4.3光的干涉 课时练(Word解析版)

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名称 4.3光的干涉 课时练(Word解析版)
格式 doc
文件大小 463.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-10-08 07:11:59

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文档简介

2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
4.3光的干涉
课时练(解析版)
1.将激光束照在如图所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是下图中的
A.
B.
C.
D.
2.水中点光源S沿SO方向射岀a、b两种单色光,其中a单色光射出水面,光路如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.水中的反射光是b单色光
B.a光的频率大于b光的频率
C.a、b在水中的传播速度关系为va<vb
D.用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽
3.凸透镜的弯曲表面是个球面,球面的半径叫做这个曲面的曲率半径.把一个凸透镜压在一块平面玻璃上,让单色光从上方射入,从上往下看凸透镜,可以看到亮暗相间的圆环状条纹,如图所示.这个现象是牛顿首先发现的,这些环状条纹叫做牛顿环,它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的.从凸透镜中心向外,依次叫第1,2,
3,……级条纹.同一级亮(或暗)条纹对应的空气膜厚度相同,并且两个相邻的亮(或暗)条纹对应的空气膜厚度差相同.理论和实验均表明:光从折射率小的介质射向折射率大的介质时,反射光与入射光相比,有一个相位为π突变(相当于反射光比入射光多走了半个波长).因而,某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足:2d=
(2k+1)/2,其中k=0,1,2…….根据以上信息,结合光的干涉规律,判断下列说法中,正确的是()
A.凸透镜中心点应该是亮点
B.从凸透镜中心向外,圆环半径均匀增大
C.如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜,观察到的同一級条纹半径变大
D.如果改用波长更短的单色光照射,观察到的同一級条纹半径变大
4.以下说法正确的是(  )
A.红光的波长比紫光的波长长
B.增透膜利用了光的衍射原理
C.光只有粒子性,没有波动性
D.红光的光子能量比紫光的光子能量大
5.如图所示是双缝干涉实验装置,使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S,在光屏中央P处观察到亮条纹,在位于P点上方的点出现第一条亮纹中心即到、的光程差为一个波长,现换用波长为400nm的紫光源照射单缝  
A.P和仍为亮点
B.P为亮点,为暗点
C.P为暗点,为亮点
D.P、均为暗点
6.在双缝干涉实验中,用波长为720nm红光照射双缝,在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样,测得第1条到第5条亮条纹中心间的距离为12.0mm,则双缝的间距为(  )
A.3.00×10-7m
B.3.00×10-4m
C.2.40×10-4m
D.2.40×10-3m
7.劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹图样如图乙所示。现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹(  )
A.变疏
B.变密
C.不变
D.消失
8.双缝干涉实验的装置如图所示,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S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.如果将入射光换成其他色光,则下列说法中正确的是
A.若将入射光换成红光,则在O点将出现红光的亮条纹
B.若将入射光换成紫光,则在O点不可能出现紫光的亮条纹
C.若将入射光换成红光,则红光的第一条亮条纹在P点的下方
D.若将入射光换成紫光,则紫光的第一条亮条纹在P点的上方
9.关于双缝干涉实验,正确的说法是(
).
A.红光条纹间距比紫光小
B.证明了光是一种波
C.所有单色光的干涉条纹间距都相等
D.蓝光条纹间距比橙光大
10.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=x1
B.x2>x1
C.该矿泉水的折射率为
D.该矿泉水的折射率为
11.a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空,光路如图所示,则以下叙述正确的是( ).
A.a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角
B.用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距比b光宽
C.在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度
D.如果b光能使某种金属发生光电效应,a光也一定能使该金属发生光电效应
12.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.
13.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以(  )
A.减小S1与S2的间距
B.减小双缝屏到光屏的距离
C.将绿光换为红光
D.将整个装置放在水中
14.如图所示,a.
b两束单色光平行射到同一三棱镜上,经折射后交于光屏上的同一个点M。则下列说法中正确的是
A.a、b两束光相比较,a光的频率较大
B.在该三棱镜中a色光的波长比b色光的小
C.光从该三校镜射向空气,a色光的临界角比b色光的大
D.a、b光分别经同一双缝干涉实验装置,干涉条纹间距a大于b光
15.下列说法正确的是(  )
A.肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
B.在双缝干涉实验中条纹变宽,可能是将入射光由绿光变为红光造成的
C.光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理
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
16.以下说法正确的是(

A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长无关
B.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,则干涉条纹间距变窄
C.两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与减弱区域应交替变化
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
E.LC回路中的振荡电流为零时,电容器极板间的场强最大
17.若已知双缝间距,再测出_______和_______,就可以求得光波的波长
18.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应为______。
19.拍摄干涉图样照片时,照片显示的干涉图样中的振动加强区与振动减弱区是否与拍摄时间无关?
20.在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝和的路程差为,如果用频率为的光照射双缝,试问:
(1)该光的波长是多少?
(2)试通过计算分析点出现亮条纹还是暗条纹?
参考答案
1.A
【解析】
【详解】
将激光束照在如图所示的双缝上,将出现双缝干涉现象,而双缝干涉图象的中间是亮条纹,两侧是明暗相间的对称的干涉条纹.
A.该图与结论相符,选项A正确;
B.该图与结论不相符,选项B错误;
C.该图与结论不相符,选项C错误;
D.该图与结论不相符,选项D错误;
故选A.
2.D
【详解】
A.水中的反射光是ab两种单色光的复合光,选项A错误;
B.因b光发生了全反射,则b光的临界角小于a光,根据
可得,b光的折射率较大,则b光的频率大于a光的频率,选项B错误;
C.根据
可知,因na<nb,a、b在水中的传播速度关系为
va>vb
选项C错误;
D.因a的频率小,波长较大,则根据
可知,用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹间距比b光的宽,选项D正确。
故选D。
3.C
【详解】
A.凸透镜中心点处的光对应的路程差为零,不是半波长的奇数倍,故不应该是亮点,选项A错误;
B.因圆面是曲线而不是直线,则路程差不是均匀增加的,故从凸透镜中心向外,圆环半径不是均匀增大,而表现为越来越密集,选项B错误;
C.换一个表面曲率半径更大的凸透镜,出现亮条纹的这一厚度偏移中心,知观察到的同一級圆环的半径变大,选项C正确;
D.用波长更短的光照射,则出现亮条纹的这一厚度需向靠近中心,则圆环的半径变小,选项D错误;
故选C。
4.A
【详解】
AD.由电磁波谱相关知识点可知:红光波长比紫光长,故红光的光子能量比紫光的光子能量小,故A正确,D错误;
B.增透膜是利用了光的干涉原理,B错误;
C.光具有波粒二象性,C错误。
故选A。
5.B
【详解】
无论波长为多大,P点总是亮点;P1点光程差是波长为600nm的橙光波长的整数倍,形成明条纹.则P1处为波长为400nm的紫光半波长的(n=)的奇数倍,则P1处出现暗条纹,故B正确,ACD错误.故选B.
【点睛】
解决本题的关键知道波峰与波峰或波谷与波谷叠加,振动加强,波峰与波谷叠加,振动减弱.通过该关系知道形成明条纹或暗条纹的条件.
6.C
【详解】
根据相邻亮条纹间距为
故选C。
7.A
【详解】
从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,其光程差为
即光程差为空气薄膜厚度的2倍,当光程差
此处表现为亮条纹,故相邻亮条纹之间的空气薄膜的厚度差为,抽去一张纸片后空气薄膜的倾角变小,故相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大,干涉条纹将变疏。
故选A。
8.A
【详解】
AB.因为O点与双缝间的路程差等于0,知该点出现明条纹,故A正确,B错误;
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,紫光的波长小于绿光,则红光的条纹间距大于绿光,紫光的条纹的间距小于绿光,所用红光的第一条亮纹在P点的上方,紫光的第一条亮纹在P点的下方,故CD错误。
故选A。
9.B
【详解】
ACD.由可知,不同频率的光条纹间距不等,且频率越小的光条纹间距越大,红光、橙光、蓝光、紫光频率依次增大,故条纹间距依次减小,ACD错误;
B.光能产生波特有的干涉现象,说明光是一种波,B正确;
故选B。
10.C
【详解】
AB.根据双缝干涉条纹的间距公式
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小于填充前的干涉条纹间距,所以AB错误;
CD.根据双缝干涉条纹的间距公式
可得
所以
故C正确,D错误。
故选C。
11.B
【解析】
b光的偏折程度大于a光,则b光的折射率大于a光,根据sinC=知,a光的全反射临界角大于b光全反射临界角.故A错误.因为a光的折射率小,则a光的波长大,根据△x=λ知,则a光的干涉条纹间距宽.故B正确.根据得,a光的折射率小,则a光在介质中的传播速度大于b光.故C错误.a光的折射率小,则a光的频率小,b光能使某金属发生光电效应,a光不一定能使该金属发生光电效应.故D错误.故选B.
点睛:解决本题的突破口,比较出两光的折射率大小,从而得出频率、波长、临界角、在介质中的波速等大小关系.
12.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。
13.AC
【详解】
A.根据双缝干涉条纹的间距公式知,减小双缝间的距离,即d变小,则干涉条纹间距减大,故A正确;
B.根据双缝干涉条纹的间距公式知,减小双缝到屏的距离,即l减小,干涉条纹间距减小.故B错误;
C.根据双缝干涉条纹的间距公式知,将绿光换为红光,波长变长,则干涉条纹间距变大.故C正确;
D.
因为,所以
则光进入水中的波长
光进入水中波长变短,根据双缝干涉条纹的间距公式知,波长变短,则干涉条纹间距变小.故D错误.
14.AB
【详解】
A.由图看出,a光通过三棱镜后偏折角较大,根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率较大,则a光的频率较大,故A正确;
B.由a光的折射率较大,则知a光在真空中的波长短,光在棱镜中的波长为

λ0是真空中的波长,即在棱镜中a的波长小,故B正确;
C.由临界角公式分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角小,故C错误。
D.根据可知,由干涉条纹间距与波长成正比,所以干涉条纹间距a光小于b光,故D错误;
15.BD
【详解】
A.肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象,故A错误;
B.由条纹间距公式
由于红光的波长大于绿光的波长,可知,在双缝干涉实验中条纹变宽,可能是将入射光由绿光变为红光造成的,故B正确;
C.光导纤维传送图像信息利用了光的全反射原理,故C错误;
D.因为红光的折射率小于紫光的折射率,光从真空中以相同的入射角斜射入水中,所以红光的折射角大于紫光的折射角,故D正确。
故选BD。
16.ABE
【分析】
单摆在周期性外力作用下做受迫振动周期等于驱动力的周期;
根据干涉条纹间距公式△L=λ;
两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域与减弱区域不变;
检查平面的平整度是利用薄膜干涉;
LC回路中的振荡电流为零时,充电完毕,电容器极板间的电压最大,场强最大。
【详解】
A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期等于驱动力的周期,与单摆的摆长无关,故A正确;
B.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由红光改为绿光,由于波长变小,故条纹间距变窄,故B正确;
C.两列波相叠加产生干涉现象,振动加强区域始终加强,减弱区域始终减弱,故C错误;
D.检查平面的平整度的原理是经过空气层的前后两面反射的光线在标准样板的下表面叠加发生薄膜干涉形成干涉条纹,故D错误;
E.LC回路中的振荡电流为零时,充电完毕,电容器极板间的电压最大,场强最大,故E正确。
故选ABE。
【点评】
本题考查的知识点比较杂,重点是掌握各种物理现象发生的原理即可顺利解决此类题目,单摆振动应分清是自由振动,还是受迫振动,掌握干涉的原理,及干涉条纹间距公式。
17.双缝到屏的距离l
条纹间距Δx
【详解】

18.
【详解】
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
19.无关
【详解】
干涉图样的振动加强区和振动减弱区只与光程差和波长有关,当光程差是半波长的整数倍时是振动加强区,不是是波长的整数倍是振动减弱区,与拍摄的时间没有关系。
20.(1)(2)暗条纹
【详解】
(1)由公式可得
(2)p到双缝S1和S2的路程差为
所以是暗条纹。