4.3 光的干涉 同步练习（word版含答案）

4.3、光的干涉
一、选择题（共16题）
1．某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是（　　）
A．单缝S太窄 B．单缝S太宽
C．S到和距离不相等 D．阳光不能作为光源
2．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
3．一个半径较大的透明玻璃球体，截去其下面的一部分，然后将这一部分放在标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，从上往下看到的是（ ）
A．一片黑暗
B．只能看到同颜色的平行的反射光
C．环形的明暗相间的干涉条纹
D．平行的明暗相间的干涉条纹
4．根据你学过的干涉原理，判断下列说法中正确的是（　　）
A．在真空中传播速度相等的两束光可以发生干涉现象
B．在双缝干涉实验中，用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现等间距的彩色条纹
C．其他条件不变的情况下，双缝的间距越大，光屏上产生的干涉条纹间距越小
D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，则干涉条纹与原来一样，只是亮度减半
5．下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是( )
A．雨后的彩虹
B．水面上的油膜在阳光照射下呈彩色
C．透过昆虫的翅膀看阳光呈显彩色
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮
6．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（ ）
A．2.06×10－7m B．2.06×10－4m C．1.68×10－4m D．1.68×10－3m
7．在玻璃中有一个截面为三角形的柱状真空空腔，a, b两束单色光以同样的入射角由玻璃射入空腔，部分光路如图，下列说法正确的是（）
A．若增大b光在空腔内先消失
B．若改变，a光通过空腔的时间一定比b光短
C．在同一双缝干涉装置的干涉条纹a光较宽
D．若将两个相同的小球分别涂上a、b两种颜色放在同样深度的水中，在水面上看涂a颜色的小球较浅
8．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图丙为换用另一种颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法中正确的是（　　）
A．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图丙可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图丙可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
9．肥皂膜的干涉条纹如图所示，水平排列的条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　）
A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为斥力
B．条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜的厚度由上向下均匀增加
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄缓慢向上转动90°，条纹将会变为竖直排列
10．甲、乙两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样如图、所示，图中有一半圆玻璃砖，O是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点，折射角为。则下列说法正确的是（　　）
A．乙光以入射时一定发生全反射
B．甲光的频率比乙光的频率小
C．甲光在玻璃砖中的临界角满足
D．若绕点逆时针旋转玻璃砖，上一定能接收到甲光
11．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为，如果用频率为的单色光照射双缝，则（　　）
A．单色光的波长是；P点出现暗条纹
B．单色光的波长是；P点出现亮条纹
C．单色光的波长是；P点出现暗条纹
D．单色光的波长是；P点出现亮条纹
12．如图所示，两束单色光 a、b 分别照射到玻璃三棱镜 AC 面上，穿过三棱镜后垂直 AB 射出，a 光和 b 光相比较，则（ ）
A．a 光的频率高
B．a 光的波长短
C．a 光在三棱镜中的速度小
D．对同一双缝干涉装置，a 光的干涉条纹比 b 光的干涉条纹宽
13．激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强弱强弱强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．A束激光的频率大于B束激光的频率
B．整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大
C．整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹
D．整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长
14．只含有a、b两种单色光的复色光由真空射向某种介质，光路如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．a光在玻璃砖中的传播速度比b光小
B．a光的频率比b光小
C．a光的临界角比b光小
D．a、b通过相同的双缝干涉实验装置，a光的条纹间距比b光大
15．用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则（ ）
A．图像甲表明光具有粒子性
B．图像乙表明光具有波动性
C．用紫外线观察不到类似的图像
D．实验表明光是一种概率波
16．虹是由阳光射入雨滴(球形)时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的．现有白光束L由图示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线，如图，下列说法正确的是( )
A．光线b在雨滴中的折射率较大
B．光线b在水滴中传播时的波长较长
C．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较大
D．光线b在雨滴中的传播速度较大
二、填空题
17．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
18．如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更_____（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_________（填增大、减小）．
19．如图所示，一束复色光射到三棱镜上，从三棱镜另一面射出两单色光A、B，两种色光中折射率较小的是______；如果增大入射角，则先发生全反射的是______；如果A、B两种光使用同一装置做双缝干涉实验，条纹间距较大的是______。
20．如图所示，MN是一条通过透明半球体球心的直线，现有一束由两种单色细光束组成的复色光AB平行MN射向球体，经透明半球体的作用后分裂为两束，其中a光束与MN的夹角为30°，b光束与MN的夹角为15°，已知AB与MN间的距离为半径的一半。则该透明半球体对a光的折射率为______。若让这两束单色光分别通过同一双缝干涉装置后，条纹间距较宽的是______ （填“a”或“b”）光。
三、综合题
21．一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，求增透膜的厚度至少应取多少。
22．用单色光做双缝干涉实验，已知屏上一点P到双缝的路程差，当用波长为的单色光照射时，P点将出现亮条纹还是暗条纹？若用波长为的单色光照射，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
23．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
（1）已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10－7m；
（2）已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，sin37°=0.6。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源。
故选B。
2．B
【详解】
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。
3．C
【详解】
试题分析：当球形玻璃体截下部分的凸面与标准平面接触时，在凸面与平面之间形成空气层，空气层厚度相同的点构成以触点为圆心的同心圆，当单色光垂直射向截面时，光分别在空气层的上表面与下表面发生反射，这两列光满足干涉加强的点也构成一个同心圆，因此我们看到的条纹是明暗相间的环形条纹．
4．C
【详解】
A．光发生干涉的前提是两束光的频率相等、振动方向相同且相位差恒定。在真空中光的传播速度是相同的，但频率可能是不同的，故A项错误；
B．红光和紫光的频率不同，不能产生干涉现象，故B项错误；
C．根据可知，双缝的间距越大，光屏上产生的干涉条纹间距越小，故C项正确；
D．在双缝干涉实验中，把其中一缝挡住，双缝干涉条纹变成了单缝衍射条纹，亮度会改变，但不一定减半，并且条纹宽度也会改变，故D项错误。
故选C。
5．B
【详解】
A. 雨后的彩虹是色散现象，故A错误．
B. 水面上的油膜在阳光照射下呈彩色，是干涉现象，故B正确．
C. 透过昆虫的翅膀看阳光呈显彩色，是衍射现象，故C错误．
D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮，是光的全反射的结果，故D错误．
6．C
【详解】
根据双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式有：Δx=，解得：d==×589×10－9m＝1.68×10－4m，故C正确，ABD错误．
7．D
【详解】
试题分析：由于空腔内部是真空、外部是玻璃，故在左边侧面上可能发生全反射，是a光线的折射角先达到90°，故是a光在空腔内先消失，故A错误；由于a光线偏折大，故在空腔中是a光的光程大，光速为c，故a光的传播时间长，故B错误；由于a光线偏折大，故na＞nb，故a光的频率大，波长短，根据，在同一双缝干涉装置上，是a光的条纹间距窄，故C错误；若将两个相同的小球分别涂上a、b两种颜色放在同样深度的水中，由于na＞nb，根据视深推论式，在水面上看涂a颜色的小球较浅，故D正确；
故选D．
8．A
【详解】
对比乙、丙两图可以看出丙图中条纹间距大，根据
可知，Δx是由波长决定的，所以图丙对应入射光的波长比绿光大，按题目中应为红光。
故选A。
9．B
【详解】
A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为引力，A错误；
B．条纹是肥皂膜前后表面反射形成的两列光波叠加形成的干涉条纹，B正确；
C．肥皂膜的厚度由上向下不是均匀增加，是会变化，C错误；
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄缓慢向上转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．对同一种介质，甲的折射率大，设全反射的临界角为，根据
可知甲的临界角小，乙的临界角大，当甲单色光以入射角由玻璃砖内部射向点发生折射时，乙光以入射时一定不会发生全反射，故A错误；
B．根据双缝干涉相邻亮条纹的间距公式
知甲的波长较小，乙的波长较大，所以甲的频率大，乙的频率小，故B错误；
C．对甲光有
可得
故C正确；
D．绕点逆时针旋转玻璃砖，随着的增大，甲光可能会发生全反射，所以上可能接收不到甲光，故D错误。
故选C。
11．D
【详解】
由，该光的波长为，由于，路程差为半波长的偶数倍，P点是振动的加强点，出现亮条纹。
故选D。
12．D
【详解】
由图看出经过玻璃三棱镜后a光的偏折角小于b光的偏折角，根据折射定律得知，玻璃三棱镜对b光的折射率大于对a光的折射率，则a光的频率低，b光的波长短．故AB错误．由公式v=c/n分析知道，b光穿过三棱镜的速度小．故C错误．根据干涉条纹间距公式，可知，a光的波长大于b光，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽．故D正确．
13．D
【详解】
A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，A错误；
B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变小，B错误；
C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，C错误；
D．由于C处出现了强弱强弱强的变化，因此两束激光的路程差依次为，因此变化了2个波长，D正确。
故选D。
14．AC
【详解】
A.由题，两光束的入射角i相同，折射角ra＜rb，根据折射定律得到，折射率na＞nb．由公式分析得知，在玻璃砖中a光的速度比b光的速度小．故A正确．
B.由于b光的折射率较小，则b光的频率较小，故B错误．
C.根据分析知：a光的折射率大，临界角小，故C正确．
D、折射角ra＞rb，频率fa＞fb，则波长λa＜λb，根据公式，则知a光的干涉条纹间距小于b光的间距．故D错误．
15．ABD
【详解】
AB．图像甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性。图像乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；
C．紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，可以用感光胶片观察到，故C错误；
D．同时也表明光是一种概率波，故D正确。
故选ABD。
16．BCD
【详解】
AB、画出光路图，分析可知第一次折射时，a光的折射角较小，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，光线a在雨滴中的折射率较大，b光的折射率较小，则光线b的频率较小，波长较长，故A错误，.B正确；
C、双缝干涉条纹的间距与波长成正比，光线b波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，故C正确；
D、由公式分析知，光线b光在雨滴中的传播速度较大，故D正确；
故选BCD．
17． 频率，C;
【详解】
(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹．
(2)相邻的亮条纹的中心间距
Δx＝
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝
代入数据得L＝1.178×10－2 m
18． 长 增大
【详解】
依据双缝干涉相邻条纹间距规律 ，可知要使干涉条纹的间距变大，在其它条件不变的情况下要么改用波长更长的单色光即增大λ，要么增大双缝与屏之间的距离L，要么减小双缝之间的距离d．
19． A B A
【详解】
由题图可知，B光折射率较大，B光的频率大，A光折射率较小，A光的频率小；
由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，如果增大入射角，则B光先发生全反射；
在同种介质中，A光的波长比B光的波长长，如果A、B两种光使用同一装置做双缝干涉实验，根据
Δx＝λ
可知，条纹间距较大的是A光。
20． b
【详解】
作出a、b两单色光束的出射光线如图所示：
由几何关系知两单色光的入射角都为
r=30°
a光、b光的折射角分别为
i=60°，θ=45°
由可得a、b两单色光折射率分别为
由于在同一透明半球体中折射率大的色光波长短，因此
又光通过双缝干涉装置后的条纹间距为
故b光的干涉条纹间距较宽。
21．(1)；；(2)
【详解】
条纹间距
因
则解得，单色光的波长
因
那么光在增透膜中的波长
增透膜的厚度至少为
22．亮条纹；两条
【详解】
当时
故P点将出现亮条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条亮条纹
当时
故P点将出现暗条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹
23．（1）暗条纹；（2）亮条纹
【详解】
（1）设A光在空气中波长为λ1，在折射率n=1.5的介质中波长为λ2，由
n=
得
λ1=nλ2=1.5×4×10－7m=6×10－7m
因光程差
Δr=2.1×10－6m
所以
N1==3.5
由此可知，从S1和S2到P点的光程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。
（2）根据临界角与折射率的关系
sinC=
得
n=
由此可知，B光在空气中的波长为
λ3=nλ介=×3.15×10－7m=5.25×10－7m
由光程差Δr和波长的关系
N2==4
可见用B光为光源，P点为亮条纹。
答案第1页，共2页