4.3光的干涉基础巩固（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.3光的干涉基础巩固（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 499.6KB | ||
| 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 10:15:54 | ||
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文档简介
4.3光的干涉基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（ ）
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
2．在双缝干涉实验中，实验装置如图所示，图中①②③④⑤依次是是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏．调整实验装置中的双缝，使两狭缝间的距离增大，则在光屏上看到的条纹（ ）
A．条纹条数变少
B．条纹间距不变
C．条纹间距变大
D．条纹间距变小
3．下列说法不正确的的是( )
A．“隔墙有耳”是声波的衍射现象
B．靠近我们的汽车鸣笛时,我们听到的声音更“尖”,是因为汽车靠近我们时发出的声波频率会变高
C．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．双缝干涉实验中,如增加双缝间的宽度,则条纹间距变小
4．2009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（ ）
B．
C． D．
5．如图所示为双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用单色光从左侧照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离减小
D．若换作白光照射，光屏上不出现条纹
6．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点到S1、S2的路程差恰为λ，现改用波长为400nm的紫光照射，则（ ）
A．P0和P都呈现亮条纹 B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹 D．P0和P都呈现暗条纹
7．如图所示是一种观察光的干涉现象的装置，称为劳埃德镜，图中M是一块普通平板玻璃制成的反射镜，单色缝光源S与镜面M平行（图中S只画成一个点），右面P是光屏。P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域。图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线，则下列说法正确的是（ ）
A．光屏上AD间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹
B．光屏上只有AB间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
C．光屏上只有BC间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
D．光屏上只有CD间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
8．如图，两种平行单色光a、b从空气射入玻璃三棱镜，出射光为①和②，对这两束光
A．出射光①是a光
B．在该三棱镜中a光的传播速度比b光大
C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大
9．图1是研究光的干涉现象的装置示意图，在光屏P上观察到的图样如图2所示。为了增大条纹间的距离，下列做法正确的是（ ）
A．增大单色光的频率
B．增大双缝屏上的双缝间距
C．增大双缝屏到光屏的距离
D．增大单缝屏到双缝屏的距离
10．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
11．激光散斑测速是一种测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏的距离L以及相邻两条纹间距。如用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）
A． B． C． D．
12．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．若b光为绿光，则c光可能为蓝光
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小
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，从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
13．下列说法中正确的是
A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象
B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
14．如图所示，半径为的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源向顶部发射一束由、两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角变大时，出射点的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当点高度降低为时只剩下光从顶部射出，下列判断正确的是（ ）
A．在此透光材料中光的传播速度小于光的传播速度
B．光从顶部射出时，无光反射回透光材料
C．此透光材料对光的折射率为
D．同一装置用、光做双缝干涉实验，光的干涉条纹较大
15．“牛顿环”又称“牛顿圈”，如图甲所示。牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理为“薄膜干涉”。可以用来判断透镜表面曲率半径和液体折射率等。把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示。它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关。以下分析正确的是
A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B．球冠的半径越大，圆环的间距越小
C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的
D．被检测的面必须是平的
二、填空题（共4题）
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，光屏上某点P到双缝的路程差为，如果用频率为的黄光照射双缝，该黄光的波长是________m；P点出现________（填“亮条纹”或“暗条纹”）；若保持双缝之间的距离以及双缝到屏的距离保持不变，将黄光换成波长为的红光，则光屏上条纹的宽度________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
18．如图是半圆形玻璃砖截面，A是半圆弧上一点，O是圆心，BC是直径。一束复色光沿AO方向入射，经BC折射后分成a、b两束，光束a与BC面的夹角为45°。光束b与BC面的夹角为30°，则光束a、b在玻璃砖中从A到O的传播时间之比为________，临界角的正弦值之比为________；当用a、b两束光分别照射同一缝干涉装置的双缝时，光束________形成的干涉条纹间距较大。
19．在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝。
(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小。屏上明暗相间的条纹间距______（选填“越大”或“越小”）；
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距______（选填“越大”或“越小”）；
(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的激光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相双缝间的条纹间距比用红色光做实验时______（选填“大”或“小”）。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为．则在这里出现的什么条纹？现改用波长为的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将如何变化？
21．如图所示，在双缝干涉实验中，若用的光照射，屏上点是中央亮条纹，屏上点为第二级亮条纹所在处．若换用的光照射时，屏上点处是什么情况？屏上点处又是什么情况？
22．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。
23．在白光照射下，双缝干涉图样的中央条纹为什么是白的？在其他各级亮条纹中，为什么红色条纹在外侧？
参考答案
1．B
【详解】
试题分析：通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误．
2．D
【详解】
根据
可知，使两狭缝间的距离d增大，则会使变小，即条纹间距变小，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
“隔墙有耳”是声波的衍射现象，选项A正确；靠近我们的汽车鸣笛时，我们听到的声音更“尖”，这叫做多普勒效应，而汽车靠近我们时发出的声波频率并没有变化，故B错误；光导纤维运用光的全反射，所以内芯的折射率大于外套的折射率．故C正确．双缝干涉实验中，条纹间距△x=λ，增加双缝宽度d，则条纹间距表小，D正确；此题选项不正确的选项，故选B.
4．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。
5．B
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大，选项A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，增大双缝到屏的距离，即L增大，干涉条纹间距增大，选项B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离增大，选项C错误；
D．换作白光照射，光屏上将出现条纹彩色条纹，选项D错误。
故选B。
6．B
【详解】
由题意可知
PS2－PS1＝λ＝λ′
故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，P变为暗条纹，P0仍为亮条纹。故选B。
7．C
【详解】
从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，图中BC的区域表示叠加的区域，这时，在屏幕上可以观察到明、暗相间的干涉条纹。
故选C。
8．C
【详解】
试题分析：由图可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，故a光的折射率大于b光的折射率，通过三棱镜右侧面后a光的偏折程度较大，则知出射光①是b光，故A错误．根据，分析知，在该三棱镜中a光的传播速度比b光小，故B错误．根据分析知，a光的临界角比b光的小，故C正确．a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距小；故D错误．故选C．
9．C
【详解】
A．增大单色光频率，则波长减小，根据公式可知，条纹间的距离减小，A不符合要求；
B．增大双缝屏上的双缝间距d，根据公式可知，条纹间的距离减小，B不符合要求；
C．增大双缝屏到光屏的距离L，根据公式可知，条纹间的距离增大，C符合要求；
D．根据公式可知，条纹间的距离与单缝屏到双缝屏的距离无关，D不符合要求。
故选C。
10．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。
11．B
【详解】
根据
又题意可知
整理得
故选B。
12．B
【详解】
A．a光经色散后偏折程度最大，若b光为绿光，a光应为蓝光，A错误；
B．干涉条纹的间距最小说明波长短，在同一介质中的折射率最大，而a光的折射率最大，B正确；
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的折射率依次减小，传播速度依次增大，C错误；
D．折射率越大越容易发生全反射，b光恰能发生全反射，c光的折射率比b光小，所以不能发生全反射，D错误。
故选B。
13．D
【详解】
A. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A错误；
B. 表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B错误；
C. 门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C错误；
D. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D正确．
故选D.
14．C
【详解】
A．由题意可知，当θ角增加到一定值时，b光发生了全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据可知，b光的折射率比a光大，根据可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度，选项A错误；
B．a光从顶部射出时，也有a光反射回透光材料之中，选项B错误；
C．由题意可知
可得
则
在 OPS中由正弦定理
解得
根据
可得
选项C正确；
D．因为b光的折射率较a光大，则b光的频率较大，波长较小，根据
可知，同一装置用a、b光做双缝干涉实验，b光的干涉条纹较小，选项D错误。
故选C。
15．C
【详解】
AB．设透镜的曲率半径为R，由暗条纹的条件和几何关系可知第k级暗条纹的半径
对上式求导得
为晶环间距
即圆环的间距大小与球冠半径大小有关且半径越大，圆环的间距越大，产生的干涉条纹各环的间距内疏外密。选项A、B错误；
CD．牛顿环实验不仅可以测平面还可以测球面。若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的，选项C正确，D错误。
故选C。
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． 暗条纹 变大
【详解】
[1]由
黄光的波长为；
[2]由于
P点是振动的减弱点，P点出现暗条纹。
[3]根据
在其他条件不变的情况下，随着波长的增大，条纹宽度变大。
18． a
【详解】
[1]光束a、b在玻璃砖中的折射率
，
由
，
可得
由光束a、b在玻璃砖中的折射率
，
解得光束a、b在玻璃砖中的速度之比
光束a、b在玻璃砖中从A到O的传播时间
，
则光束a、b在玻璃砖中从A到O的传播时间之比为
[2]由光束a、b在玻璃砖中的临界角的正弦值为
，
所以光束a、b在玻璃砖中的临界角的正弦值之比为
[3]由，可知
根据可知，a的干涉条纹间距较大。
19．越大 越大 小
【详解】
(1)[1]根据双缝干涉的条纹间距公式，条纹间距与双缝的间隙d成反比；故保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距越大。
(2)[2]根据双缝干涉的条纹间距公式，条纹间距与光屏到缝的距离成正比；故保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距越大。
(3)[3]根据双缝干涉的条纹间距公式，条纹间距与光波长成正比；蓝光波长小于红光波长，故用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验的小。
20．暗条纹，条纹间距变宽
【详解】
根据路程差
故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹
根据知，改用波长为的激光，则波长变大，条纹间距变宽．
21．亮条纹 第三级暗条纹
【详解】
从双缝到屏上O点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零．所以O点仍然是亮条纹；
从双缝到屏上A点的路程差：
，
用波长为的光照射时为第二级亮条纹，即
，
代入数据得
，
这个路程差是的2.5倍，即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹，由于
解得
，
当时为第一级暗条纹，所以当时应为第三级暗条纹．
22．（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
23．
如图所示
自双缝、透射的光到达O点的距离总相等，则各种颜色的光在O点都被加强，故O点作为中央亮纹是白色的，自双缝出射的光到达 P点，其路程差为某一色光波长的整数倍时，P点就为这种色光的颜色，由于红光的波长最长，根据条纹间距
知红条纹间距最大，则红色在最外侧。
一、选择题（共15题）
1．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（ ）
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
2．在双缝干涉实验中，实验装置如图所示，图中①②③④⑤依次是是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏．调整实验装置中的双缝，使两狭缝间的距离增大，则在光屏上看到的条纹（ ）
A．条纹条数变少
B．条纹间距不变
C．条纹间距变大
D．条纹间距变小
3．下列说法不正确的的是( )
A．“隔墙有耳”是声波的衍射现象
B．靠近我们的汽车鸣笛时,我们听到的声音更“尖”,是因为汽车靠近我们时发出的声波频率会变高
C．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大
D．双缝干涉实验中,如增加双缝间的宽度,则条纹间距变小
4．2009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（ ）
B．
C． D．
5．如图所示为双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用单色光从左侧照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离减小
D．若换作白光照射，光屏上不出现条纹
6．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点到S1、S2的路程差恰为λ，现改用波长为400nm的紫光照射，则（ ）
A．P0和P都呈现亮条纹 B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹 D．P0和P都呈现暗条纹
7．如图所示是一种观察光的干涉现象的装置，称为劳埃德镜，图中M是一块普通平板玻璃制成的反射镜，单色缝光源S与镜面M平行（图中S只画成一个点），右面P是光屏。P上从最高处A到D之间是S发出的光能照射到的区域。图中带箭头的线段表示从S发出的几条特殊光线，则下列说法正确的是（ ）
A．光屏上AD间的区域内都可以观察到明暗相间的干涉条纹
B．光屏上只有AB间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
C．光屏上只有BC间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
D．光屏上只有CD间的区域内可以观察到明暗相间的干涉条纹
8．如图，两种平行单色光a、b从空气射入玻璃三棱镜，出射光为①和②，对这两束光
A．出射光①是a光
B．在该三棱镜中a光的传播速度比b光大
C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大
9．图1是研究光的干涉现象的装置示意图，在光屏P上观察到的图样如图2所示。为了增大条纹间的距离，下列做法正确的是（ ）
A．增大单色光的频率
B．增大双缝屏上的双缝间距
C．增大双缝屏到光屏的距离
D．增大单缝屏到双缝屏的距离
10．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
11．激光散斑测速是一种测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏的距离L以及相邻两条纹间距。如用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ）
A． B． C． D．
12．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．若b光为绿光，则c光可能为蓝光
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小
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，从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
13．下列说法中正确的是
A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象
B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
14．如图所示，半径为的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源向顶部发射一束由、两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角变大时，出射点的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当点高度降低为时只剩下光从顶部射出，下列判断正确的是（ ）
A．在此透光材料中光的传播速度小于光的传播速度
B．光从顶部射出时，无光反射回透光材料
C．此透光材料对光的折射率为
D．同一装置用、光做双缝干涉实验，光的干涉条纹较大
15．“牛顿环”又称“牛顿圈”，如图甲所示。牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面，其工作原理为“薄膜干涉”。可以用来判断透镜表面曲率半径和液体折射率等。把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示。它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关。以下分析正确的是
A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B．球冠的半径越大，圆环的间距越小
C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的
D．被检测的面必须是平的
二、填空题（共4题）
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，光屏上某点P到双缝的路程差为，如果用频率为的黄光照射双缝，该黄光的波长是________m；P点出现________（填“亮条纹”或“暗条纹”）；若保持双缝之间的距离以及双缝到屏的距离保持不变，将黄光换成波长为的红光，则光屏上条纹的宽度________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
18．如图是半圆形玻璃砖截面，A是半圆弧上一点，O是圆心，BC是直径。一束复色光沿AO方向入射，经BC折射后分成a、b两束，光束a与BC面的夹角为45°。光束b与BC面的夹角为30°，则光束a、b在玻璃砖中从A到O的传播时间之比为________，临界角的正弦值之比为________；当用a、b两束光分别照射同一缝干涉装置的双缝时，光束________形成的干涉条纹间距较大。
19．在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝。
(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小。屏上明暗相间的条纹间距______（选填“越大”或“越小”）；
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距______（选填“越大”或“越小”）；
(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的激光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相双缝间的条纹间距比用红色光做实验时______（选填“大”或“小”）。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为．则在这里出现的什么条纹？现改用波长为的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将如何变化？
21．如图所示，在双缝干涉实验中，若用的光照射，屏上点是中央亮条纹，屏上点为第二级亮条纹所在处．若换用的光照射时，屏上点处是什么情况？屏上点处又是什么情况？
22．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。
23．在白光照射下，双缝干涉图样的中央条纹为什么是白的？在其他各级亮条纹中，为什么红色条纹在外侧？
参考答案
1．B
【详解】
试题分析：通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误．
2．D
【详解】
根据
可知，使两狭缝间的距离d增大，则会使变小，即条纹间距变小，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
“隔墙有耳”是声波的衍射现象，选项A正确；靠近我们的汽车鸣笛时，我们听到的声音更“尖”，这叫做多普勒效应，而汽车靠近我们时发出的声波频率并没有变化，故B错误；光导纤维运用光的全反射，所以内芯的折射率大于外套的折射率．故C正确．双缝干涉实验中，条纹间距△x=λ，增加双缝宽度d，则条纹间距表小，D正确；此题选项不正确的选项，故选B.
4．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。
5．B
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大，选项A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，增大双缝到屏的距离，即L增大，干涉条纹间距增大，选项B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离增大，选项C错误；
D．换作白光照射，光屏上将出现条纹彩色条纹，选项D错误。
故选B。
6．B
【详解】
由题意可知
PS2－PS1＝λ＝λ′
故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，P变为暗条纹，P0仍为亮条纹。故选B。
7．C
【详解】
从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，图中BC的区域表示叠加的区域，这时，在屏幕上可以观察到明、暗相间的干涉条纹。
故选C。
8．C
【详解】
试题分析：由图可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，故a光的折射率大于b光的折射率，通过三棱镜右侧面后a光的偏折程度较大，则知出射光①是b光，故A错误．根据，分析知，在该三棱镜中a光的传播速度比b光小，故B错误．根据分析知，a光的临界角比b光的小，故C正确．a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，a光的波长小于b光，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距小；故D错误．故选C．
9．C
【详解】
A．增大单色光频率，则波长减小，根据公式可知，条纹间的距离减小，A不符合要求；
B．增大双缝屏上的双缝间距d，根据公式可知，条纹间的距离减小，B不符合要求；
C．增大双缝屏到光屏的距离L，根据公式可知，条纹间的距离增大，C符合要求；
D．根据公式可知，条纹间的距离与单缝屏到双缝屏的距离无关，D不符合要求。
故选C。
10．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。
11．B
【详解】
根据
又题意可知
整理得
故选B。
12．B
【详解】
A．a光经色散后偏折程度最大，若b光为绿光，a光应为蓝光，A错误；
B．干涉条纹的间距最小说明波长短，在同一介质中的折射率最大，而a光的折射率最大，B正确；
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的折射率依次减小，传播速度依次增大，C错误；
D．折射率越大越容易发生全反射，b光恰能发生全反射，c光的折射率比b光小，所以不能发生全反射，D错误。
故选B。
13．D
【详解】
A. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A错误；
B. 表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B错误；
C. 门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C错误；
D. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D正确．
故选D.
14．C
【详解】
A．由题意可知，当θ角增加到一定值时，b光发生了全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据可知，b光的折射率比a光大，根据可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度，选项A错误；
B．a光从顶部射出时，也有a光反射回透光材料之中，选项B错误；
C．由题意可知
可得
则
在 OPS中由正弦定理
解得
根据
可得
选项C正确；
D．因为b光的折射率较a光大，则b光的频率较大，波长较小，根据
可知，同一装置用a、b光做双缝干涉实验，b光的干涉条纹较小，选项D错误。
故选C。
15．C
【详解】
AB．设透镜的曲率半径为R，由暗条纹的条件和几何关系可知第k级暗条纹的半径
对上式求导得
为晶环间距
即圆环的间距大小与球冠半径大小有关且半径越大，圆环的间距越大，产生的干涉条纹各环的间距内疏外密。选项A、B错误；
CD．牛顿环实验不仅可以测平面还可以测球面。若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的，选项C正确，D错误。
故选C。
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． 暗条纹 变大
【详解】
[1]由
黄光的波长为；
[2]由于
P点是振动的减弱点，P点出现暗条纹。
[3]根据
在其他条件不变的情况下，随着波长的增大，条纹宽度变大。
18． a
【详解】
[1]光束a、b在玻璃砖中的折射率
，
由
，
可得
由光束a、b在玻璃砖中的折射率
，
解得光束a、b在玻璃砖中的速度之比
光束a、b在玻璃砖中从A到O的传播时间
，
则光束a、b在玻璃砖中从A到O的传播时间之比为
[2]由光束a、b在玻璃砖中的临界角的正弦值为
，
所以光束a、b在玻璃砖中的临界角的正弦值之比为
[3]由，可知
根据可知，a的干涉条纹间距较大。
19．越大 越大 小
【详解】
(1)[1]根据双缝干涉的条纹间距公式，条纹间距与双缝的间隙d成反比；故保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距越大。
(2)[2]根据双缝干涉的条纹间距公式，条纹间距与光屏到缝的距离成正比；故保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距越大。
(3)[3]根据双缝干涉的条纹间距公式，条纹间距与光波长成正比；蓝光波长小于红光波长，故用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验的小。
20．暗条纹，条纹间距变宽
【详解】
根据路程差
故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹
根据知，改用波长为的激光，则波长变大，条纹间距变宽．
21．亮条纹 第三级暗条纹
【详解】
从双缝到屏上O点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零．所以O点仍然是亮条纹；
从双缝到屏上A点的路程差：
，
用波长为的光照射时为第二级亮条纹，即
，
代入数据得
，
这个路程差是的2.5倍，即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹，由于
解得
，
当时为第一级暗条纹，所以当时应为第三级暗条纹．
22．（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
23．
如图所示
自双缝、透射的光到达O点的距离总相等，则各种颜色的光在O点都被加强，故O点作为中央亮纹是白色的，自双缝出射的光到达 P点，其路程差为某一色光波长的整数倍时，P点就为这种色光的颜色，由于红光的波长最长，根据条纹间距
知红条纹间距最大，则红色在最外侧。