4.3光的干涉同步练习基础过关--2021_2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修一
练习
一、单选题,共10小题
1.如图所示,、为两束不同频率的单色光,以的入射角射到上下表面平行的玻璃砖的上表面,直线与玻璃砖上下表面垂直且与其上表面交于点,入射点、到点的距离相等,经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的点,则下列说法正确的是( )
A.在真空中,光的传播速度大于光的传播速度
B.在玻璃中,光的传播速度小于光的传播速度
C.同时增大入射角(入射角始终小于),则光在下表面先发生全反射
D.对同一双缝干涉装置,光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距宽
2.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
3.在研究A物体材料的热膨胀特性时,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的上方放一个两面平行的玻璃板B,B与A的上表面平行,在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B,同时给A缓慢加热,在B的上方观察到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;当温度升到t2时,亮度再一次增到最亮,则( )
A.出现最亮时,B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强
B.出现最暗时,B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱
C.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加
D.温度从t1升至t2过程中,A的高度增加λ
4.下列说法中正确的是( )
A.交通警示灯选用红色是因为红光更容易穿透云雾烟尘
B.光在同一种介质中沿直线传播
C.让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置,形成的干涉条纹间距较小的是绿光
D.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是多普勒效应
5.如图所示,两束不同的单色细光束a、b,以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中,其出射光恰好合为一束。以下判断正确的是( )
A.在同种介质中b光的速度较大
B.该玻璃三棱镜对a光的折射率较大
C.若让a、b光分别通过同一双缝装置,在同位置的屏上形成干涉图样,则b光条纹间距较小
D.若将a、b两束光以相同的入射角从空气射向水面,则可能a光不发生全反射而b光发生全反射
6.用a、b两种不同波长的光,先后用同一装置做双缝干涉实验,得到两种干涉条纹,其中a光的干涉条纹间距小于b光的条纹间距,则下列说法中正确的是( )
A.a光的波长大于b光的波长
B.a光的频率小于b光的频率
C.在玻璃中,a光的速度等于b光的速度
D.从玻璃射向空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角
7.把一个具有球面的平凸透镜平放在平行透明玻璃板上(如图)。现用某单色光垂直于平面照射,在装置的上方向下观察,可以看到干涉条纹。下列关于两束干涉光及干涉条纹的说法中正确的是( )
A.两束干涉光是图中a、b面反射形成的
B.干涉条纹是疏密均匀的同心圆
C.若换一个表面曲率半径稍大的平凸透镜,条纹变密
D.若改用波长更长的单色光照射,条纹变疏
8.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
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
二、多选题,共5小题
10.下列说法正确的是( )
A.真空中蓝光的波速比红光的波速大
B.雨后地面积水表面上的油膜,在阳光下形成彩色的光带,是光的折射现象
C.光纤通信利用了光的全反射原理
D.光从水中进入空气,光路一定会发生偏折
E.天空中的彩虹主要是由光的折射形成的
11.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
12.如图,A、B两束单色光垂直射入梯形玻璃砖,在O1点只有单色光A射出,O2处的反射光没有画出。下列说法正确的是_________。
A.从O2点射出的光束p是单色光B
B.A光的频率比B光的频率低
C.在玻璃中,A光的速度比B光的速度小
D.在真空中,B光的波长比A光的波长短
E.分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象,A光产生的干涉条纹间距比B光的大
13.如图,和两单色光,以适当的角度从真空射入半圆形玻璃砖,最后都经圆心沿方向射出,则下列说法正确的是( )
A.光的频率比光的小
B.光的全反射临界角比光的小
C.分别通过同一双缝干涉装置,光比光的相邻亮条纹间距大
D.两束光在同一介质中传播时,光的传播速度比光的小
14.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
三、填空题,共3小题
15.如图所示是用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置,干涉条纹是用两个表面反射的光的叠加产生的,这两个表面是标准样本a的______和厚玻璃板b的______。
16.如图所示,用很弱的红光做双缝实验,通过控制暴光时间记录现象,分别得到了图a、图b和图c三张相片,其中最能说明光具有 波动性的相片是_______,这三张相片共同说明了光具有________性。
17.一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹,白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹,其中_____(填“前者”"或“后者”)属于光的干涉现象.在利用双缝干涉测量光的波长的实验中,若双缝之间的距离为d,双缝到屏间的距离为L,相邻两个亮条纹中心的距离为△x,则光的波长表示为____________字母表达式);如果,,测量△x的情况如图所示,由此可计算出该光的波长为___________.
四、解答题,共2小题
18.在双缝干涉实验中,光屏上点到双缝、的距离之差,光屏上点到双缝、的距离之差.若用频率的黄光照射双缝,判定点与点出现的条纹的亮暗.
19.在双缝干涉实验中,用频率的单色光照射双缝,若屏上点到双缝距离之差为,则点将出现什么条纹?若将整个装置放入折射率的介质中进行上述实验,则点又将出现什么条纹?
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.D
【详解】
A.各种光在真空中的速度相同,故A错误;
B.根据题图,入射角相同,光的折射角较大,所以玻璃砖对光的折射率较小,由光在介质中的光速
得,光在介质中的传播速度较大,故B错误;
C.玻璃砖上下表面平行,、光在玻璃砖下表面均不会发生全反射现象,故C错误;
D.根据公式
可知,由于a光的波长大于b光波长,对同一双缝干涉装置,光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距宽,故D正确。
故选D。
2.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。
3.B
【详解】
AB.出现最亮时,B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉,叠加后加强,A错误,B正确;
CD.温度从t1升到t2的过程中,亮度由最亮又变到最亮,由干涉原理可知,当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍,出现亮条纹,知路程差减小为λ,则A的高度增加,CD错误。
故选B。
4.A
【详解】
A.交通警示灯选用红色是因为红光的波长较长,更容易穿透云雾烟尘,A正确;
B.光在同一种均匀介质中沿直线传播,B错误;
C.根据干涉条纹间距公式Δx=λ可知,因为绿光的波长大于蓝光,故让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置,形成的干涉条纹间距较大的是绿光,C错误;
D.围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是声波的干涉现象,D错误。
故选A。
5.C
【详解】
AB.根据光路图可知,b光偏折比较大,则b光的折射率较大,根据
可知,b光在介质中传播速度较小,故AB错误;
C.由于b光的折射率大,则频率高,波长小,根据
可知,b光的条纹间距较小,故C正确;
D.将a、b两束光以相同的入射角从空气射向水面,从光疏到光密,不会发生全反射,故D错误。
故选C。
6.D
【详解】
A.根据干涉条纹间距的公式
可知,波长越长,干涉条纹间距越大,所以a光的波长小于b光的波长,则A错误;
B.波长越长的光,其频率越小,反之越大,所以a光的频率大于b光的频率,则B错误;
C.频率越大的光在同一介质中的折射率也越大,根据
折射率越大的光,其波速越小,所以在玻璃中,a光的速度小于b光的速度,则C错误;
D.根据
折射率越大的光,其发生全反射的临界角越小,所以从玻璃射向空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角,则D正确;
故选D。
7.D
【详解】
A.由图可见,设透镜的曲率半径为R,与接触点O相距为r处空气层的厚度为d,其几何关系式为
由于R d,可以略去d2,得
产生暗环的条件是:
,其中k=0,1,2,3,…
为干涉暗条纹的级数;可得第k级暗环的半径为
只要测出Dm与Dn(分别为第m与第n条暗环的直径)的值,就能算出R或λ。通过以上分析,可以得到,两束干涉光是图中b、c面反射形成的,A错误;
B.干涉条纹不是疏密均匀的同心圆,越向外越稀疏,B错误;
C.表面曲率半径R变大,若换一个表面曲率半径稍大的平凸透镜,条纹变疏,C错误;
D.若改用波长λ更长的单色光照射,条纹变疏,D正确。
故选D。
8.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。
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.CE
【详解】
A.真空中蓝光的波速与红光的波速相同,都是,错误;
B.雨后地面积水表面上的油膜,在阳光下形成彩色的光带,是光的干涉现象。B错误;
C.光纤通信利用了光的全反射原理,C正确;
D.光从水中进入空气,当入射角等于时,光路不会发生偏折,D错误;
E.天空中的彩虹是属于光的色散现象,主要是由光的折射形成的,E正确。
故选CE。
11.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。
12.BDE
【详解】
A.单色光B在O1、O2的入射角相等,在O1点单色光B没有射出,在O2也不会射出,故A错误;
B.单色光B在O1点发生全反射,A光没有发生全反射,所以A光的频率比B光的频率低,故B正确;
C.A光的频率比B光的频率低,由
可知在玻璃中,A光的速度比B光的速度大,故C错误;
D.由
可知在真空中,B光的波长比A光的波长短,故D正确;
E.分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象,因为A光的波长长,A光所以产生的干涉条纹间距比B光的大,故E正确。
故选BDE。
13.BD
【详解】
A.由题图可知,Q光的偏折程度比P光的偏折程度大,所以两束光的频率关系为
故A错误;
B.由A项分析可知玻璃砖对两束光的折射率关系满足
nQ>nP
根据
可知两束光的全反射临界角关系为
CQ<CP
故B正确;
C.由A项分析可知两束光的波长关系为
根据双缝干涉相邻条纹间距公式
可知分别通过同一双缝干涉装置,两束光相邻条纹间距关系为
故C错误;
D.根据
可知两束光在同一介质中传播时的速度关系为
故D正确。
故选BD。
14.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。
15.下表面 上表面
【详解】
[1][2]要检查玻璃板上表面是否平整,所以干涉形成的条纹是标准样板a的下表面和厚玻璃板b的上表面的反射光发生干涉产生的。若出现的干涉条纹是直的则表明厚玻璃板b平整,若条纹发生弯曲,则厚玻璃板b不平整。
16.c 光具有波粒二象性
【详解】
[1]图像(c)有明显的明暗相间的干涉条纹,而干涉是波特有的性质,故表明光具有波动性
[2]图像(a)以一个个的亮点,即每次只照亮一个位置,这表明光是一份一份传播的,说明光具有粒子性,因此这三张相片共同说明了光具有波粒二象性
17.后者
【解析】
一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹,是由于七种色光的折射率不同而产生色散现象,白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹,是属于光的干涉现象;
由干涉条纹间距的计算公式:,计算得出光的波长表达式为:,由图中可以求出条纹间距为: ,代入数据计算得出光的波长为:
【点睛】根据双缝干涉条纹间距公式求解波长的即可.
18.点出现暗条纹,点出现亮条纹.
【详解】
由光的频率,知光的波长
点到双缝、的距离之差
点到双缝、的距离之差
因此,点出现暗条纹,点出现亮条纹。
19.暗,亮
【详解】
由得
即
故点出现暗条纹
放入的介质中,
由得
即
故点出现亮条纹答案第1页,共2页
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