4.3 光的干涉 练习题（Word版含答案）

4.3 光的干涉
一、单选题
1．能产生干涉现象的两束光是（ ）
A．频率相同、振幅相同的两束光
B．频率相同、相位差恒定的两束光
C．两只完全相同的灯泡发出的光
D．同一光源的两个发光部分发出的光
2．在杨氏双缝干涉实验中，如果
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间、间距相等的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间、间距不等的条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
3．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
4．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
5．如图所示,用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝,在光屏的P点出现第3条暗条纹,已知光速为c,则P到双缝、的距离之差应为( )
A． B． C． D．
6．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置( )
A．仍在P处
B．在P点上方
C．在P点下方
D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到
7．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光在空气中的
A．传播速度不同 B．强度不同
C．振动方向不同 D．波长不同
8．光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃各挡住一缝，则屏上将出现（ ）
A．黄色的干涉条纹 B．红绿相间的条纹
C．黑白相间的条纹 D．无干涉条纹
9．2009年11月21日凌晨2时30分，黑龙江新兴煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成10名矿工遇难．煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体(　 　)
A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯
C．不一定含瓦斯 D．无法判断
10．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝、，由和发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光的波长为，屏上的点到两缝和的距离相等，如果把处的亮条纹记作第0号亮条纹，由向上数，与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹，则处的亮条纹恰好是10号亮条纹。设直线的长度为，的长度为，则等于（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
11．关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是 (　　)．
A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹
B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍
C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍
D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍
12．双缝干涉实验装置如右图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2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S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮 条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )
A．O点是红光的亮条纹
B．红光的第一条亮条纹在P点的上方
C．O点不是蓝光的亮条纹
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
13．杨氏双缝干涉实验中，双缝距光屏8cm，现将光屏靠近双缝，屏上原来3级亮纹依旧为亮纹，则移动的距离可能为（　　）
A．4.8 B．4 C．3.4 D．3
14．在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
15．下列说法中正确的是
A．简谐运动的回复力不可能是恒力
B．当声源静止、观察者运动时，一定能观察到多普勒效应
C．双缝干涉实验中双缝作用是形成相干波
D．物体做受拍振动时的频率由固有频率决定
三、填空题
16．空间两列光相遇能发生干涉的条件是__________，干涉条纹的特点是____________________．
17．白光照射双缝，在屏幕中央将出现________色明纹，两旁为________色条纹．
18．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______．
四、解答题
19．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点P的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断点P应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？
20．杨氏双缝干涉实验中，双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，还能看到干涉现象吗？为什么？
21．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．
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．B
【详解】
由产生干涉的条件，可知A项错误，B项正确；即使是同一光源的两个部分发出的光，由于相位差随时间不同而改变，所以也不会发生干涉（激光光源除外）；通常把一束光一分为二来获得相干光源，故D项错误；对于C选项，也可以以日光灯为例来说明，日光灯下没有干涉现象的出现，说明不符合干涉条件．
2．D
【详解】
A．由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹。故A错误。
B．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹，屏上将呈现红黑相间、间距相等的条纹，故B错误。
C．两狭缝用不同的光照射，由于两列光的频率不同，所以是非相干光，故不会发生干涉现象，故C错误。
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽，两侧窄，间距越来越大的衍射条纹。故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A、B、单缝的作用是获得相位保持不变的相干光源，双缝的作用是为了获得频率相同的两个光源，故A错误，B正确；
C、光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹，光屏上距两缝的路程差等于半波长的偶数倍处出现明条纹，故C错误；
D、两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便；故D错误.
故选B.
4．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．
5．D
【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，第三条暗条纹距离之差为，故D正确，ABC错误；
故选D．
【点睛】
双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．
6．B
【详解】
根据
知f变小，λ变大；若出现第二条暗条纹，则P到双缝的光程差，当λ变大时，也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确，ACD错误。
故选B。
7．D
【详解】
白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，与其他因素无关。
A. 传播速度不同，故A不符合题意；
B. 强度不同，故B不符合题意；
C. 振动方向不同，故C不符合题意；
D. 波长不同，故D符合题意。
故选D。
8．D
【详解】
在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），可知红色光与绿色光都能发生衍射，由于绿光和红光的频率不同，则屏上两种色光叠加，但不能发生干涉，故D正确。
9．A
【详解】
设含有瓦斯的气体的折射率为n，则光在B中的波长λn=，如果屏的正中央是亮纹，则，N为整数，说明B中的气体与A中的空气成分可能相同，即N=0（n=1），也可能不同；如果屏的正中央是暗纹，则n≠1，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，一定含有瓦斯，故A正确，BCD错误;故选A．
10．B
【解析】
【详解】
由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号亮条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以选项B正确。
11．ABD
【详解】
同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，选项A正确；光程差Δr＝kλ(k＝0,1,2,3，…)时，为明纹，选项B正确、C项错误；Δr＝λ(k＝0,1,2,3，…)时，为暗条纹，选项D正确．
12．AB
【分析】
AC、由于O点到双缝的光程差为零，所以为各种色光的亮条纹，A正确，C错误；
BD、P点由于是绿光的第一条亮条纹，红光的波长大于绿光的波长，红光的条纹间距大于绿光的条纹间距，所以红光第一条亮条纹在P点上方，蓝光的在P点下方，故B正确，D错误；
故选AB．
【详解】
13．ABCD
【详解】
杨氏双缝干涉亮条纹的位置为
，k=0，±1，±2……
其中，d为双缝间距，D为双缝到光屏的距离，λ为光的波长。依题意有
，D其中，k为正整数，所以
，k=4，5，6，……
带入D0=8cm可得D =6 cm，4.8 cm，4 cm，3.4 cm，3 cm……故ABCD均正确。
故选ABCD。
14．BD
【详解】
白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对．
15．AC
【详解】
A．简谐运动的回复力随位移的变化而变化，则不可能是恒力，选项A正确；
B．当声源静止、观察者靠近或者远离声源时，才能观察到多普勒效应，选项B错误；
C．双缝干涉实验中双缝作用是形成相干波，选项C正确；
D．物体做受迫振动时的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，选项D错误．
16．频率相等 明暗相间、等宽等亮的条纹
【详解】
产生干涉条纹的条件为波的频率相等，且有稳定的相位差；
干涉条纹的特点是明暗相间、等宽等亮的条纹。
17．白 彩
【详解】
白光照射双缝，在屏幕中央将出现白色明纹，两旁为彩色条纹．
18．5×1014
【详解】
当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到Q处的路程差是9×10-7m，则有：
由，解得：
19．用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹
【详解】
如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一点P的路程差Δr＝S2S2′，当Δr等于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰或波谷，由S1和S2发出的光在点P互相加强，点P出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，若S2到达波峰(波谷)，则S1到达波谷(波峰)，这样由S1和S2发出的光在点P互相抵消，点P出现暗条纹．
频率为f1的单色光波长
λ1＝＝＝0.6×10－6m＝0.6μm
频率为f2的单色光波长
λ2＝＝＝0.4×10－6 m＝0.4μm
可见
Δr＝λ1，Δr＝λ2
可见，用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹．
20．见解析
【详解】
不能看到干涉现象，因为只有当两束频率相等的光相遇时才会发生干涉现象．当双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，这时就变成一束绿光和一束黄光相遇，它们的频率不等，故它们相遇时不会发生干涉现象．
21．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。答案第1页，共2页
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