选修3-4 13.3 光的干涉 同步练习(word含答案)

选修3-4 13.3 光的干涉 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 双缝干涉中如果光源是白光，则干涉图样是彩色条纹，中央为
A. 白色 B. 红色 C. 紫色 D. 彩色
2. 如图所示的双缝干涉实验，用黄光照射单缝 时，在光屏 上观察到干涉条纹。要得到相邻千涉条纹间距更大的干涉图样，可以
A. 增大 与 的间距 B. 将黄光换为红光
C. 将黄光换为紫光 D. 减小双缝屏到光屏的距离
3. 在双缝干涉实验中，图甲是用绿光进行实验时，屏上观察到的条纹情况， 处为中央亮条纹，图乙是换用另一种颜色的单色光进行实验时，屏上观察到的条纹情况， 处仍为中央亮条纹，则
A. 图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B. 图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C. 图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D. 图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
4. 某次实验中，测得第一级亮条纹和第三级亮条纹中心相距 ，若双缝间距为 ，双缝到屏的距离为 ，则光波的波长为
A. B. C. D.
5. 用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是
A. 狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成两个振动情况总是相同的光源
B. 若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C. 屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的 倍时，该点处一定是亮条纹
D. 双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
6. 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
7. 某同学用如图所示的实验装置观察光的干涉现象。他使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。若要增加从目镜中观察到的条纹个数，以下措施可行的是
A. 增大单缝到双缝的距离 B. 换用间距更大的双缝
C. 换用更长的遮光筒 D. 换用红色的滤光片
8. 物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。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λ和λ的无线电波。飞机降落过程中，当接收到λ和λ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. 天线发出的两种无线电波必须一样强
B. 导航利用了λ与λ两种无线电波之间的干涉
C. 两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D. 两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
9. 用一束单色光做杨氏双缝干涉实验，经双缝后光照射到光屏上，可观察到的图象是下图中的
A. B.
C. D.
10. 在双缝干涉实验中，双缝到光屏上 点的距离之差为 ，若分别用频率为 和 的单色光垂直照射双缝，则 点出现明、暗条纹的情况是
A. 用单色光 和 分别照射时，均出现明条纹
B. 用单色光 和 分别照射时，均出现暗条纹
C. 用单色光 照射时出现明条纹，单色光 照射时出现暗条纹
D. 用单色光 照射时出现暗条纹，单色光 照射时出现明条纹
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 在研究光的衍射实验时，当保持狭缝到光屏的距离不变，屏上明暗相间的条纹间距随缝宽的减小而 。
12. 如图所示，在双缝干涉中，若用 的光照射，屏上 为中央亮条纹，屏上 为第二级亮条纹所在处。若换用 的光照射时，屏上 处为 条纹（填“亮’’或“暗’’）， 处为第 级 （填“亮’’或“暗’’）条纹。
13. 用频率 的单色光做双缝干涉实验．光屏上到双缝距离相等的那些位置出现 条纹；光屏上到双缝距离之差为 处将出现 条纹．
14. 激光散斑测速是一种崭新的测速技术，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 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 、双缝到屏之距离 以及相邻两条亮纹间距 。若所用激光波长为 ，则该实验确定物体运动速度的表达式是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如图所示为“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝 和 间距为 ，双缝到屏的距离为 ，波长为 的单色平行光垂直入射到双缝 和 上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线 上方第一条亮纹中心位置在 处，第三条亮纹中心位置在 处，现有 号、 号虫子分别从 和 同时出发，以相同速度沿垂直屏的方向飞行， 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 ， 号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到 ，假定两只虫子爬行速度均为 ，则两只虫子运动的时间差为多少
16. 洛埃镜实验是历史上用来证实光存在干涉现象，从而明确光具有波动性的著名实验之一。该实验的原理简单，既可观测干涉条纹，又可验证半波损失。
（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示， 为单色光源， 为一平面镜。试用平面镜成像作图法画出 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。
（2）设光源 到平面镜的距离和到光屏的距离分别为 和 ，光的波长为 ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 的表达式。
17. 在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为 ，测得双缝到光屏的距离为 ，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为 。则：
（1）此红光的频率为多少 它在真空中的波长为多少
（2）假如把整个装置放入折射率为 的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少
答案
第一部分
1. A
2. B
【解析】在双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的间距 ，由公式可得，相邻干涉条纹间距 与波长 、双缝屏和光屏之间的距离 成正比，与双缝间的距离 成反比，故要增大相邻干涉条纹间距 ，应减小双缝间的距离 ，增大双缝屏到光屏的距离 或增大光的波长 ，故B正确，A 、C 、D错误。
3. A
【解析】同一实验装置，， 不变，由 可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离 与 成正比。图乙中条纹间距比图甲中的大，所以图乙所对应光的波长较长，可知图乙可能是用红光实验产生的条纹而不是紫光，故A正确，B、C、D错误。
4. B
【解析】，，，根据公式 ，有 。
5. A
【解析】狭缝的作用是形成线光源，使得入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源，故A正确；若入射光是白光，则像屏上产生的条纹是彩色的干涉条纹，故B错误；像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的 倍时，该点是振动减弱点，该处一定是暗条纹，故C错误；干涉条纹是等间距的，相邻的两条亮条纹或相邻的两条暗条纹间距相等，故D错误。
6. D
7. B
【解析】若要增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距 ，根据可知 ，增大单缝到双缝的距离对条纹间距无影响；换用间距更大的双缝可减小条纹间距；换用更长的遮光筒可增大条纹间距；红光的波长大于绿光，则换用红色的滤光片条纹间距变大。
故选B。
8. C
【解析】【分析】当两波的频率相同，可以发生干涉，两波源连线的中垂线上的点到两波源的路程差为零，都是加强点。
【解析】解：、干涉要求两波源的频率相同，而强度没有要求，故错误。
、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，故错误。
、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λλ，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，故正确，错误。
故选：。
【点评】解决本题的关键知道干涉的条件，知道当飞机沿两波源中垂线降落时，路程差为零，为振动加强点，接收到的信号最强。
9. D
10. C
【解析】单色光 的波长：
单色光 的波长：
因 点到双缝的距离之差
所以用单色光 照射时 处出现亮纹。
所以用单色光 照射时 处出现暗纹，故选项C正确。
第二部分
11. 增大
12. 亮；三；暗。
【解析】双缝到 点的路程差为零，换用 的光照射时，屏上 处仍是亮条纹。，解得 ，即路程差等于两个半波长，所以 处是第三级暗条纹。
13. 明；暗
【解析】光屏上到双缝距离相等，比值 ，是偶数，故是明条纹；单色光的波长 ，则 是奇数，故是暗条纹
14.
第三部分
15.
【解析】相邻亮条纹的间距为
、 的间距为
、 的间距为
号虫子爬行的时间为
号虫子爬行的时间为
两只虫子飞行的时间相同，因此两只虫子运动的时间差为 。
16. （1）
【解析】根据对称性作出光源 在平面镜中所成的像 。连接平面镜的最左端和光源，即最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像 ，并延长交光屏于一点，该点为反射光线所能到达光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像 并沿长，即可找到反射光线所能到达光屏的最下端，故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示。
（2）
【解析】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，该干涉现象可以看成双缝干涉，所以 、 之间的距离为 ，而光源 到光屏的距离可以看成双孔屏到光屏距离的 ，根据 可知，因为 ，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 。
17. （1） ；
【解析】根据题意知相邻明条纹的间距
又因为
则红光在真空中的波长
红光的频率
（2）
【解析】红光在水中传播的速度
在水中的波长
则屏上相邻明条纹的间距
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