2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册4.3光的全反射与光纤技术课后练习能力提升 (Word版含答案)

第四章光及其应用第四节光的干涉课后练习能力提升--2021_2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修一
练习
一、单选题，共10小题
1．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．
2．如图甲所示，检测加工过程中工件表面的几何形状与设计要求之间的微小差异时，用精密工艺制造的一个精度很高的平面玻璃板（样板），放在被检查平面上面，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被检查平面之间形成一个楔形空气膜。用单色光从上面照射，若被检查平面是平整的，会看到图乙所示的条纹。上述检测主要利用了（　　）
A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．光的粒子性
3．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　 　）
A．甲图是光的干涉图样
B．乙图是光的衍射图样
C．丙图是利用光的折射原理
D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率
4．如图所示，下列说法正确的有（　　）
A．如图甲，自然光由空气射入水面上，反射光不是偏振光
B．如图乙，立体电影原理和照相机镜头表面图上增透膜的原理一样
C．如图丙，从筷子“折断”的现象可以看出，食用油折射率小于水
D．如图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样
5．用同一双缝干涉实验装置在真空中做红光和紫光的双缝干涉实验，获得甲、乙两种干涉条纹，如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．甲为紫光，乙为红光
B．甲光在水中的传播速率大于乙光在水中的传播速率
C．在同一种介质中，甲光的折射率大，乙光的折射率小
D．在同一种介质中，甲光的全反射临界角小，乙光的全反射临界角大
6．我国已进入5G新时代，所谓5G是指第五代通倌技术，采用3300-5000HZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880-2635MHZ。5G相比4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．4G和5G信号都不能发生偏振现象
B．4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C．4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D．4G信号比5G信号在真空中的传播速度更小
7．单色光通过四种元件产生的明暗条纹图样如图所示，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙图为干涉图样，丙、丁图为衍射图样
B．甲图中条纹间距越大，该色光的波长越大
C．乙图中单缝越宽，中央亮纹越宽
D．丙图中圆孔尺寸越大，图样现象越明显
8．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．
9．光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板
B．若换用波长更长的单色光，其它条件不变，则图乙中的干涉条纹变密
C．若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了不平整
D．用单色光垂直照射图丁中的牛顿环，也可以得到间距相等的明暗相间的同心圆环
10．在单色光双缝干涉实验中，屏P上产生了等间距的干涉条纹．若将缝遮住，并在、的垂直平分面处放一平面镜M，如图所示，则（　　）
A．屏上不会出现任何条纹
B．屏上呈现出明暗相间的不等距条纹
C．仅将平面镜M向上移动少许，屏上条纹间距将增大
D．仅将屏向左移动少许，屏上条纹间距将增大
二、多选题，共3小题
11．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
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．甲图为用干涉法检查平面平整程度装置，乙图为俯视装置看到的薄膜干涉条纹，下列说法正确的是（　　）
A．利用了标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光形成的薄膜干涉图样
B．条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凹下的
C．条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凸起的
D．若仅增加板间薄片的厚度，干涉条纹将变稀疏
三、填空题，共4小题
14．阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的色散现象（______）
15．在一个小电灯和光屏之间，放一个带圆孔的遮光板，在圆孔直径从1 cm左右逐渐变小直到闭合的整个过程中，在屏上依次可看到_____、_____、_____、_____几种现象。（选择下列现象，将序号填入空中）
①完全黑暗 ②小孔成像 ③衍射光环 ④圆形亮斑
16．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______。
17．用干涉法检查物体表面平滑程度，产生的干涉条纹是一组平行的条纹，若劈尖的上表面向上平移，如图甲所示，则干涉条纹的距离将__________；若使劈尖角度增大，如图乙所示，干涉条纹的距离将__________。（均选填“变窄”、“变宽”或“不变”）
四、解答题，共4小题
18．如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等．当用波长为0.75μm的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？
19．某单色光波长为8 000
(1)用该单色光照射双缝，两个狭缝相距0.4 mm，位于离屏60 cm处，求光屏上两条相邻暗条纹间的距离是△x多少？
(2)为了某种特殊的摄影，需要镜头能很好地通过这种波长的光，可以在摄影机的镜头上镀一种膜，已知这种膜的折射率为n=,求镀膜的最小厚度d(1 ＝10－10 m)
20．我国非常注重太阳能的开发和利用，太阳能热水器的产量和使用量均为世界第一。光热转换是将太阳能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转换成水的内能、如图所示，真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成内能，这种镀膜技术的物理依据是什么？请查阅相关资料后与同学分享所得。
21．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．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。
2．A
【详解】
空气薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的。
故选A。
3．C
【详解】
AB．由图可知，甲为光的衍射图样，而乙为光的干涉图样，故A B错误；
C．复色光经过三棱镜后会成为单色光，是光的色散现象，利用了光的折射原理，故C正确；
D．光导纤维是利用了光的全反射原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．如图甲，自然光由空气射入水面上，反射光是偏振光，故A错误；
B．如图乙，立体电影原理是光的偏振；照相机镜头表面图上增透膜的原理是光的干涉，故B错误；
C．如图丙，从筷子“折断”的现象可以看出，食用油对筷子的偏折程度比水对筷子的偏折程度大，则食用油的折射率大于水的折射率，故C错误；
D．如图丁为光线通过一个不透光的圆盘得到的衍射图样，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．双缝干涉条纹间距公式为
甲图条纹间距较大，光的波长较大，可知甲为红光，乙为紫光，A错误；
BC．甲光（红光）在水中折射率较小，由
可知，甲光在水中的传播速率大于乙光在水中的传播速率，B正确，C错误；
D．由
可知，在同一种介质中，甲光的全反射临界角大，乙光的全反射临界角小，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．由于4G和5G信号都属于电磁波，均为横波，因此都能发生偏振现象，选项A错误；
B．4G信号和5G信号的频率不同，则它们相遇不能产生稳定的干涉现象，选项B错误；
C．4G信号的频率更底，波长更长，故相比5G信号更容易发生衍射现象，选项C正确；
D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，即传播速度相同，选项D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．甲图中，条纹等间距为单色光的双缝干涉图样、乙图中，条纹不等间距为单色光的单缝衍射图样，丙为单色光通过小圆孔的衍射图样、丁图为单色光通过小圆盘的衍射图样，故A错误；
B．甲图中，根据干涉条纹间距公式
知条纹间距越大，该色光的波长越大，故B正确；
C．乙图中单缝越宽，中央亮纹越窄，故C错误；
D．丙图中圆孔尺寸越大，图样现象越不明显，故D错误。
故选B。
8．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。
9．C
【详解】
A．上板是标准样板，下板是待检测板，故A错误；
B．如果单色光波长变长，干涉条纹出现亮纹的位置要右移，条纹变疏，故B错误；
C．两列相干光来自上板下表面和下板上表面，同一条亮纹出现在空气等厚处，出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检查的平面在此处出现了不平整，故C正确；
D．牛顿环中的空气厚度不是均匀变化，同心圆环间距不相等。故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
AB．当在、的垂直平分面处放一平面镜M时，由平面镜的反射特点可知，经平面镜反射出的光，相当于原来的S2射出的光，如图所示，因此仍能在屏P上产生等间距的干涉条纹，AB错误；
C．仅将平面镜M向上移动少许，相当于、之间的间距d减小，由可知，双缝间距d减小，屏上条纹间距 x将增大，C正确；
D．仅将屏向左移动少许，由可知，双缝与屏之间距离l减小，屏上条纹间距 x将减小，D错误。
故选C。
11．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。
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．AC
【详解】
A．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，故图乙的条纹是标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光干涉形成的，A正确；
BC．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜厚度相同，如果干涉条纹向空气膜较薄的一侧弯曲，则该处是凹的；如果干涉条纹向空气膜较厚的一侧弯曲，则该处是凸起的，B错误，C正确。
D．由
可知，仅增加薄片的厚度即增大，将减小，即干涉条纹将密集，D错误。
故选AC。
14．错误
【详解】
阳光下水面上的油膜呈现出彩色条纹是光的干涉现象，故题干说法错误。
15．④ ② ③ ①
【详解】
在圆孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到一个光亮的圆，缩小圆孔，亮圆也随之缩小；然后在屏上得到小灯泡的倒立的像，这种现象叫小孔成像，光仍然是沿直线传播；圆孔缩小到一定程度时，发生衍射现象，在屏上就得到一些明暗相间的圆环，圆孔进一步缩小直到闭合，光环数增多、面积扩大，光环亮度减弱直到完全黑暗。所以依次是：④圆形亮斑、②小孔成像、③衍射光环、①完全黑暗。
16．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。
17．不变 变窄
【详解】
[1][2]劈尖的上表面向上平移，上下表面的反射光的光程增大，但变化情况相同，只是条纹平移了，条纹间距不变；劈尖角度增大时，则光程差变大的快了，因而条纹间距变窄。
18．暗纹 有两条暗纹
【详解】
当用波长为λ1=0.75μm单色光时P为O上方第二条亮纹，
所以P到双缝S1、S2的距离差△r=2λ1=2×0.75μm=1.5μm.
改用λ2=0.6μm.的单色光时，路程差△r=λ2，所以P为暗纹，
从O到P路程差由零逐渐增大，必有路程差为和λ2的两点，即OP之间还有两条暗纹．
19．(1)1.2 mm (2) 1500
【解析】(1)光屏上两条相邻暗条纹间的距离是△x:
△x===1.210-3m=1.2mm
(2)设单色光膜中的波长为，则
==6000
要很好地通过这种波长的光，须前后两次反射光应为振动削弱，即光的路程差为半波长，即
s=2d=/2
d=/4=1500
点睛：根据双缝干涉条纹宽度公式计算即可；要很好地通过这种波长的光，须前后两次反射光的振动相互削弱，即薄膜厚度为光波长的四分之一。
20．见解析
【详解】
光照在薄膜两表面上被反射回去，在叠加处由于光程差使得两束反射光出现振动减弱，导致相互抵消，从而增强光的透射能力，这是依据光的干涉原理。
21．（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。答案第1页，共2页
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