4.3光的干涉（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 4.3 光的干涉
一、单选题
1．2020年4月24日拍到的日晕（又叫圆虹）照片如图。在特定气候下眼睛对着太阳看，看见在太阳周围形成内红外紫的彩色光环，它的成因主要是（　　）
A．光的折射 B．光的衍射
C．光的干涉 D．光的偏振
2．如图，a表示单缝，b表示双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹（图中阴影表示亮条纹），则（　　）
A．图c表示单缝衍射条纹，图d表示双缝干涉条纹
B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹
C．双缝间距离越小，对应条纹间距越大
D．照射双缝的单色光波长越短，对应条纹间距越大
3．如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的点出现第一条亮纹中心即到、的光程差为一个波长，现换用波长为400nm的紫光源照射单缝　　
A．P和仍为亮点
B．P为亮点，为暗点
C．P为暗点，为亮点
D．P、均为暗点
4．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（　　）
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光短
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的大
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距大
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
5．在用双缝干涉测量光的波长时，激光投射到两条相距为d的狭缝上，双缝到屏的距离为l，P点为A、B中点。A、B两点分别为第2条和第5条亮条纹的中心位置，它们间的距离为x，则关于该激光的波长和P点出现的条纹描述正确的是（　　）
A．，亮条纹 B．，暗条纹
C．，暗条纹 D．，亮条纹
6．在杨氏干涉实验中，从两个狭缝到达屏上的某点的光走过的路程相等，该点即为中央亮条纹的位置（即k＝0对应的那条亮条纹），双缝屏上有上下两狭缝，设想在双缝屏后用一块极薄的透明玻璃片遮盖下方的缝，则屏上中央亮条纹的位置将（　　）
A．向上移动
B．向下移动
C．不动
D．可能向上移动，也可能向下移动
7．下列说法正确的是（　　）
A．全息照相主要是利用了光的偏振
B．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同
8．如图所示，在平面内有两个沿轴方向（垂直平面）做简谐运动的点波源和，振动方程分别为、。两列波的波速均为，两列波在点和点相遇时，分别引起B、C处质点的振动总是相互（　　）
A．加强、加强 B．减弱、减弱
C．加强、减弱 D．减弱、加强
9．下列说法中正确的是（ ）
A．在建筑物的玻璃墙外表面镀一层增反膜是利用了光的全反射原理
B．光导纤维传递信号是利用了光的偏振
C．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的衍射现象
D．凸透镜的弯曲表面向下压在另一块平板玻璃上，让单色光从上方射入，能看到明暗相间的同心圆，这是光的干涉现象
10．氢原子的部分能级如图所示，大量的激发态的氢原子从能级直接跃迁到能级，辐射的光记为光，从能级跃迁到能级，辐射的光记为光，下列说法正确的是（　　）
A．从玻璃射向空气发生全反射时，光的临界角较小
B．光的传播速度小于光的传播速度
C．用同一装置进行双缝干涉实验，光的条纹间距较大
D．用光照射某金属，不能发生光电效应，用光照射有可能发生光电效应
11．时下广受欢迎的虚拟歌手——初音未来，实际上应用了全息投影技术与大家进行真实般互动，而这项技术的重中之重就是全息照相技术，其基本原理如图所示：物体在激光照射下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而将物体光波的全部信息记录下来，底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息照片。这一过程利用光的（　　）
A．干涉现象
B．衍射现象
C．折射现象
D．色散现象
二、多选题
12．关于下列光学现象，说法中正确的是（　　）
A．电磁波和其他可见光一样，也能产生衍射现象
B．水中蓝光的传播速度比红光的慢
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
E．在杨氏双缝干涉实验中增大双缝与单缝的间距，会改变干涉条纹的间距。
13．以下判断正确的是__________
A．某音叉的频率为440 Hz，示波器显示其稳定的图像如图，图形中A处对应的最短时间为s
B．广播电台通过电磁波传播声音信号，这时电磁波的频率等于声音的频率
C．“太阳光通过三棱镜，射出七色光” 与“用放大镜看报纸，字体变大” 反映的主要物理原理是相同的
D．“通过狭缝观察发光的日光灯，看到彩色条纹”与“肥皂泡上呈现彩色图样”都是光的衍射现象
E．利用光的干涉现象可以检查某些精密仪器表面的平整度
F．在匀速运动的火车上，观察地面上某一光源，无论火车向哪个方向运动，光的速度并不发生变化
14．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（　　）
A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰
B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
C．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大
15．下列说法正确的是（　　）
A．光纤通信应用了光的全反射原理
B．雨后天空中出现彩虹，这是光的衍射现象
C．单色光通过双缝后，在屏上形成等间距的明暗相间条纹，这是光的干涉现象
D．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的色散现象
E．乘客在高铁站台发现列车过站时的鸣笛声的音调由高变低，这是多普勒效应
16．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d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
D．测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为△x=a／(n+1)
E．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
17．下列各种说法中正确的是（　　）
A．一切波都能发生干涉和衍射
B．振动周期相同的两列波传播到某个位置时都处于最大振幅，则该质点位移不可能为0
C．肥皂泡看起来成彩色是薄膜干涉形成的
D．用轻质细线拴一小钢球制成单摆，使小钢球摆动起来，则小钢球做简谐运动，周期不变
E．一质点做简谐运动，从某位置出发，第一次回到该位置用了0.2s，第二次回到该位置又用了0.2s，则该简谐运动的周期可能为0.4s、也可能为0.2s
18．如下图所示，两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入，经三棱镜折射后相交于点P，下列说法中正确的是(　　)
A．三棱镜对a光的折射率大于对b光的折射率
B．a光在三棱镜中传播的速度较大
C．让a光和b光通过同一双缝干涉实验装置，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
D．在利用a光和b光做衍射实验时，b光的实验现象更明显
19．如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，屏上P点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为c，双缝与之间距离为d，双缝到屏的距离为L，若整个装置处于真空中，则下列说法正确的是（　　）
A．来自双缝和的光传播到P点处的时间差为
B．屏上P点和点之间仅能观察到两条暗条纹
C．仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹
D．仅将屏向右（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹
20．光束l和光束2通过三棱镜的传播路径如图示．针对光束l和光束2，以下说法正确的有（　　）
A．两束光束在棱镜中的传播时间相等
B．两束光束以相同的入射角从水中斜射入空气中时，如果光束1发生全反射，那么光束2也一定发生全反射
C．两束光在大气中传播遇到浮尘等小颗粒时，光束2的衍射比光束1明显
D．通过同一实验装置观察两束光的双缝干涉条纹，光束l的条纹间距比光束2的大
三、解答题
21．用波长为660nm的红光做双缝干涉实验，相邻两亮条纹间距为4.8nm，
①如果实验装置不变，改用波长为440nm的紫光，相邻两亮条纹间距为多少？
②如果相邻两亮条纹间距是4nm，则实验所用单色光波长为多少？
22．在杨氏双缝干涉实验中，光屏上某点p到双缝和的路程差为，如果用频率的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹．
23．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点P的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断点P应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
此现象是由光的折射、反射形成的；此现象不满足相干光频率相同的条件，也不满足明显衍射条件，偏振不会出现这现象。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
A．根据单缝衍射条纹间距不等，而双缝干涉条纹间距相等，则有图c表示双缝干涉条纹，图d表示单缝衍射条纹，故A错误；
B．根据明显的衍射现象条件可知，当单缝S越窄时，相干性越强，越容易观察到对应的明暗条纹，故B错误；
CD．在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距与波长、缝屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故C正确，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
无论波长为多大，P点总是亮点；P1点光程差是波长为600nm的橙光波长的整数倍，形成明条纹．则P1处为波长为400nm的紫光半波长的（n=）的奇数倍，则P1处出现暗条纹，故B正确，ACD错误．故选B．
【点睛】
解决本题的关键知道波峰与波峰或波谷与波谷叠加，振动加强，波峰与波谷叠加，振动减弱．通过该关系知道形成明条纹或暗条纹的条件．
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，故A错误；
B．根据
可知a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，故B错误；
C．发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式
由于b光的波长长，所以b光形成的相邻亮条纹间距大，故C正确；
D．由于a光的频率大于b光的频率，根据公式
得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A、B两点分别为第2条和第5条亮纹的中心位置，它们间的距离为x，则相邻条纹间距为
根据
知激光的波长为
P点为A、B中点，则P点是出现在第3和第4之间的亮纹的暗纹。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
双缝到屏上中央亮条纹O点的距离相等，当下方的狭缝用一块极薄的玻璃片遮盖住后，由于波在玻璃中传播的波长变小，因此下缝到O点的距离内的波长个数变多，所以屏上对应的到双缝波长个数相等的点下移，即屏上中央亮条纹的位置将向下移动。
故选B。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．全息照相主要是利用了光的干涉，故A错误；
B．光学镜上的增透膜是利用了光的干涉，由前后两表面的反射光线，频率相同，从而进行相互叠加，所以增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的，故B错误；
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同，故D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
AD．由于C点到两波源的距离相等，两列波从波源传到C点的路程差为，为波长的整数倍，由两波源的振动方程可知两波的振动方向相反，所以C为振动减弱点，则AD错误；
BC．两列波从波源传到B点的路程差为
由振动方程可知两列波源的振动周期为
波长为
两列波从波源传到B点的路程差为波长的整数倍，所以B点为振动减弱点，所以B正确；C错误；
故选B。
9．D
【解析】
【详解】
A．在建筑物的玻璃墙外表面镀一层增反膜是利用了光的干涉现象，A错误；
B．光导纤维传递信号是利用了光的全反射原理，B错误；
C．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的干涉现象，C错误；
D. 凸透镜的弯曲表面向下压在另一块平板玻璃上，让单色光从上方射入，能看到明暗相间的同心圆，这是光的干涉现象，故D正确
故选D。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．a光对应的能级差较大，则a光的能量大，说明a光的频率大，折射率大，在玻璃中对应的临界角小，选项A正确；
B．没有说明是在某一种介质中，因为在真空中的传播速度是相同的，选项B错误；
C．根据条纹间距表达式
可知， a光的波长短，对应的条纹间距小，选项C错误；
D．a光的能量大，用光照射某金属，不能发生光电效应，用光照射更不可能发生光电效应，选项D错误。
故选A。
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
通过其原理可知，将一束激光通过分光镜分成两束，一束通过平面镜、扩束镜到达全息干板，另一束通过平面镜、扩束镜后照射物体，反射到全息干板，两束是相干光，会在全息干板上叠加形成干涉图样。
故选A。
12．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．一切波都有干涉、衍射现象，电磁波也是波，因此电磁波和其他可见光一样均具有干涉、衍射等现象，故A正确；
B．蓝光的折射率大于红光的折射率，根据
可知，水中蓝光的传播速度比红光慢，故B正确；
C．光的偏振现象说明光是横波，故C错误；
DE．由于红光的波长大于蓝光的波长，根据条纹间距等于
故在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽，间距与双缝和单缝间距无关，故D正确，E错误。
故选ABD。
13．AEF
【解析】
【详解】
A．可知周期
由图可知从开始到A至少2个周期，所以
故A正确。
B．广播电台通过电磁波传播声音信号频率比声音频率高得多，故B错误。
C．色散本质原因是不同颜色的光对同种介质的折射率不同，而放大镜是折射成像。故C错误。
D．通过狭缝观察发光的日光灯，看到彩色条纹是单缝衍射现象, 肥皂泡上呈现彩色图样是薄膜干涉现象，故D错误。
E．利用光的干涉现象可以检查某些精密仪器表面的平整度，这是薄膜干涉应用之一。故E正确。
F．这是狭义相对论的基本假设之一，光速不变原理。故F正确。
故选AEF。
14．BD
【解析】
【详解】
AB．根据
l变化，像屏上仍有清晰的干涉条纹，只是条纹间距发生变化，A错误，B正确。
CD．d减小时，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离Δx变大，C错误，D正确。
故选BD。
15．ACE
【解析】
【详解】
A．光纤通信是利用全反射来传递光信号的，故A符合题意；
B．雨后天空中出现的彩虹，是天空中的小水滴对阳光的色散形成的，故B不符合题意；
C．单色光通过双缝后，在屏上形成等间距的明暗相间条纹是光的干涉现象，故C符合题意；
D．单色光照射不透明的小圆板，在板后方的屏上出现亮斑，这是光的衍射现象，故D不符合题意；
E．乘客在高铁站台发现列车过站时的鸣笛声的音调由高变低，这是多普勒效应，故E符合题意。
故选ACE。
16．BCE
【解析】
【分析】
根据双缝干涉条纹间距公式，结合色光波长、双缝间距以及双缝到光屏距离的变化，判断条纹中心间距的变化．
【详解】
A．取下滤光片，不同的色光干涉，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L增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故B正确；
C．根据知，将双缝的距离d增大，则光屏.上相邻两条暗纹中心的距离减小，故C正确；
D．测出n条亮条纹间的距离a,则相邻两条亮条纹间距为，故D错误；
E．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故E正确．
【点睛】
本题主要考查用双缝干涉测光的波长的实验的应用，较为简单．
17．ACE
【解析】
【详解】
A．干涉和衍射是波特有的现象，故A项正确；
B．两列波干涉，振动加强点也在做简谐运动，位移在变化，质点位移可能为0，故B项错误；
C．在白光下观察肥皂泡，白光中不同波长的光，从肥皂泡的前后表面反射后，在不同位置相互干涉形成彩色条纹，故C项正确；
D．小钢球制成单摆，只有在摆角很小时才做简谐运动，故D项错误；
E．根据简谐运动周期性可知，开始某位置可能为最大位移位置或平衡位置；若从平衡位置出发，第一次回到平衡位置时间为半个周期，所以T=0.4s；若从最大位移位置出发，第一次回到最大位移位置时间1个周期，所以T=0.2s，故E项正确。
18．ACD
【解析】
【详解】
试题分析：通过光路图比较a、b两种光的折射率的大小关系，从而得知了两种光的频率关系和波长关系，由分析光在三棱镜中传播速度关系，结合干涉和衍射的特点可得知正确选项．
从图中可知a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以三棱镜对a光的折射率大，对b光的折射率小，A正确；由光在介质中传播速度的公式分析知，因a光的折射率大，b光的折射率小，知在玻璃种b光的传播速度较大，B错误；因a光的折射率大，b光的折射率小，所以a光的频率较大，波长较短，根据干涉条纹的间距与波长成正比，知让a光和b光通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距小，C正确；因b光的折射率小，波长较长，波动性强，所以在利用a光和b光做衍射实验时，b光的实验现象更明显，D正确．
19．AD
【解析】
【详解】
A．来自双缝和的光传播到P点处的路程差为3λ，则时间差为，选项A正确；
B．由题意可知，屏上P点和点之间仅能观察到三条暗条纹，选项B错误；
C．根据可知，仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，条纹间距不变，则P点处仍是亮条纹，选项C错误；
D ．根据可知，仅将屏向右（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，l变大，则条纹间距变大，则P点处能观察到暗条纹，选项D正确。
故选AD。
20．BD
【解析】
【详解】
A．由图看出，光束通过棱镜后2光束的偏折角大于1光束的偏折角，则棱镜对1光束的折射率小于2对光束的折射率，由可知，1光束在棱镜中传播速度较大，因此两束光束在棱镜中的传播时间不相等．故A错误；
B．两束光束以相同的入射角从水中斜射入空气中时，如果光束1发生全反射，由于2的折射率大，根据临界角公式得知，2的临界角小于1的临界角，因此光束2也一定发生全反射，故B正确；
C．由上可知，棱镜对1光束的折射率小于2对光束的折射率，则可看成1是红光，2是紫光，因此1的波长长于2，所以光束1的衍射比光束2明显，故C错误；
D．在完全相同的条件下，双缝干涉间距较宽与波长成正比，而棱镜对1光束的折射率较小，波长较长，则1光束干涉条纹间距较宽．故D正确．
21．①3.2nm②550nm
【解析】
【详解】
由公式，因为 L、d不变；
所以 Δx2=λ2Δx1/λ1=3.2nm；
② λ3=Δx3λ1/Δx1=550nm．
22．暗条纹
【解析】
【详解】
试题分析：根据题中的信息可得：，所以，即路程差是半波长的整数倍，所以P点是暗条纹
考点：考查了双缝干涉
点评：当光程差是波长的整数倍时，出现亮条纹，当光程差是半波长的整数倍时，出现暗条纹
23．用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹
【解析】
【详解】
如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一点P的路程差Δr＝S2S2′，当Δr等于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰或波谷，由S1和S2发出的光在点P互相加强，点P出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，若S2到达波峰(波谷)，则S1到达波谷(波峰)，这样由S1和S2发出的光在点P互相抵消，点P出现暗条纹．
频率为f1的单色光波长
λ1＝＝＝0.6×10－6m＝0.6μm
频率为f2的单色光波长
λ2＝＝＝0.4×10－6 m＝0.4μm
可见
Δr＝λ1，Δr＝λ2
可见，用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页