4.3光的干涉 学科素养提升练（word版含答案）

4.3光的干涉 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．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
2．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，只进行一步操作，下列可以采取的方法是（　　）
A．换用紫色的滤光片 B．换用双缝间距更大的双缝片
C．使光源离双缝距离近一些 D．使光屏离双缝距离远一些
3．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．
4．小朋友在公园玩耍时，用吸管分别蘸取水和肥皂液吹泡泡，用肥皂液能吹出一个更大的肥皂泡，对肥皂泡的观察和研究正确的是（　　）
A．肥皂泡呈现的彩色条纹是光的衍射现象
B．肥皂泡呈现的彩色条纹之间是不等间距的
C．肥皂泡呈现的彩色条纹沿竖直方向平行分布
D．肥皂泡内的气体压强比外部气体的压强小
5．一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光a和b，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．在玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
B．在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光大
C．两束光射入玻璃砖后频率变小
D．用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的干涉条纹比b光更密
6．在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次增到最亮，则（　　）
A．出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强
B．出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱
C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加
D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ
7．下列说法不正确的是（　　）
A．光纤通信是利用了光的全反射原理
B．狭义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都相同的
C．全息照相应用了光的干涉原理，同时还要应用激光进行全息照相。
D．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，如果入射角逐渐增大，水面上首先消失的是绿光
8．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
9．某小区水下景观灯可视为点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心区域有a光、b光射出，II区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（　　）
A．水对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在水中，a光的速度小于b光的速度
C．在真空中，a光的频率大于b光的频率
D．用相同的装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大
10．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
11．雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹，设水滴是球形的，图中的圆代表经过水滴球心的截面，入射光线在此截面的平面内。、代表两条不同颜色的出射光线，关于光和光（　　）
A．水滴对光的折射率小于对光的折射率
B．光在水滴中的传播速度大于光在水滴中的传播速度
C．用同一个双缝干涉实验装置做实验中，光相邻的亮条纹间距小于光相邻的亮条纹间距
D．光在真空中传播的波长比在水滴中传播的波长短
12．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
13．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
14．如图所示是1834年爱尔兰物理学家劳埃德观察到光的干涉现象的原理图。线光源S发出波长为600nm的光有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉，劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，则（　　）
A．若改为紫光照射，条纹间距会增大
B．相邻的两条明条纹间距约为5.7×10-4m
C．屏D上出现干涉亮条纹的条数约为13条
D．屏D上出现干涉条纹的区域长度约为6.3×10-3m
15．一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三种色光中，a光的频率最大
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，从某一介质中射入空气，b光恰能发生全反射，则a光也一定能发生全反射
二、解答题
16．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。
17．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，将装置放入折射率为的某种油中来进行干涉实验，测得双缝间距离，双缝到屏的距离，已知氦氖激光器发出的红光在空气中的波长为，问这时屏上的条纹间距是多少？
参考答案
1．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。
2．D
【详解】
A．紫光的波长小于黄光，根据
可知，换用紫色的滤光片，干涉条纹的间距变窄，选项A错误；
B．根据
可知，换用双缝间距d更大的双缝片，干涉条纹的间距变窄，选项B错误；
C．使光源离双缝距离近一些，对条纹间距无影响，选项C错误；
D．根据
可知，使光屏离双缝距离l远一些，则干涉条纹的间距变宽，选项D正确；
故选D。
3．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。
4．B
【详解】
A．肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，A错误；
BC．该干涉叫做等厚干涉，一条条纹对应某一个厚度，肥皂泡在重力作用下，液体向下流动，上面越来越薄，对于某个“厚度”来讲，它就在不断下移，对应条纹也下移。薄膜厚度沿竖直方向上高处薄，低处厚，等高处的厚度基本相等。而薄膜干涉的特点是相等厚度的薄膜处一定位于同一个条纹上，所以可知肥皂泡的表面上分布的彩色条纹是水平分布的，C错误B正确；
D．肥皂泡内的气体压强比外部气体压强大， D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．依题意，单色光a的偏折程度大于单色光b的偏折程度，即
根据
可知在玻璃砖中，a光的传播速度比b光小，故A错误；
B．根据
可知在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光小，故B错误；
C．两束光射入玻璃砖后频率保持不变，故C错误；
D．根据
可知用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的相邻明条纹间距小于b光的，所以a光的干涉条纹比b光更密，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
AB．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，A错误，B正确；
CD．温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，由干涉原理可知，当路程差（即薄膜厚度的2倍）等于半波长的偶数倍，出现亮条纹，知路程差减小为λ，则A的高度增加，CD错误。
故选B。
7．B
【详解】
A．光纤通信是利用了光的全反射原理，故A正确，但不符合题意。
B．狭义相对性原理认为，在任何惯性参考系中，物理规律都相同，故B错误。
C．全息照相应用了光的干涉原理，同时还要应用激光进行全息照相，故C正确，但不符合题意。
D．由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故D正确，但不符合题意。
故选B。
8．D
【详解】
ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
AC．由题意，a光全反射临界角大于b光，故折射率na hb，AC错误；
B．根据折射率与速度的关系，即有
又
na 故水中va>vb，B错误；
D．双缝干涉时，条纹间距为
故，D正确。
故选D。
10．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。
11．C
【详解】
A．白光L进入水滴时，a、b两光的入射角相等，而折射角不等，且a光的折射角较小，根据折射率定义式
可知水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，故A错误；
B．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率，根据光速与折射率关系
分析知道a光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度，故B错误；
C．折射率越大的光波长越短，即知a光波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式
可知a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距，故C正确；
D．设光在真空中的波长为，在水滴中波长为λ，频率为f，根据
因为
所以
即光在真空中传播的波长比在水滴中传播的波长，故D错误。
故选C。
12．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。
13．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。
14．BD
【详解】
A．根据
若改为紫光照射，波长变小，条纹间距会减小，A错误；
BC．屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，作出反射光的范围如图所示
根据相似三角形的几何关系得，区域中的最高点到镜面所在平面的距离为，有
解得
区域中的最低点到镜面所在平面的距离为，有
解得
区域的宽度为
条纹宽度为
亮条纹的数目为
B正确；C错误；
D．屏D上出现干涉条纹的区域长度为
D正确。
故选BD。
15．AD
【详解】
A．a光经色散后偏折程度最大，说明a光折射率最大，频率最大，A正确；
B．a频率最大，波长最短，干涉条纹间距最小，B错误；
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的折射率依次减小，由
知三者传播速度依次增大，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，a光的折射率比b光大，由
知a临界角更大些，所以能发生全反射，D正确。
故选AD。
16．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。
17．
【详解】
设光在这种油中的波长为，由
解得
而光的频率与介质无关，则有
又因
联立以上各式解得
则实验中干涉条纹间距为