2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册 4.4光的干涉 课后练习（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
课后练习（解析版）
1．如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的右侧面沿半径射入，经AB界面折射后分为a、b两束光，则下列说法正确的是（　　）
A．b光的光子能量小于a光的光子能量
B．现将入射光绕O点逆时针转动，则a光先消失
C．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D．在半圆形玻璃中，b光的传播时间小于a光的传播时间
2．用包含红、绿、紫三种色光的复色光做光的干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是（　　）
A．紫色条纹
B．绿色条纹
C．红色条纹
D．都一样近
3．如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　）
A．甲光的波长小于乙光的波长
B．甲光的频率大于乙光的频率
C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率
D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度
4．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，ED为直径，一束由b光和c光组成的复色光沿AO方向由真空从ED面射入玻璃，之后分成两束分别从B、C两点射出，其中b光从B点射出，c光从C点射出。则下列说法正确的是（　　）
A．b光频率小于c光频率
B．将b光和c光通过相同的双缝干涉装置，c光的干涉条纹间距较大
C．若将b光和c光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则b光照亮的水面区域大
D．若将入射点移至ED中点处，入射角不变，则两种光在玻璃中的传播时间相等
5．如图甲所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则（　　）
A．产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的上表面反射的
B．产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的下表面反射的
C．被检查的玻璃表面有凸起
D．被检查的玻璃表面有凹陷
6．时下广受欢迎的虚拟歌手——初音未来，实际上应用了全息投影技术与大家进行真实般互动，而这项技术的重中之重就是全息照相技术，其基本原理如图所示：物体在激光照射下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而将物体光波的全部信息记录下来，底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息照片。这一过程利用光的（　　）
A．干涉现象
B．衍射现象
C．折射现象
D．色散现象
7．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，在屏上观察到如图乙所示的条纹。他改变的实验条件可能是（　　）
A．减小双缝之间的距离
B．增大光源与双缝的距离
C．减小双缝到光屏间的距离
D．换用频率更高的单色光源
8．激光散斑测速是一种测速技术，它应用了光的干涉原理。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，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏的距离L以及相邻两条纹间距。如用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是（　　）
A．
B．
C．
D．
9．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。如图所示，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表示红外线的真空波长，膜对该光的折射率n=2，则所镀薄膜的最小厚度应为（　　）
A．λ
B．λ
C．λ
D．λ
10．双缝干涉实验时，用黄光作为入射光照射双缝，在光屏上出现干涉图样。改用蓝光再次进行实验，看到的图样（　　）
A．条纹变宽，间距均匀
B．条纹变宽，间距不均匀
C．条纹变窄，间距均匀
D．条纹变窄，间距不均匀
11．在双缝干涉实验中，略增大双缝间距，其他条件不变，干涉条纹将（　　）
A．变密
B．变疏
C．不变
D．消失
12．如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上会出现明暗相间的光的干涉条纹，如果想要增大条纹间的距离，可以采用的方法是（　　）
A．增大激光的频率
B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝之间的距离
D．增大激光器到双缝的距离
13．如图，三角形ABC为某种透明均匀介质制成的直角三棱镜的横截面，∠A＝30°，BC边长为d，一束包含a、b两种单色光的细光束平行与AC边照射到AB边的某点，经三棱镜折射后分成a、b两束单色光，a单色光经面AC反射后垂直于BC边中点射出。光在真空中传播速度为c。下列结论正确的是（　　）
A．在该介质中单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大
B．单色光a在介质中发生全反射的临界角为C，且
C．单色光a在三棱镜中的传播时间为
D．若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置。单色光a的条纹间距比单色光b的大
14．下列关于光的说法中，正确的是（　　）
A．肥皂泡呈彩色条纹是光的折射现象造成的
B．光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理
C．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为紫光造成的
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的折射角大于紫光的折射角
E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率，则逐渐增大入射角，A光先发生全反射
15．关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是（　　）
A．两列光波只有频率相同时才可能产生干涉现象
B．两列光波只要频率相同就能产生干涉现象
C．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长一半的奇数倍时出现暗条纹
D．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
E.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹
16．如图所示为“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝和间距为，双缝到屏的距离为，波长为的单色平行光垂直入射到双缝和上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线上方第一条亮纹中心位置在处，第三条亮纹中心位置在处，现有1号、2号虫子分别从和同时出发，以相同速度沿垂直屏的方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，假定两只虫子爬行速度均为，则两只虫子运动的时间差为多少？
17．如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与和距离之差为m，现分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点处分别是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为的介质中波长为m；
(2)已知B光在某种介质中波长为m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°（，）。
18．用单色光做双缝干涉实验，已知屏上一点P到双缝的路程差，当用波长为的单色光照射时，P点将出现亮条纹还是暗条纹？若用波长为的单色光照射，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
19．一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为处的光屏上，测得1至5条亮纹间的距离为已知所用的双缝间距离为。
（1）求这种单色光的波长；
（2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？
参考答案
1．C
【详解】
A．因为玻璃对b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，所以b光频率高，光子能量大，故A错误。
B．根据
可知，b光临界角小，现将入射光绕O点逆时针转动，则b光先消失，故B错误；
C．b光频率高，波长短，根据
可知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故C正确；
D．根据
，所以在半圆形玻璃中，b光速度小，路程相同，则b光时间长，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
根据双缝干涉条纹间距公式知紫光的波长最短，则紫光的干涉条纹间距最小，所以离中心条纹最近的干涉条纹是紫色条纹。
故选A。
3．D
【详解】
AB．由
可知，甲光的干涉条纹间距较大，故波长较大，频率较低，AB错误；
C．甲光频率较低，折射率较小，C错误；
D．由
可知，甲光在水中的传播速度较大，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．由光路可知，b光的偏折程度大于c光，则b光的折射率大于c光，则b光频率大于c光频率，选项A错误；
B．因b光的波长小于c光的波长，则根据
则将b光和c光通过相同的双缝干涉装置，c光的干涉条纹间距较大，选项B正确；
C．若将b光和c光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，根据
可知，
则b光的临界角比c光小，则b光照亮的水面区域小，选项C错误；
D．若将入射点移至ED中点处，入射角不变，则两种光在玻璃中的传播距离都等于玻璃的截面半径，根据
可知b光在玻璃中传播速度较小，则传播时间较长，选项D错误。
故选B。
5．D
【详解】
AB．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的，即产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的故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，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，故C错误，D正确；
故选D。
6．A
【详解】
通过其原理可知，将一束激光通过分光镜分成两束，一束通过平面镜、扩束镜到达全息干板，另一束通过平面镜、扩束镜后照射物体，反射到全息干板，两束是相干光，会在全息干板上叠加形成干涉图样。
故选A。
7．A
【详解】
AC．双缝干涉两相邻亮条纹的间距为
由题意可知，条纹间距变大，可能是减小双缝之间的距离d，可能是增大双缝到光屏间的距离L，A正确，C错误；
B．条纹间距与光源与双缝的距离无必然关系，B错误；
D．由
可知，换用频率更高的单色光源，波长变短，条纹间距变小，D错误。
故选A。
8．B
【详解】
根据
又题意可知
整理得
故选B。
9．A
【详解】
因为薄膜的厚度为波长的，增透膜两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，故
以λ表示此红外线在真空的波长，其在薄膜中的波长为
解得
因为n=2，故厚度d的最小值为
故选A。
10．C
【详解】
根据双缝干涉条纹间距关系式，有
蓝光的波长比黄光的小，故条纹将变窄，间距均匀。
故选C。
11．A
【详解】
根据条纹间距，可知略增大双缝间距d，则干涉条纹的宽度减小，干涉条纹将变密，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．B
【详解】
根据可知要增大条纹间的距离，可以增大双缝到屏的距离L或减小双缝之间的距离d，或增大波长，即减小光的频率。
故选B。
13．B
【详解】
A．根据图象的偏折程度可知，a光的折射率大于b光的折射率，根据可知，在该介质中单色光a的传播速度比单色光b的传播速度小，故A错误；
B．根据几何知识可知
所以
故B正确；
C．单色光a在三棱镜中的传播路程为
所以传播时间为
故C错误。
D．因为，所以，再根据
可得单色光a的条纹间距比单色光b的小，
故D错误；
故选B。
14．BDE
【详解】
A．肥皂泡呈彩色条纹是光发生了干涉，A错误；
B．光导纤维传送信息利用了光的全反射，B正确；
C．入射光由绿光变为紫光，波长变短，根据，双缝干涉实验中条纹会变窄，C错误；
D．根据
光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光波速大于紫光波速，所以红光的折射角大于紫光的折射角，D正确。
E．A、B两种光从相同的介质入射到真空中，若A光的频率大于B光的频率，A光折射率大，根据
，A的临界角小，则逐渐增大入射角，A光先发生全反射，故E正确；
故选BDE。
15．ACD
【详解】
AB．只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉，故A正确，B错误；
CD．在双缝干涉实验中，当某点距双缝距离之差δ为波长的整数倍时，即当（n=0，1，2，3…）时，该点为加强点，出现亮条纹。而当（n=0，1，2，3…）时
该点为减弱点，出现暗条纹，故CD正确；
E．双缝干涉条纹等间距，等宽度，故E错误。
故选ACD。
16．0.2s
【详解】
相邻亮条纹的间距为
的间距为
的间距为
1号虫子爬行的时间为
2号虫子爬行的时间为
两只虫子飞行的时间相同，因此两只虫子运动的时间差为
17．(1)暗条纹；(2)亮条纹
【详解】
(1)设A光在空气中波长为，在的介质中波长为，由
得
根据路程差，所以
可见，从和到P点的路程差是A光半波长的7倍，所以用A光进行实验时P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系得
由此可知，B光在空气中的波长
根据路程差，所以
可见，从和到P点的路程差是B光半波长的8倍，所以用B光进行实验时，P点为亮条纹。
18．亮条纹；两条
【详解】
当时
故P点将出现亮条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条亮条纹
当时
故P点将出现暗条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹
19．（1）；（2）
【详解】
(1)条纹间距
因
代入数据解得单色光的波长
(2)因
那么光在增透膜中的波长
增透膜的厚度至少为