4.3光的干涉 自主提升过关练（word解析版）

4.3光的干涉 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．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
2．把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示。这时可以看到明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是（　　）
A．干涉条纹是光在空气劈尖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上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹逆向劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
3．利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图（a）所示，现使透明标准板M和待检工件间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处和对应于A和B处，下列判断中正确的是（　　）
A．的上表面A处向上凸起
B．的上表面处向下凹陷
C．若减少薄片的厚度，则干涉条纹间距会减小
D．条纹的点对应处的薄膜厚度相同
4．如图所示是一种自行车塑料尾灯的截面图，这种尾灯中并没有灯泡，夜间行驶时，后方来的汽车灯光照到这种尾灯上时，尾灯就变得十分明亮，引人注目，这种灯的原理是利用了（　　）
A．光的全反射 B．光的折射 C．光的色散 D．光的干涉
5．图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　）
A．增大双缝与测量头间的距离
B．减小单缝与双缝间的距离
C．增大透镜与单缝间的距离
D．减小单缝与光源间的距离
6．从点光源L发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板P上，板上开有两条靠得近的平行狭缝、，如图所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则（　　）
A．干涉条纹是黑白的，O点是亮点
B．干涉条纹是黑白的，O点是暗点
C．干涉条纹是彩色的，O点是亮点
D．干涉条纹是彩色的，O点是暗点
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，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线。则（　　）
A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线b首先消失
D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
9．物理学原理在现代科技中有许多重要应用，可以利用波的干涉给飞机降落进行导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为和的无线电波，飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（　　）
A．两种无线电波的波速不同
B．导航的原理为两种波之间的干涉
C．跑道区域始终是两种电波各自的振动加强区
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
10．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
11．如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光。透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹。O是两单色光中央亮条纹的中心位置，P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置。反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M和N位置出射，则（　　）
A．λ1<λ2，M是波长为λ1的光出射位置 B．λ1<λ2，N是波长为λ1的光出射位置
C．λ1>λ2，M是波长为λ1的光出射位置 D．λ1>λ2，N是波长为λ1的光出射位置
12．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．
13．如图所示，、为两束不同频率的单色光，以的入射角射到玻璃砖的上表面，直线与玻璃砖垂直且与其上表面交于点，入射点A、到点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，光的传播速度大于光的传播速度
B．玻璃对光的折射率小于光的折射率
C．同时增大入射角，则光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距比光的相邻亮条纹间距宽
14．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
15．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．取下滤光片，光屏上将只见到白光
B．若光屏与双缝间距增大，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大
C．若将双缝间的距离增大，光屏上相邻两条亮纹中心的距离减小
D．测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为
二、解答题
16．一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为处的光屏上，测得1至5条亮纹间的距离为已知所用的双缝间距离为。
（1）求这种单色光的波长；
（2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？
17．如图所示为杨氏双缝干涉实验装置，光源S为单色光源，发出的光波长为，单缝A的中心位于双缝B和C的垂直平分线上，B与C相距d，单缝与双缝相距r，接收屏P与双缝相距R，。
(1)求接收屏上的干涉条纹的间距；
(2)设单缝A的宽度b可调，问b增大为多少时干涉条纹恰好第一次消失？
(3)接(2)问，条纹恰好消失时，固定A的宽度b，为了使干涉条纹再次出现，试问d、r、R三个参量中应调节哪些量？
参考答案
1．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。
2．A
【详解】
A．是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，条纹间距都相等，故A正确；
B．条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
C．条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C错误；
D．薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
AB．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，条纹的cd点在直条纹处，故cd点对应处的薄膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知A处凹陷，B处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知B处凸起，故AB错误；
C．当减少薄片的厚度，即减小空气薄层的宽度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会增大，故C错误；
D．由图可知，条纹间距相等，则条纹的cd点对应处的薄膜厚度也相同，故D正确。
故选D。
4．A
【详解】
由图可知，自行车的尾灯是利用了全反射的原理，使光线发生了偏折，故A正确，BCD错误。
故选A.
5．A
【详解】
根据双缝干涉条纹间距计算公式
想要增大条纹间距，可以增大双缝到测量头的距离，也可以减小双缝间的距离，故BCD错误A正确。
故选A。
6．C
【详解】
白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹.由题意知
即路程差等于零，在O点振动加强，形成亮点.所以C正确，A、B、D错误。
故选C。
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】
A．由题图可知，a光偏折程度较大，折射率较大，由
可知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，A错误；
B．a光的折射率较大，频率较高，由
可知，在真空中，a光的波长小于b光的波长，B错误；
C．由
可知，a光的临界角C较小，若θ角逐渐变大，a光先发生全反射而消失，C错误；
D．由
可知，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，由于a光波长较小，故a光的干涉条纹间距较小，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．两种无线电波的波速相同，均为光速，故A错误；
B．由于无线电波以光速传播，根据知，波长不同，频率不同，所以两种无线电波之间不会发生干涉，故B错误。
C．因为跑道区到两波源距离相等，路程差为零，跑道区域始终是两种电波各自的振动加强区，故C正确；
D．空间中某点加强与减弱取决于到两波源的距离差为半波长的奇、偶数倍。所以两种电波的波峰与波峰叠加最强分布是固定的，而且λ1≠λ2，所以无线电波各自在空间的强弱分布不重合，不过中垂线都是加强点，故D错误。
故选C。
10．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。
11．D
【分析】
本题考查折射定律以及双缝干涉实验。
【详解】
由双缝干涉条纹间距的公式
可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知
反射光经过三棱镜后分成两束色光，由图可知M光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越大的色光折射角越大，由于
则
所以N是波长为λ1的光出射位置，故D正确，ABC错误。
故选D。
12．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。
13．BD
【详解】
A．在真空中，光的传播速度都相同，所以光的传播速度等于光的传播速度，则A错误；
B．由几何关系可知，光的折射角比b光的折射角大，根据
则玻璃对光的折射率小于光的折射率，所以B正确；
C．玻璃的两个表面平行，无论怎么改变入射角，根据光路可逆性可知，两束光都不会发生全反射，所以C错误；
D．光的折射率小，频率小，波长较长，由公式
可知，对同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距比光的相邻亮条纹间距宽，所以D正确；
故选BD。
14．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。
15．BC
【详解】
A．取下滤光片，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故A错误；
B．根据知，将光屏与双缝间距增大，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大，故B正确；
C．根据知，将双缝的距离增大，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离减小，故C正确；
D．测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为，故D错误；
故选BC。
16．（1）；（2）
【详解】
(1)条纹间距
因
代入数据解得单色光的波长
(2)因
那么光在增透膜中的波长
增透膜的厚度至少为
17．(1)；(2)；(3)增大r或减小d
【详解】
(1)干涉条纹间距；
(2)从单缝A出来的光可以看成由一系列连接的、彼此独立的、非相干的线光源组成.这样，各线光源产生的干涉条纹将彼此错开，在接收屏P上看到的将是这些干涉条纹叠加的结果.为了研究问题的方便，我们只画出了半个单缝的各线光源产生的干涉条纹，如图所示.单缝中央的线光源产生的干涉条纹为①，单缝边缘的线光源产生的干涉条纹为④，其中①和④刚好错开了半个条纹的距离，各线光源产生的干涉条纹叠加后的结果为⑤，干涉条纹恰好第一次消失.
可见，当单缝中央的线光源在接收屏上某个位置产生亮（暗）条纹时，单缝边缘的线光源在接收屏上该位置产生暗（亮）条纹.则单缝边缘的线光源到达双缝B和C时产生的光程差等于，如图所示
在上取点D，使，则有
得
(3)要使干涉条纹再次出现应使，即增大r或减小d。