4.3光的干涉 同步训练（Word版含答案）

4.3光的干涉
一、选择题（共15题）
1．1834年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示。水平放置的平面镜MN左上方有一点光源S，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够长的光屏，平面镜所在水平线与光屏的交点为P，下列说法正确的是（　　）
A．光屏上可以看到干涉条纹
B．光屏上可以看到衍射条纹
C．光屏上P处呈现亮条纹
D．光屏上P处呈现暗条纹
2．如图是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长实验示意图。图中，单缝到双缝的距离为L1，双缝到墙壁的距离为L2，双缝间距为d，墙壁上的干涉图样及尺寸如图，则该单色光的波长为（　　）
A． B． C． D．
3．在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离稍为加大，其他条件不变，则干涉条纹将
A．变密 B．变疏 C．不变 D．消失
4．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，在屏上观察到如图乙所示的条纹。他改变的实验条件可能是（　　）
A．减小双缝之间的距离
B．增大光源与双缝的距离
C．减小双缝到光屏间的距离
D．换用频率更高的单色光源
5．竖直放置的铁丝框中的肥皂膜，在太阳光的照射下会形成（　　）
A．黑白相间的水平干涉条纹 B．黑白相间的竖直干涉条纹
C．彩色水平干涉条纹 D．彩色竖直干涉条纹
6．如图所示，某同学得到了红光的双缝干涉图样，若要增大相邻亮条纹之间的距离，下列做法中正确的是（　　）
A．改用蓝色滤光片 B．增大双缝间的距离
C．增大屏到双缝的距离 D．增大红光的强度
7．如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是（　　）
A．干涉现象是凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．形成的干涉条纹是不等间距的
D．若将该装置放到真空中观察，就无法看到牛顿环
8．如图所示，两种单色光组成的复合光沿方向射向半圆形玻璃砖（O为圆心），反射光线沿方向，折射光线沿方向，折射光线只有单色光b，则下列说法正确的是（　　）
A．单色光a比b的频率高 B．反射光线方向只有单色光a
C．单色光a在玻璃砖中传播速度比b快 D．经同一干涉装置得到a光的干涉条纹间距比b光大
9．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率小于b光的频率
B．出射光束a、b一定相互平行
C．a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
10．如图所示,在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则（ ）
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置不变
C．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置略上移
D．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置略下移
11．如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（　　）
A．条纹方向与AB边平行
B．条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹问距越大
C．减小薄片的厚度，条纹间距变小
D．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小
12．下列说法中正确的是（　　）
A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下呈现各种不同颜色，这是光的干涉形成的现象
B．光学镜头上镀有一层增透膜可以增强透射光的强度，这是利用光的衍射原理
C．雨后空中出现的彩虹，这主要是由于光的干涉形成的现象
D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，这是利用光的衍射现象
二、多选题
13．光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一透明板压在另一透明板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．单色光a的波长比单色光b的波长大
B．单色光a的波长比单色光b的波长小
C．同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大
D．同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率小
14．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝和与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝和的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。如果将入射的绿光换成红光，则屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是（　　）
A．O点处是红光的暗条纹
B．O点处是红光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．红光的第一条亮条纹在P点的下方
15．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，构成空气尖劈，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．干涉条纹的产生是由于光在空气尖劈膜的上下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由于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，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
三、填空题
16．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率__________，振动方向___________，具有恒定的________。激光散斑测速应用了光的干涉原理，二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，已知二次曝光时间间隔为△t，双缝到屏的距离为L，相邻两条纹间距为△x，激光波长为λ，则运动物体的速度表达式为_____。
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．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，用波长为5.30×10－7m的激光，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m．则在这里出现的应是__________（填“明条纹”或“暗条纹”）．
19．两束单色光A、B垂直射入同一长方体玻璃砖的上表面，单色光A比单色光B先到达玻璃砖的下表面。则玻璃砖对单色光_______。 （选填“A”或“B” ）的折射率较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到单色光__________（选填“A”或“ B”）产生的条纹间距较大。
四、解答题
20．用单色红光做杨氏双缝干涉实验，在光屏上会出现明暗相间的条纹。
(1)请画出光波通过狭缝后传播的示意图，并解释为什么屏上会出现明暗相间的条纹。
(2)若用蓝光代替红光，干涉条纹的间距会发生什么变化？为什么？
21．为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面涂上一层折射率n=1.25的增透膜．设入射光在真空中的波长=700 nm，为使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度应是多少
22．科学研究中常用光的干涉法来测量物体的微小形变。如图所示，在研究材料A的热膨胀特性时，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜。现用波长为的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，当温度为时，第1次在B板上方观察到最暗；随着温度的升高，B板的亮度发生周期性变化，当温度升高到时，亮度第5次回到最暗。温度由升高到的过程中，求A升高的高度h。
23．如图所示，在静止海面上航行的船，从距海面高为l的天线上发射电磁波，岸上距海面高为h的天线接收电磁波，当船行到距离岸为L的某一位置时，电磁波消失了，若电磁波在空中传播，经海面反射，反向时相位改变，试回答下列问题：
(1)说明产生这种现象的原因；
(2)若L比h和l大得多，引起这种现象时，L、h、l、之间应满足什么关系？
(3)若，，，电磁波消失，那么再近或再远一点的距离是多少时，也会引起这种现象？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
AB．光源S直接照射到光屏上的光和通过平面镜反射的光在光屏上相遇，发生干涉，呈现干涉条纹，故A正确，B错误；
CD．因反射光线不能照射到P点，故P点不会有干涉条纹，故CD错误。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
由图可知干涉条纹间距为
解得该单色光的波长为
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
根据公式，若两缝之间的距离稍为加大，即d变大，则△x变窄，即干涉条纹变密，故A正确，BCD错误．故选A．
【点睛】
此题考查条纹的间距公式的应用，注意影响条纹间距的因素．
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
AC．双缝干涉两相邻亮条纹的间距为
由题意可知，条纹间距变大，可能是减小双缝之间的距离d，可能是增大双缝到光屏间的距离L，A正确，C错误；
B．条纹间距与光源与双缝的距离无必然关系，B错误；
D．由
可知，换用频率更高的单色光源，波长变短，条纹间距变小，D错误。
故选A。
5．C
【解析】
【分析】
薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹．
【详解】
太阳光照射肥皂膜，因为太阳光是复色光，在膜的前后表面反射光在前表面叠加发生干涉，形成彩色水平干涉条纹．故C正确，A、B、D错误．
故选C．
【点睛】
本题考查了薄膜干涉的原理和现象，抓住薄膜干涉的形成原因：前后两表面反射的光发生干涉，是考试的重点．
6．C
【解析】
【详解】
根据条纹间距表达式
可知
A．改用蓝色滤光片，则波长变小，则相邻亮条纹之间的距离减小，选项A错误；
B．增大双缝间的距离，则相邻亮条纹之间的距离减小，选项B错误；
C．增大屏到双缝的距离，则相邻亮条纹之间的距离变大，选项C正确；
D．增大红光的强度对条纹间距无影响，选项D错误。
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
AB．凸透镜下表面和玻璃平面之间形成空气薄膜，干涉现象是凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成，AB错误；
C．凸透镜表面是曲面，导致空气薄膜不均匀变化，因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹，所以干涉条纹间距不相等，为内疏外密的同心圆环状条纹，C正确；
D．若将该装置放到真空中观察，根据干涉原理可知仍然可以看到牛顿环，D错误。
故选C。
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．沿着OB方向的是a、b的反射光，所以沿OB方向的光是复合光，a光发生了全反射，由
可得a光的折射率比b光的折射率大，则单色光a比b的频率高，故A正确，B错误；
C．由
可得单色光a在玻璃砖中传播速度比b慢，故C错误；
D．由
可得a光的波长比b光的波长小，由
可得经同一干涉装置得到a光的干涉条纹间距比b光小，故D错误。
故选A。
9．B
【解析】
【详解】
A．作出光路图如图所示：
可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，A错误；
B．因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，B正确。
C．因为a光的折射率较大，根据，则知a光的临界角小，C错误；
D．a光的频率较大，则波长较小，根据干涉条纹间距公式知，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，D错误。
故选B。
10．D
【解析】
【详解】
在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差任等于0．SS1＜SS2，SS1+S1P=SS2+S2P那么S1P＞S2P，中央亮纹P的位置略向下移，ABC错误D正确．
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．薄膜干涉的光程差（d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；
B．因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；
C．减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；
D．将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确。
故选D。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下，油膜上下表面形成两列频率相同的光发生干涉，因为不同颜色的光波长不同，导致条纹间距不同，则呈现各种不同颜色，A正确；
B．光学镜头上的增透膜的厚度等于绿光在该介质中波长的 ，绿光被膜的两个表面反射后发生干涉，相互抵消，增加了绿光的透射强度，这是光的干涉现象，B错误；
C．夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象，C错误；
D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，是空气薄膜的两个表面反射的两列光发生干涉出现彩色条纹，这是薄膜干涉现象，D错误。
故选A。
13．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．波长越长，条纹间距越大，由题图乙可知，单色光a的波长比单色光b的波长小，故A错误，B正确；
CD．同种介质对波长小的光的折射率大，故C正确，D错误。
故选BC。
14．BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．因为O点与双缝间的路程差等于0，故该点出现明条纹。故A错误，B正确；
CD．根据双缝干涉条纹的间距公式知，因为红光的波长大于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，故C正确，D错误。
故选BC。
15．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，故A正确，B错误；
C．根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖方向移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确；
D．因相干光是反射光；故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D错误。
故选AC。
16． 相同 相同 相位差
【解析】
【详解】
[1][2][3]．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率相同，振动方向相同，具有恒定的相位差。
[4]．根据条纹间距表达式
可得双缝间距
由于待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，即：
可得
17． 暗条纹 变大
【解析】
【分析】
【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．暗条纹
【解析】
【分析】
【详解】
波长为5.30×10-7m，路程差7.95×10-7m=3×(0.5×5.30×10-7)m，为半波长的奇数倍，故为暗条纹。
19． B A
【解析】
【详解】
[1]单色光A比单色光B先到达玻璃砖的下表面，则单色光A在玻璃砖中的传播速度较大，由
可知，玻璃砖对单色光A的折射率较小,对单色光B的折射率较大；
[2]玻璃砖对单色光A的折射率较小,单色光A的频率较小，由
c=λf
可知，单色光A的波长较长，双缝干涉条纹间距
用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，单色光A产生的条纹间距较大。
20．(1)光路见解析；当双缝到干涉屏上某点的路程差是波长的整数倍时，光屏上出现亮条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，光屏上出现暗条纹。(2)变小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)画出光波通过狭缝后传播的示意图如图；
当双缝到干涉屏上某点的路程差是波长的整数倍时，光屏上出现亮条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，光屏上出现暗条纹。
(2)蓝光的波长小于红光，根据
可知，若用蓝光代替红光，干涉条纹的间距会变小。
21．140 nm
【解析】
【详解】
为了使玻璃表面的反射光最大限度地被减弱，要求在玻璃表面所涂的增透膜的厚度，恰好满足从薄膜前后两个表面反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，其最小厚度应为光在薄膜中波长的．
设该光在真空中的波长为，频率为，则
n=
λ=m=5.6×10–7 m
增透膜的最小厚度
d=λ=1.4×10–7 m=140 nm
22．
【解析】
【详解】
B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，当光程差（即空气膜厚度的2倍）等于半波长的奇数倍时出现暗条纹。当温度为时第1次在B板上方观察到最暗，当温度升高到时第5次观察到最暗，则
解得A升高的高度为
23．(1)见解析；(2)；(3)L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象
【解析】
【分析】
【详解】
(1)以由B发出的电磁波经空中直接传播给A和经海面反射，再传播到A，这两列波长相同的电磁波在A相遇叠加，产生干涉现象，若相遇时相位相反，则电磁波消失。
(2)设，则
设
则
因为L较h、l大得多
解得
由于经海面的电磁波相位改变，因此到A相遇，相位相反，振动减弱的条件应是
(3)把已知条件代入上式得
则
远处时取，得
近处时取，得
即L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象。
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