D水平向左面镜，相邻条纹间距减小
C．将光源S竖直向下面镜，相邻条纹间距减小
D．将光源换成白光，屏D上无法观察到干涉条纹
4．如图甲是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结光旺构。光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图乙所示，则（　　）
A．翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象
B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
C．光经翅脊反射后的频率变大
D．光在翅脊中的波长大于在空气中波长
5．关于下列现象，说法正确的是（　　）
A．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅
B．某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次，则测出的周期偏大
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽
D．可见光波长越长，越不容易发生明显衍射
6．利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图（a）所示，现使透明标准板M和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处和对应于A和B处，下列判断中正确的是（　　）
A．的上表面A处向上凸起
B．的上表面处向下凹陷
C．若减少薄片的厚度，则干涉条纹间距会减小
D．条纹的点对应处的薄膜厚度相同
7．一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，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的间距不同
B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同
D．上述说法都不正确
8．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则（　　）
A．中央条纹较两侧更宽
B．中央条纹较两侧更窄
C．双缝间距离越小条纹间距离越大
D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
9．光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角射入光导纤维后分为a，b两束单色光，a，b两单色光在内芯和外套界面多次全反射后从光导纤维另一端射出，下列说法正确的是（　　）
A．从空气射入光导纤维，a光、b光的波长都变短
B．内芯折射率小于外套的折射
C．分别经过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距比b光的大
D．b光比a光更容易发生衍射现象
10．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象
B．a光的频率比b光的频率大
C．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失
D．若让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大
11．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．改用蓝色激光
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
12．在单色光的双缝干涉实验中（　　）
A．两列光波谷和波谷重叠处出现暗条纹
B．两列光波峰和波峰重叠处出现亮条纹
C．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹
D．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时，出现暗条纹
13．如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入的红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的
B．干涉条纹是红黑相同的水平条纹
C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大
D．如果薄膜的下端再厚一些，干涉条纹变疏
14．肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　）
A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形
B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动
15．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。如果将入射的绿光换成红光，则屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是（　　）
A．O点处是红光的暗条纹
B．O点处是红光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．红光的第一条亮条纹在P点的下方
16．用单色红光做杨氏双缝干涉实验，在光屏上会出现明暗相间的条纹。
(1)请画出光波通过狭缝后传播的示意图，并解释为什么屏上会出现明暗相间的条纹。
(2)若用蓝光代替红光，干涉条纹的间距会发生什么变化？为什么？
17．光波发生干涉现象时产生干涉图样，发生衍射现象时产生衍射图样。请观察对比双缝干涉图样与单缝衍射图样，看看它们有什么区别。
18．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?
19．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，试问：
(1)该黄光的波长是多少？
(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？
20．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）
参考答案
1．D
【详解】
A．根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知，安装器材的过程中，先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再安装单缝、双缝，故A错误；
B．由公式
仅将单缝向双缝靠近，则条纹间距不变，故B错误；
C．由公式
得
可得实验中将6个条纹间距误数成7个，则变小，测得的波长值偏小，故C错误；
D．红光的波长比绿光波长大，由公式
可知则条纹间距变大，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
根据双缝干涉相邻亮纹间的距离
由题可知
因此可得
故选C。
3．B
【详解】
A．画出如图所示光路图
可等效为两个相干光源S、在屏上形成双缝干涉图样，类比双缝干涉实验可知，光屏上的条纹与镜面平行，A错误；
B．由
可知，将光屏D水平向左面镜，使L减小，故相邻条纹间距减小，B正确；
C．将光源S竖直向下面镜，使d减小，故相邻条纹间距增大，C错误；
D．将光源换成白光，屏D上观察到中间为白色，边上为彩色的干涉条纹，D错误。
故选B。
4．A
【详解】
蓝色大闪蝶的翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断地在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度，材质，还是它树状脊脉上“台阶结构”的位置，都适合蓝光发生相长干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光相干干涉的产物，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．在岸边观察前方水中的一条鱼，看到的是鱼的虚像，根据折射定律可知，鱼的实际深度比看到的要深，故A错误；
B．某同学在测单摆的周期时将全振动的次数多记了一次，根据
可知测出的周期偏小，故B错误；
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，根据
可知干涉条纹间距变宽，故C正确；
D．发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸远小于波的波长，所以可见光波长越长，越容易发生明显衍射，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
AB．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，条纹的cd点在直条纹处，故cd点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故AB错误；
C．当减少薄片的厚度，即减小空气薄层的宽度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会增大，故C错误；
D．由图可知，条纹间距相等，则条纹的cd点对应处的薄膜厚度也相同，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
根据双缝干涉中相邻的两个亮（或暗）条纹中心间距公式
可以看出装置一定时，条纹中心间距只与光的波长有关。因为各种颜色的光都在中间形成亮条纹，故中央亮条纹显示白色。在其他区域，由于各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的中心间距不同，从而形成彩色条纹。
故选A。
8．CD
【详解】
ABC．在双缝干涉实验中，由
可知，屏上出现了等间距的明暗相间的条纹，且双缝间距离d越小，条纹间距越大，故AB错误，C正确；
D．遮住一条缝后，光发生单缝衍射，所以屏上仍有明暗相间的条纹，故D正确。
故选CD。
9．AC
【详解】
A．从空气射入光导纤维，传播速度变小，频率不变，则根据
可知，a光、b光的波长都变短，选项A正确；
B．发生全反射的必要条件是：光必须从光密介质射入光疏介质，即从折射率大的介质射入折射率小的介质，所以当内芯的折射率比外套的大时，光在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故B错误；
C．由图可知，b光的偏折程度比a光大，可知b光的折射率较大，频率较大，波长较短，根据
可知，分别经过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距比b光的大，选项C正确；
D．因a光波长较大，则a光比b光更容易发生衍射现象，选项D错误。
故选AC。
10．ABC
【详解】
A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象，故A正确；
B．由题图知，两种色光射向气泡时，玻璃对a光的偏折程度较大，因此a光的折射率较大，则a光的频率比b光的频率大，故B正确；
C．因a光的折射率较大，由
sinC＝
知，a光的全反射临界角较小，由图可知，a光从玻璃砖射向气泡的入射角与b光相同，若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先达到全反射的条件，从而a光最先消失，故C正确；
D．让a、b两种色光通过同一双缝干涉装置，因a光的折射率较大，其波长较短，根据干涉条纹间距公式
则b光形成的干涉条纹的间距更大，D错误。
故选ABC。
11．BC
【详解】
在双缝干涉实验中相邻亮条纹的间距为
因此要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距可减小双缝间的距离，增大屏幕与双缝的距离，换用波长更长或频率更小的光做光源。AD错误，BC正确。
故选BC。
12．BC
【详解】
A．两列光波谷和波谷重叠处，振动增强，出现亮条纹，故A错误；
B．两列光波峰和波峰重叠处，振动增强，出现亮条纹，故B正确；
CD．从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时，出现亮条纹，若为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，故C正确，D错误。
故选BC。
13．AB
【详解】
A．涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的，故A对；
B．一个红条纹是同一厚度的薄膜左右面的反射光形成的，同一水平线上的薄膜厚度相同，则条纹水平，故B对；
C．把楔形膜两边延长至相交，夹角设为θ，如下图所示，设第n、n＋1条亮纹处的薄膜厚度分别为和，到交点的距离分别设为和，因为夹角很小，应用边角关系有
相邻亮纹间距
又根据干涉条件有
联立解得
显然相邻亮纹间距随入射光波长增大而增大、随θ增大而减小，入射光换成紫光，即波长变小，所以相邻亮条纹间距变小，故C错；
D．而薄膜的下端再厚一些使得θ增大，则减小，干涉条纹变密，故D错。
故选AB。
14．AB
【详解】
A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；
B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；
C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。
故选AB。
15．BC
【详解】
AB．因为O点与双缝间的路程差等于0，故该点出现明条纹。故A错误，B正确；
CD．根据双缝干涉条纹的间距公式知，因为红光的波长大于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，故C正确，D错误。
故选BC。
16．(1)光路见解析；当双缝到干涉屏上某点的路程差是波长的整数倍时，光屏上出现亮条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，光屏上出现暗条纹。(2)变小
【详解】
(1)画出光波通过狭缝后传播的示意图如图；
当双缝到干涉屏上某点的路程差是波长的整数倍时，光屏上出现亮条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，光屏上出现暗条纹。
(2)蓝光的波长小于红光，根据
可知，若用蓝光代替红光，干涉条纹的间距会变小。
17．见解析
【详解】
双缝干涉图样与单缝衍射图样条纹的相同点是：都是明暗相间的条纹。
不同点：衍射条纹中间条纹宽、亮，两边窄、暗，而干涉条纹宽度相等、亮度相等。
18．c和d，c
【详解】
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。
19．(1)5×10-7m；(2)暗条纹
【详解】
(1)根据
可得
λ＝＝5×10－7m
(2)由于
Δx＝7.5×10－7m＝1.5λ
所以是暗条纹。
20．(1)暗条纹；(2)5条暗条纹，6条亮条纹
【详解】
(1)光的波长为
路程差为
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。