4.3光的干涉 学科素养提升练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.3光的干涉 学科素养提升练（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 433.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 04:06:34 | ||
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文档简介
4.3光的干涉 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示是双缝干涉的实验装置，使用波长为600nm的橙色光照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P的上方的P1处出现第一条亮纹中心，现换用波长为400nm的紫色光照射单缝S，则（ ）
A．P和P1处都为亮条纹
B．P和P1处都为暗条纹
C．P处是亮条纹，P1处是暗条纹
D．P处是暗条纹，P1处是亮条纹
2．如图所示，将一个凸透镜压在一块平面玻璃上或另一个凸透镜上将观察到牛顿环，下列说法正确的是（ ）
A．图甲的牛顿环，为中央是暗斑，离中心越远条纹越密
B．图乙的牛顿环，为中央是亮斑，离中心越远条纹越密
C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，可以观察到亮暗相间的圆环状条纹
D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到黑白相间的圆环状条纹
3．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明薄膜的厚度是均匀的
C．用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距大
D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
4．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b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P点，以下判断正确的是（ ）
A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量
B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若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
D．若用a、b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a光小于b光
5．光热转换是将太阳能转换为其他物质内能的过程，太阳能热水器如图所示，就是一种光热转换装置，它的主要转化器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转化成水的内能。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热能，这种镀膜技术的物理依据是（ ）
A．光的直线传播 B．光的粒子性 C．光的干涉 D．光的衍射
6．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．在真空中a、b、c三色光的传播速度相同
B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
7．2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高琨，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维。以下物理现象或实验与光导纤维传播信号的原理相同的是（ ）
A．B．
C． D．
8．关于薄膜干涉，下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是光在薄膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是光在薄膜的前后两表面反射形成的两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧观察
9．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
10．如图所示，把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置（上表面为圆形平面，纵截面为等腰三角形）紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖，它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜。现用红色光垂直于上表面照射，从装置的正上方向下观察，可以看到（ ）
A．系列不等间距的三角形条纹 B．一系列明暗相间的等间距圆形条纹
C．若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹 D．若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将变少
11．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c三色光的频率依次越来越大
B．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大
C．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
12．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图甲，水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体浮力的缘故
B．图乙，当两分子间距由等于r0开始增大，它们间的分子力先减小后增大
C．图丙，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
D．图丁，肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的
13．下列说法正确的是（ ）
A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高
B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大
C．水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射
D．全息照相主要是利用了光的衍射现象
E.沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象
14．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B，C两点射出，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（ ）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．在玻璃砖中，b光的传播速度一定大于a光的传播速度
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
E.若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则b光照亮的水面区域大
15．如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源，它发出不同颜色的光和光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色（见图乙）。设光的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A．在水中，光的波长比光的大
B．在水中，光的传播速度比光的大
C．复色光圆形区域的面积为
D．在同一装置的双缝干涉实验中，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比b光的窄
二、解答题
16．激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。
(1)如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为 d＝ cm，MN＝b＝2 cm。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率 n；
(2)为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为 d 的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为 L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为 a，求该激光的波长。
17．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6m，如图所示，则：
(1)P点是亮条纹还是暗条纹？
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？（不包括O、P两处的条纹）
参考答案
1．C
【详解】
缝S1、S2到光屏中央P点的距离相等，无论什么色光，其相干光的路程差均为0，故P处都是亮条纹。对于波长为600nm的橙色光，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1个波长，则换用波长为400nm的紫色光时，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1.5个波长，因此紫色光照射时在P1处是暗条纹；故C正确，ABD错误；
故选C。
2．A
【详解】
AB．牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，由于牛顿环接触中心处空气膜厚度为0，空气膜上下两面的反射光光程差为0，而由于有半波损失，所以实际光程差是半波长的奇数倍，两反射光发生相消干涉，是暗点，而条纹宽窄的差异,则是空气膜变化率的不同所导致的，变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，结合劈尖的知识去理解，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄，而牛顿环实验所用的平凸透镜的下表面是弧形的，即空气膜的上表面是弧形的，越靠近边缘空气膜厚度的变化越剧烈，所以条纹密度也就越大，故A正确，B错误；
C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，观察不到亮暗相间的圆环状条纹，故C错误；
D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到彩色的圆环状条纹，故D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果，故A正确；
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂液薄膜的厚度变化是均匀的，故B错误；
C．由于紫光的波长比红光的小，故用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距小，故C错误；
D．薄膜上的干涉条纹基本上是水平的，故D错误。
故选A。
4．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，则频率也较大，根据光子的能量
可知b光光子的能量较大，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，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，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，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的干涉的原理，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．在真空中a、b、c三色光的传播速度是相同的，A正确；
B．a、b、c三种色光中，a光的偏折程度最大，棱镜对a光的折射率最大，则a光的频率最大，a光的波长最小，则c光的波长最长，因为双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则c光形成的干涉条纹的间距最大，B错误；
C．由图可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式分析可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，C错误；
D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由临界角公式分析可知，a光的临界角最小，c光的临界角最大，则若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
光导纤维传播信号的原理是光从光密介质向光疏介质传播时发生了全反射。
A．是光的折射现象，不是全反射，故A错误；
B．是光的色散现象，折射原理，不是全反射，故B错误；
C．是全反射现象，故C正确；
D．是光的干涉现象，不是全反射，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
AB．薄膜前后两个面反射的光波的光程不同，在一些地方，波峰（波谷）与波峰（波谷）相遇，相互加强，出现亮条纹，在另一些地方，波峰（波谷）与波谷（波峰）相遇，相互削弱，出现暗条纹，故A正确，B错误；
C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜是理想的劈尖干涉，即薄膜厚度是均匀变化的，故C错误；
D．人眼观察到的条纹是膜前、膜后反射光波叠加的结果，因此人应与入射光在同一侧观察，故D错误。
故选A。
9．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。
10．B
【详解】
AB．由于截面是等腰三角形，从圆心向外，经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理，从装置的正上方向下观察，可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹，A错误，B正确；
C．若将红光换成白光，则看到明暗相间的彩色条纹，C错误；
D．由于红光的波长比紫光的长，若将红光换成紫光，则看到条纹间距减小，从而亮条纹数将增多，D错误；
故选B。
11．B
【详解】
A．根据偏折程度可知，a、b、c三色光的折射率依次减小，则频率依次减小。A错误；
B．根据可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大。B正确；
C．a、b、c三色光的波长依次增大，根据可知，a光形成的干涉条纹的间距最小。C错误；
D．a、b、c三色光的对同一介质的临界角依次增大，所以当b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射。D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体表面张力的作用，故A错误；
B．当两分子间距由等于开始增大，它们间的分子力先增大后减小，故B错误；
C．若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，但对应的时间不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故C错误；
D．肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的，故D正确。
故选D。
13．ABE
【详解】
A.景物的光斜射到水面上，由光发生反射的条件知，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，摄入水中鱼的眼睛，由于鱼的错觉认为光沿直线传播，逆光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故A正确；
B．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤内芯的折射率比外壳的大，故B正确；
C．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全反射的缘故，故C错误；
D．全息照相主要是利用了光的干射现象，故D错误；
E．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的折射和全反射产生的，故E正确。
故选ABE。
14．BCE
【详解】
A．由题图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，选项A错误；
BC．连接B、D和C、D，设∠ODB=α，∠OD C=β，玻璃砖的半径为R，则有
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
因，故，a光在玻璃砖中的传播时间为
b光在玻璃砖中的传播时间为
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为θ，则有
以上各式联立可解得
所以a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等，选项BC正确；
D．，由干涉条纹间距公式
可知
选项D错误；
E．a光和b光在水中传播时有，由
知，光的全反射临界角较大，故b光照亮的范围大，选项E正确；
故选BCD。
15．ABC
【详解】
AB．光在水面上有光射出的区域面积较大，知光的临界角较大，根据
知光的折射率较小，则波长较大，再由
可知，在水中光的传播速度比光的大，故AB正确；
C．设复色光区域圆半径为，依据
结合几何关系，可知
而复色光圆形区域的面积为
故C正确；
D．光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹相邻亮条纹间距与波长成正比，可知相同条件下，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比光的宽，故D错误。
故选ABC。
16．（1）；（2） 。
【详解】
(1)由几何关系可知
解得
r=30°
根据光的折射定律可得
(2)5条亮条纹之间的距离为 a，可知条纹间距
根据解得
17．(1)暗条纹；(2)5条暗条纹，6条亮条纹
【详解】
(1)光的波长为
路程差为
由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点出现暗条纹；
(2)O点的路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹。
一、选择题
1．如图所示是双缝干涉的实验装置，使用波长为600nm的橙色光照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P的上方的P1处出现第一条亮纹中心，现换用波长为400nm的紫色光照射单缝S，则（ ）
A．P和P1处都为亮条纹
B．P和P1处都为暗条纹
C．P处是亮条纹，P1处是暗条纹
D．P处是暗条纹，P1处是亮条纹
2．如图所示，将一个凸透镜压在一块平面玻璃上或另一个凸透镜上将观察到牛顿环，下列说法正确的是（ ）
A．图甲的牛顿环，为中央是暗斑，离中心越远条纹越密
B．图乙的牛顿环，为中央是亮斑，离中心越远条纹越密
C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，可以观察到亮暗相间的圆环状条纹
D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到黑白相间的圆环状条纹
3．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明薄膜的厚度是均匀的
C．用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距大
D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
4．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b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P点，以下判断正确的是（ ）
A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量
B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若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
D．若用a、b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a光小于b光
5．光热转换是将太阳能转换为其他物质内能的过程，太阳能热水器如图所示，就是一种光热转换装置，它的主要转化器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转化成水的内能。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热能，这种镀膜技术的物理依据是（ ）
A．光的直线传播 B．光的粒子性 C．光的干涉 D．光的衍射
6．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．在真空中a、b、c三色光的传播速度相同
B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
7．2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高琨，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维。以下物理现象或实验与光导纤维传播信号的原理相同的是（ ）
A．B．
C． D．
8．关于薄膜干涉，下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是光在薄膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是光在薄膜的前后两表面反射形成的两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧观察
9．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
10．如图所示，把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置（上表面为圆形平面，纵截面为等腰三角形）紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖，它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜。现用红色光垂直于上表面照射，从装置的正上方向下观察，可以看到（ ）
A．系列不等间距的三角形条纹 B．一系列明暗相间的等间距圆形条纹
C．若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹 D．若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将变少
11．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（ ）
A．a、b、c三色光的频率依次越来越大
B．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大
C．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
12．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图甲，水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体浮力的缘故
B．图乙，当两分子间距由等于r0开始增大，它们间的分子力先减小后增大
C．图丙，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
D．图丁，肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的
13．下列说法正确的是（ ）
A．在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高
B．光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大
C．水中的气泡，看起来特别明亮是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生了全反射
D．全息照相主要是利用了光的衍射现象
E.沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的全反射现象
14．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向由真空从OD面射入玻璃，之后分成两束分别从B，C两点射出，其中从B点射出的为a光，从C点射出的为b光。则下列说法正确的是（ ）
A．从B点射出玻璃砖的a光的频率较小
B．在玻璃砖中，b光的传播速度一定大于a光的传播速度
C．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等
D．将a光和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较小
E.若将a光和b光分别放在水面足够大的池塘底部同一位置，则b光照亮的水面区域大
15．如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源，它发出不同颜色的光和光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色（见图乙）。设光的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A．在水中，光的波长比光的大
B．在水中，光的传播速度比光的大
C．复色光圆形区域的面积为
D．在同一装置的双缝干涉实验中，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比b光的窄
二、解答题
16．激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。
(1)如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为 d＝ cm，MN＝b＝2 cm。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率 n；
(2)为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为 d 的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为 L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为 a，求该激光的波长。
17．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6m，如图所示，则：
(1)P点是亮条纹还是暗条纹？
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？（不包括O、P两处的条纹）
参考答案
1．C
【详解】
缝S1、S2到光屏中央P点的距离相等，无论什么色光，其相干光的路程差均为0，故P处都是亮条纹。对于波长为600nm的橙色光，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1个波长，则换用波长为400nm的紫色光时，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1.5个波长，因此紫色光照射时在P1处是暗条纹；故C正确，ABD错误；
故选C。
2．A
【详解】
AB．牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，由于牛顿环接触中心处空气膜厚度为0，空气膜上下两面的反射光光程差为0，而由于有半波损失，所以实际光程差是半波长的奇数倍，两反射光发生相消干涉，是暗点，而条纹宽窄的差异,则是空气膜变化率的不同所导致的，变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，结合劈尖的知识去理解，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄，而牛顿环实验所用的平凸透镜的下表面是弧形的，即空气膜的上表面是弧形的，越靠近边缘空气膜厚度的变化越剧烈，所以条纹密度也就越大，故A正确，B错误；
C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，观察不到亮暗相间的圆环状条纹，故C错误；
D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到彩色的圆环状条纹，故D错误。
故选A。
3．A
【详解】
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果，故A正确；
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂液薄膜的厚度变化是均匀的，故B错误；
C．由于紫光的波长比红光的小，故用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距小，故C错误；
D．薄膜上的干涉条纹基本上是水平的，故D错误。
故选A。
4．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，则频率也较大，根据光子的能量
可知b光光子的能量较大，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，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，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，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的干涉的原理，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．在真空中a、b、c三色光的传播速度是相同的，A正确；
B．a、b、c三种色光中，a光的偏折程度最大，棱镜对a光的折射率最大，则a光的频率最大，a光的波长最小，则c光的波长最长，因为双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则c光形成的干涉条纹的间距最大，B错误；
C．由图可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式分析可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，C错误；
D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由临界角公式分析可知，a光的临界角最小，c光的临界角最大，则若让a、b、c三色光以同一入射角，从介质中沿某方向射入空气，b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
光导纤维传播信号的原理是光从光密介质向光疏介质传播时发生了全反射。
A．是光的折射现象，不是全反射，故A错误；
B．是光的色散现象，折射原理，不是全反射，故B错误；
C．是全反射现象，故C正确；
D．是光的干涉现象，不是全反射，故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
AB．薄膜前后两个面反射的光波的光程不同，在一些地方，波峰（波谷）与波峰（波谷）相遇，相互加强，出现亮条纹，在另一些地方，波峰（波谷）与波谷（波峰）相遇，相互削弱，出现暗条纹，故A正确，B错误；
C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明薄膜是理想的劈尖干涉，即薄膜厚度是均匀变化的，故C错误；
D．人眼观察到的条纹是膜前、膜后反射光波叠加的结果，因此人应与入射光在同一侧观察，故D错误。
故选A。
9．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。
10．B
【详解】
AB．由于截面是等腰三角形，从圆心向外，经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理，从装置的正上方向下观察，可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹，A错误，B正确；
C．若将红光换成白光，则看到明暗相间的彩色条纹，C错误；
D．由于红光的波长比紫光的长，若将红光换成紫光，则看到条纹间距减小，从而亮条纹数将增多，D错误；
故选B。
11．B
【详解】
A．根据偏折程度可知，a、b、c三色光的折射率依次减小，则频率依次减小。A错误；
B．根据可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大。B正确；
C．a、b、c三色光的波长依次增大，根据可知，a光形成的干涉条纹的间距最小。C错误；
D．a、b、c三色光的对同一介质的临界角依次增大，所以当b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射。D错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体表面张力的作用，故A错误；
B．当两分子间距由等于开始增大，它们间的分子力先增大后减小，故B错误；
C．若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，但对应的时间不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故C错误；
D．肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的，故D正确。
故选D。
13．ABE
【详解】
A.景物的光斜射到水面上，由光发生反射的条件知，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，摄入水中鱼的眼睛，由于鱼的错觉认为光沿直线传播，逆光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故A正确；
B．发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤内芯的折射率比外壳的大，故B正确；
C．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全反射的缘故，故C错误；
D．全息照相主要是利用了光的干射现象，故D错误；
E．沙漠蜃景和海市蜃楼都是光的折射和全反射产生的，故E正确。
故选ABE。
14．BCE
【详解】
A．由题图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a光的频率较大，选项A错误；
BC．连接B、D和C、D，设∠ODB=α，∠OD C=β，玻璃砖的半径为R，则有
设玻璃砖对a光的折射率为，对b光的折射率为，则有
因，故，a光在玻璃砖中的传播时间为
b光在玻璃砖中的传播时间为
设复色光从真空射入玻璃砖时的入射角为θ，则有
以上各式联立可解得
所以a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等，选项BC正确；
D．，由干涉条纹间距公式
可知
选项D错误；
E．a光和b光在水中传播时有，由
知，光的全反射临界角较大，故b光照亮的范围大，选项E正确；
故选BCD。
15．ABC
【详解】
AB．光在水面上有光射出的区域面积较大，知光的临界角较大，根据
知光的折射率较小，则波长较大，再由
可知，在水中光的传播速度比光的大，故AB正确；
C．设复色光区域圆半径为，依据
结合几何关系，可知
而复色光圆形区域的面积为
故C正确；
D．光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹相邻亮条纹间距与波长成正比，可知相同条件下，光的干涉条纹相邻亮条纹间距比光的宽，故D错误。
故选ABC。
16．（1）；（2） 。
【详解】
(1)由几何关系可知
解得
r=30°
根据光的折射定律可得
(2)5条亮条纹之间的距离为 a，可知条纹间距
根据解得
17．(1)暗条纹；(2)5条暗条纹，6条亮条纹
【详解】
(1)光的波长为
路程差为
由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点出现暗条纹；
(2)O点的路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹。