4.4光的干涉同步练习基础过关（Word版含答案）

第四章光及其应用第四节光的干涉同步练习基础过关--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．如图所示是研究光的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝，，经过，的两束光到达屏上时会产生干涉条纹。已知屏上的P点到两狭缝和的距离相等。如果入射光的波长为，把P处的亮条纹记作0号条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则处的亮纹恰好是3号亮纹。当入射光的波长时，则处为（　　）
A．4号亮纹 B．4号暗纹 C．6号亮纹 D．6号暗纹
2．如图所示，含有两种色光的光束从某种透明介质进入到与真空的分界面处，折射出a、b两种单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在这种透明介质中，b光的传播速度比a光的传播速度大
B．这种透明介质对a光的折射率比对b光的折射率大
C．如果在这种透明介质与真空分界面处发生全反射，b光的临界角比a光的临界角大
D．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距大
3．在杨氏双缝干涉实验中，绿色平行光源经过双缝后在光屏中间位置附近形成间距相等、明暗相间的绿色亮条纹，下列操作能减小条纹间距的是（　　）
A．减小双缝间距 B．换用红色光源
C．减小光照强度 D．减小光屏到双缝的距离
4．下列说法中不正确的是（　　）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的衍射现象
5．如图所示的双缝干涉实验，用黄光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更小的干涉图样，可以（　　）
A．减小S1与S2的间距
B．增大双缝屏到光屏的距离
C．将黄光换为紫光
D．略微增大单缝屏到双缝屏的距离
6．下列说法正确的是（　　）
A．雨后天空出现彩虹，这是光的衍射现象
B．在光导纤维束内传送彩色图像是利用光的色散现象
C．自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变成偏振光
D．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的干涉现象
7．某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后射再到光屏上，如图为某一条光线的光路图则（　　）
A．光现象为偏振现象
B．光现象为衍射现象
C．光屏上的条纹与镜面平行
D．光屏上是明暗相间的彩色条纹
8．图1用单色光照射透明标准板，来检查b的上表面的平直情况，观察到的现象如图2所示，则以下说法正确的是（　　）
A．图2的图样是由于光从a的上表面和b的下表面反射后干涉的结果
B．图2的图样是由于光从a的上表面和b的上表面反射后干涉的结果
C．图2的图样说明b的上表面某处向上凸起
D．图2的图样说明b的上表面某处向下凹陷
9．下图为甲乙两单色光通过同一双缝干涉装置后形成的干涉条纹，则甲乙两光相比（　　）
A．甲光更容易衍射 B．甲光的折射率小
C．甲光全反射临界角小 D．甲光在真空中传播速度小
10．劈尖干涉是一种薄膜干涉，将一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，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示。现从所示装置中抽去一张纸片，从上往下看到的干涉条纹是（　　）
A．
B．
C．
D．
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．下列现象中，说法正确的是（　　）
A．光的干涉法可以检查平面的平整程度，即同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的
B．声波是机械波，不能发生衍射和干涉现象
C．经过同一双缝所得干涉条纹，红光条纹间距大于紫光条纹间距
D．水中的鱼看到小昆虫的位置是在实际昆虫的上方，这是由于光发生全反射导致的
13．下列说法正确的是（　　）
A．雨后天空中出现彩虹，这是光的衍射现象
B．单色光通过双缝后，在屏上形成等间距的明暗相间条纹，这是光的干涉现象
C．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的色散现象
D．乘客在高铁站台发现列车过站时的鸣笛声的音调由高变低，这是多普勒效应
三、填空题，共4小题
14．若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为______。
15．干涉图样中条纹间距的计算：在双缝间的距离d和双缝到光屏间的距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δx（相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离）跟光的波长λ成______，即Δx=______。
16．如图所示，在双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为，则在这里出现的应是________（选填“亮条纹”或“暗条纹”）。
17．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为_____m。若改用氦氖激光器作光源（发出红光），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的_____（选填“大”或“小”）。
四、解答题，共4小题
18．无色的肥皂液，吹出的肥皂泡却为什么是彩色的？
19．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。
20．使低气压水银弧光灯所发出的光照射间距为的双缝，在离开双缝远的屏幕上得到一组干涉条纹，从中央往外数第1条和第5条暗条纹之间的距离为，求灯所发出的光的波长。
21．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干涉的原理设计一种“增反膜”，以减小紫外线对眼睛的伤害，他选用的薄膜材料的折射率为，所要消除的紫外线的频率为。
（1）他设计的这种“增反膜”所依据的是什么原理？
（2）这种“增反膜”的厚度至少是多少？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．A
【详解】
入射光的波长为时，处的亮纹恰好是3号亮纹，则满足
当入射光的波长为时，则满足
则处为4号亮纹，A正确。
故选A。
2．D
【详解】
B．两束光的入射角相同，a光的折射角比b光的折射角小，根据折射定律可知这种透明介质对a光的折射率比对b光的折射率小，故B错误；
A．根据
可知在这种透明介质中，b光的传播速度比a光的传播速度小，故A错误；
C．根据
可知如果在这种透明介质与真空分界面处发生全反射，b光的临界角比a光的临界角小，故C错误；
D．根据前面分析可知a光频率比b光的频率小，所以a光波长比b光波长大，根据
可知通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距大，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
根据双缝干涉条纹间距公式
可知减小入射光的波长、增大双缝间距，以及减小屏幕与双缝的距离，可以减小条纹的间距，而与光源距离双缝间距，光照强度无关，由于红光的波长大于绿光的波长，可知换用红色激光可以增大条纹间距，故D正确，ABC错误。
故选D。
4．D
【详解】
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象，选项A正确，不符合题意；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，选项B正确，不符合题意；
C．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象，选项C正确，不符合题意；
D．肥皂泡在阳光下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，选项D错误，符合题意。
故选D。
5．C
【详解】
根据条纹间距公式可知，减小条纹间距的措施有：减小双缝屏到光屏的距离，增大S1与S2的间距，减小波长。
故选C。
6．D
【详解】
A．雨后天空出现彩虹，这是光的色散现象，故A错误；
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故B错误；
C．偏振光在自然界中也是存在的，如反射光就是偏振光，故C错误；
D．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的薄膜干涉现象，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的明暗相间的干涉条纹，因为是单色光照射，则不会出现彩色条纹。
故选C。
8．D
【详解】
AB．根据薄膜干涉产生的原理可知，图2的图样是由于光从a的下表面和b的上表面反射后干涉的结果，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，该点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在向左弯曲，说明提前出现条纹，则说明b的上表面某处向下凹陷故D正确，C错误。
故选D。
9．C
【详解】
A．甲乙两单色光通过同一双缝干涉装置后形成的干涉条纹，乙光的条纹间距大，根据可知乙光得波长长，波长越长，衍射现象越明显，故乙光更容易衍射，选项A错误；
B．根据可知乙光得周期大，则乙光的频率小，折射率小，选项B错误；
C．根据可知乙光折射率小，临界角大，则甲光全反射临界角小，选项C正确；
D．不同色光在真空中传播速度都相同，选项D错误。
故选C。
10．B
【详解】
设劈尖的角度为θ，第n级明条纹对应的劈尖膜厚度为dn，第n+1级明条纹对应的劈尖膜厚度为dn+1，相邻两明条纹的间距为l。根据干涉与光程差的关系有
根据几何关系有
即
抽去一张纸片后，θ减小，所以l增大，即干涉条纹变稀松，故B正确。
故选B。
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．AC
【详解】
A．薄膜干涉是等厚干涉，干涉条纹实际上是等厚线，即同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的，故A正确；
B．声波是机械波，也能发生衍射和干涉现象，故B错误；
C．根据
可知由于红光的波长比紫光的波长长，经过同一双缝所得干涉条纹，则红光的条纹间距大于紫光条纹间距，故C正确；
D．水面上的小昆虫射出的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入射水鱼眼睛，而射水鱼由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像在昆虫实际位置的上方，所以水中的鱼看到小昆虫的位置是在实际昆虫的上方，故D错误。
故选AC。
13．BD
【详解】
A．雨后天空中出现彩虹，这是光的折射现象，A错误；
B．单色光通过双缝后，在屏上形成等间距的明暗相间条纹，这是光的干涉现象，B正确；
C．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的衍射现象，是著名的泊松亮斑，C错误；
D．多普勒效应是，波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率产生变化的现象，乘客与列车有相对运动，所以乘客接收到的列车鸣笛声的频率由大变小，所以声调由高变低，这是多普勒效应，D正确。
故选BD。
14．
【详解】
略
15．正比
【详解】
[1][2]单色光产生的干涉条纹间距Δx跟光的波长λ成正比，即Δx=。
16．亮条纹
【详解】
屏上点距双缝和的路程差为，则有
即点距双缝和的路程差为半波长的偶数倍，故在点出现亮条纹。
17．3.51×10-3 大
【详解】
[1]由公式代入数据得
[2]由磁波谱可知，红光波长比黄光的长，由公式可知，红光波长比黄光的长，则红光相邻两明条纹中心间距比黄光的大。
18．见解析
【详解】
由于重力作用使肥皂液形成的薄膜上薄下厚，白光通过这个薄膜前后两面反射回来的光发生干涉时，不同厚度肥皂膜对应不同单色光干涉加强位置，液膜上就会出现彩色条纹。
19．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。
20．560nm
【详解】
第1条和第5条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明条纹（暗条纹）间的距离为
将数据代入
可得该灯所发出的光的波长
21．（1）见解析；（2）
【详解】
（1）为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即
因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的即可；
（2）紫外线在真空中的波长是
在膜中的波长为
则“增反膜”的厚度至少是
答案第1页，共2页
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