4.3节光的干涉（Word版含答案）

人教版选择性必修第一册 4.3节 光的干涉
一、单选题
1．关于原子结构，汤姆孙提出枣糕模型、卢瑟福提出行星模型(如图甲、乙所示)，都采用了类比推理的方法．下列事实中，主要采用类比推理的是(　　)
A．人们为便于研究物体的运动而建立的质点模型
B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律
C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律
D．托马斯·杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
2．如图所示，一束复色光由某介质射入真空后分解为a、b两束单色光。以下说法正确的是（　　）
A．真空中，a光的波长比b光的大
B．真空中，a光的传播速度比b光慢
C．a光和b光相遇，会发生光的干涉现象
D．a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的中央亮条纹较窄
3．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．双缝干涉图样中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
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．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．图中双缝屏的作用是使通过双缝的光形成两列相干光波
4．用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是(　　)
A．明暗相间的条纹 B．彩色条纹
C．一片红光 D．晃动的条纹
5．在水下同一深度有两个不同颜色的点光源P、Q，在水面上P光出射光的区域大于Q光出射光的区域，以下说法正确的是（　　）
A．P光对水的折射率小于Q光对水的折射率
B．P光在水中的传播速度小于Q光在水中的传播速度
C．P光恰能使某金属发生光电效应，则Q光不能使该金属发生光电效应
D．用P和Q发出的光分别照射同一双缝干涉装置，P光条纹间距小于Q光条纹间距
6．下列说法正确的是（　　 ）
A．受迫振动的频率总等于振动系统的固有频率
B．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偏振现象
C．“只闻其声不见其人”的现象，是由波的干涉产生的
D．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象
7．下列说法不正确的是（　　）
A．图1为检验工件平整度的装置，利用了薄膜干涉的原理
B．图2为光照射不透明小圆板得到的衍射图样
C．图3中沙漠蜃景属于光的全反射现象，其产生的原因是沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大
D．图4的原理和照相机镜头表面加上增透膜的原理是不同的
8．下列说法正确的是（　　）
A．单摆的摆球在通过最低点时合外力等于零
B．有些昆虫薄而透明的翅翼上出现彩色光带是薄膜干涉现象
C．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场
D．一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
9．下列说法中正确的是______
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是光的干涉现象
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，并通过实验加以证实
C．某种介质中振源振动得越快，机械波传播得就越快
D．运动物体速度可以大于真空中的光速
10．5G时代移动通信技术采用3300×106Hz~5000×106Hz频段的电磁波，相比于现有的4G移动通信技术采用的1880×106Hz~2635×106Hz频段而言，具有更大的优势，下列说法正确的是（　　）
A．4G和5G信号相遇可能发生稳定干涉
B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播
C．5G信号比4G信号遇到相同障碍物时衍射现象更明显
D．在真空中5G信号的传播速度比4G信号的传播速度快
11．双缝干涉实验时，用黄光作为入射光照射双缝，在光屏上出现干涉图样。改用蓝光再次进行实验，看到的图样（　　）
A．条纹变宽，间距均匀 B．条纹变宽，间距不均匀
C．条纹变窄，间距均匀 D．条纹变窄，间距不均匀
12．如图所示是双缝干涉的实验装置，使用波长为600nm的橙色光照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P的上方的P1处出现第一条亮纹中心，现换用波长为400nm的紫色光照射单缝S，则（　　）
A．P和P1处都为亮条纹
B．P和P1处都为暗条纹
C．P处是亮条纹，P1处是暗条纹
D．P处是暗条纹，P1处是亮条纹
13．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线（　　）
A．与亮条纹的边缘对齐 B．与暗条纹的边缘对齐
C．与亮条纹的中心位置对齐 D．与暗条纹的中心位置对齐
14．如图实验装置，单色线光源S垂直纸面水平放置，平面镜水平放置在桌面上。单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后再入射到光屏上，光屏上会出现明暗相间的条纹，下列说法正确的是（　　）
A．光屏上的条纹与水平面垂直，是光的干涉现象
B．光屏上的条纹与水平面平行，是光的衍射现象
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，相邻条纹间距增大
D．将线光源S沿竖直方向面镜，相邻条纹间距减小
15．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．图A中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
B．由图 B可知，系统的固有频率为f0
C．图C中频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉，只有频率相同的横波才能发生干涉
D．图D中泊松亮斑是小孔衍射形成的图样
二、多选题
16．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。彩虹形成的示意图如图所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折 射后的两条出射光线（a、b是单色光）。下列关于a光与b光的说法中正确的是（　　）
A．水滴对a光的折射率大于对b光的折射率
B．a光在水滴中的传播速度大于对b光在水滴中的传播速度
C．用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距小于b光的相邻亮条纹间距
D．a、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
E．若a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射
17．下列说法正确的是 （）
A．X射线在工业上可以用来检查金属零件内部的缺陷
B．双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大
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全反射的缘故
D．泊松亮斑是光的衍射现象
18．a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形（截面如图）的玻璃砖，其中b束激光在出射面上发生全反射，下列关于这两束激光的说法中正确的是（　　）
A．a光在此玻璃砖内传播速度更大
B．b光在此玻璃砖内传播速度更大
C．该玻璃砖对a光的折射率大于
D．a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象
19．以下说法中正确的是________
A．对于单摆在竖直面内的振动，摆球所受的合力就是它的回复力
B．如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳定的干涉图样
C．声源远离观察者时，听到的声音变得低沉，是因为声源发出的声音的频率变低了
D．人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射造成的
E．摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量
20．用单色光做双缝干涉实验时（　　）
A．屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现亮条纹
B．屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹
C．屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D．屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
21．“道威棱镜”是一种用于光学图象翻转的仪器。如图，将一等腰直角棱镜截去棱角，使其平行于底面，可制成“道威棱镜”，其横截面为底角的等腰梯形，为中点，为OA中点，光线1和光线2是两条与平行的光线，分别从和点入射棱镜，均在面上发生一次全反射后从面射出，其中光线1的出射点为中点（未画出），已知棱镜对两光线的折射率，，光在真空中的传播速度为，，则（　　）
A．光线1在棱镜中的传播速度为
B．光线1在棱镜中经过的路程长为
C．光线2在棱镜中的传播时间为
D．光线1从边射出点到边的距离为
三、填空题
22．出现明暗条纹的判断
（1）亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的______（填“奇”或“偶”）数倍时，出现亮条纹。
（2）暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的______（填“奇”或“偶”）数倍时，出现暗条纹。
23．如图所示，S1、S2是两个振幅相等的相干波源，实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，其中C点处于图示波峰和波谷的正中间位置．在A、B、C、D四点中，振动加强点有_______，此时处于平衡位置的有_________．
四、解答题
24．如下图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮纹，已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是9×10-7m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗纹到两双缝的路程差为多少？
25．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1号、2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，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，2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？
26．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？
27．无色的肥皂液，吹出的肥皂泡却为什么是彩色的？
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
质点属于理想模型，A错误；伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律，即通过实验观察发现了规律，B错误；库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律，两者都是根据距离的平放成反比，用到了类比法，C正确；托马斯 杨通过双缝干涉实验证实光是一种波，是利用了实验方法，D错误．
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图看出，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，则a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的频率大于b光的频率，真空中a光的波长比b光的小，选项A错误；
B．真空中，a光和b光的传播速度相同，选项B错误；
C．a光的频率大于b光的频率，频率不同的两列光相遇不会发生光的干涉现象，选项C错误；
D．a光的波长小，波动性比b光弱，则知a、b通过相同的单缝衍射实验装置，a光的衍射条纹较小，选项D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
A．干涉条纹的宽度是相等的，A错误；
B．若入射光是白光，则像屏上出现彩色干涉条纹，B错误；
C．屏上某点到双缝的距离之差等于半个波长的奇数倍时，这点将出现暗条纹，C错误；
D．发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到两列相干光波，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
两灯泡不是相干光源，故现象为C，ABD错误，C正确。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
AC．光线从水中射向水面，出射光区域边界上光线恰好发生全反射，由题意可知：P光照亮的水面区域大于Q光，则P的临界角大于Q的临界角，所以由
得知，P的折射率小于Q的折射率，P光的频率也小于Q光的频率．根据光电效应的结论可知，P光恰能使某金属发生光电效应，则Q光可能使该金属发生光电效应，C错误，A正确；
B．P的折射率小于Q的折射率，由
知，P光在水中的速度大于Q的速度．B错误；
D．由上分析知，P的折射率小于Q的，则P光的波长比Q长，让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光的相邻条纹间距大于Q．D错误。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
A．受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动系统的固有频率无关，选项A错误；
B．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，选项B错误；
C．“只闻其声不见其人”的现象，是由波的衍射现象，选项C错误；
D．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象，选项D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A．图1中利用了薄膜干涉的原理，同一明条纹处空气膜的厚度相同，由弯曲的条纹可知，P处的空气膜厚度与其右边的空气膜厚度相同，即P处凹陷，而Q处的空气膜厚度与其左边的空气膜厚度相同，即Q处凸起，故A正确；
B．图2为光线照射不透明小圆板得到的衍射图样，即泊松亮斑，故B正确；
C．沙漠上层空气的折射率比下层空气的折射率大，从远处物体射向地面的光发生全反射形成沙漠蜃景，故C正确；
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色是光的干涉现象，照相机镜头表面加上增透膜是利用薄膜干涉，它们的原理相同，故D错误。
本题要求选不正确的，故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．单摆的摆球在通过最低点时，回复力等于零，而合外力一定不等于零，故A错误；
B．薄而透明的羽翼上出现彩色光带，是由于羽翼前后表面反射，进行相互叠加，是薄膜干涉现象，故B正确；
C．均匀变化的电场产生稳定磁场，非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场，故C错误；
D．根据相对论，则有沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度短，故D错误。
故选：B。
9．A
【解析】
【详解】
A项：水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，是因为光在油膜的上下表面的反射光叠加形成干涉，故A正确；
B项：麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故B错误；
C项：机械波的传播速度只取决于介质，故C错误；
D项：根据光速不变原理，在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值，一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速，故D错误．
故应选A．
10．B
【解析】
【详解】
A．4G和5G信号频率不同，则相遇时不可能发生稳定干涉，选项A错误；
B．4G和5G信号既可以有线传播，也可以无线传播，选项B正确；
C．5G信号比4G信号的波长短，则遇到相同障碍物时4G信号衍射现象更明显，选项C错误；
D．在真空中5G信号的传播速度与4G信号的传播速度相等，选项D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据双缝干涉条纹间距关系式，有
蓝光的波长比黄光的小，故条纹将变窄，间距均匀。
故选C。
12．C
【解析】
【详解】
缝S1、S2到光屏中央P点的距离相等，无论什么色光，其相干光的路程差均为0，故P处都是亮条纹。对于波长为600nm的橙色光，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1个波长，则换用波长为400nm的紫色光时，S1、S2到P1点的路程差恰好为橙色光的1.5个波长，因此紫色光照射时在P1处是暗条纹；故C正确，ABD错误；
故选C。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】
在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心位置对齐，这是因为条纹的边缘轮廓不清晰，如果对准边缘测量误差较大，而亮条纹比暗条纹更好观测，C正确，ABD错误。
故选C。
14．C
【解析】
【详解】
AB．平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的干涉条纹，不是光的衍射现象，AB错误；
C．将光屏沿水平方向远离线光源S，即L增大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，C正确；
D．若将线光源S沿竖直方向面镜平移，相当于减小了两束干涉光的间距d，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大，D错误。
故选C。
15．B
【解析】
【详解】
A．演示简谐运动的图象实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图象的横标变大，但对应的时间仍不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故A错误；
B．由图可知当驱动力的频率f跟固有频率f0相同时，才出现共振现象，振幅才最大，则固有频率为f0，故B正确；
C．根据干涉产生的概念知：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫做波的干涉。频率相同的横波和纵波都能发生干涉，选项C错误；
D．泊松亮斑是圆板衍射形成的图样，故D错误。
故选B。
16．ACE
【解析】
【详解】
A．进入水滴时，a、b两种光的入射角相等，而折射角不等，且光线a的折射角较小，根据折射率定义式
得到光线a折射率较大，故A正确；
B．根据光速与折射率关系
得到光线a在水滴中的传播速度较小，故B错误；
C．折射率越大的光波长越短，即a光波长较短，根据条纹间距公式
则a光条纹间距较小，故C正确；
D．因为
所以光在水滴中的波长
即a光、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，故D错误；
E．根据临界角公式
知，折射率较大的光临界角较小，容易发生全反射，则知b光的临界角比a光的大，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射，故E正确。
故选ACE。
17．ABD
【解析】
【详解】
由于X射线具有较强的穿透能力，在工业上，通常利用X射线检查金属零件内部的缺陷，故A正确；双缝干涉实验中，根据，可知条纹间距与光的波长成正比，红光的波长与紫光的波长长，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大，故C正确；水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故C错误；泊松亮斑是光的衍射现象，故D正确．所以ABD正确，C错误．
18．AD
【解析】
【详解】
ABC．根据题意可知a、b光在界面上的入射角相等且都等于，而b光发生了全反射，a光未发生全反射，所以a光的临界角大于b光的临界角，根据可知，a光的折射率小于b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，则a光在此玻璃砖内传播速度更大，故A正确，BC错误；
D．由于两种光的频率不同，所以这两种光不能发生明显的干涉现象，故D正确。
故选AD。
19．BDE
【解析】
【详解】
对于单摆在竖直面内的振动，摆球所受的重力沿切线方向的分力是它的回复力，选项A错误； 如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳定的干涉图样，选项B正确； 声源远离观察者时，听到的声音变得低沉，是因为观察者接收到的声音的频率变低了，选项C错误； 人们所见到的“海市蜃楼” 现象，是由于光的全反射造成的，选项D正确； 摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量，选项E正确；故选BDE.
20．AB
【解析】
【详解】
AC．在双缝干涉实验中屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现亮条纹，可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A项正确，C项错误；
B．屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍，可能是半波长的奇数倍（对应暗条纹），也可能是半波长的偶数倍（对应亮条纹），B项正确；
D．两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D项错误。
故选AB。
21．AB
【解析】
【详解】
A．光线1和光线2在棱镜中的传播速度均为
A正确；
C．如图所示为光线1和光线2的光路图
由几何关系可知，光线2的入射角为45°，由
可解得折射角
当光线2设到BC面上的F点时，由几何关系可得
在中，由正弦定理可得
由题意可得
解得
由几何关系可得
所以
可得R为CQ的中点，与相似可得
解得
在中，由正弦定理可得
解得
故光线2在棱镜中的传播时间为
代入数据解得
C错误；
B．由对称性可知，光线1在棱镜中经过的路程长为
B正确；
D．光线1从边射出点到边的距离为
D错误。
故选AB。
22． 偶 奇
【解析】
【分析】
【详解】
略
23． A C B D C
【解析】
【详解】
（1）此时A质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，是振动加强点；B质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱点；两列波在C质点处振动情况始终相同，是振动加强点；D质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱点；所以振动加强点有AC．
（2）BD质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方，始终处于平衡位置；C质点此时是两列波平衡位置与平衡位置相遇，位于平衡位置．根据波的叠加原则可知，此时恰处于平衡位置的有BDC．
24．3.3×1014Hz ，1.35×10-6 m
【解析】
【详解】
选第一条亮纹到双缝的路程差应等于光波的波长，故可知该单色光的波长λ＝9×10－7 m.
由波长、波速和频率的关系可知该单色光的频率
f＝＝Hz＝3.3×1014 Hz.
第一条暗纹到双缝的路程差等于，第二条暗纹到双缝的路程差等于λ，即1.35×10－6 m.
25．0.2s
【解析】
【详解】
相邻亮条纹的间距为
的间距为
的间距为
1号虫子爬行的时间为
2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
26．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．
27．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
由于重力作用使肥皂液形成的薄膜上薄下厚，白光通过这个薄膜前后两面反射回来的光发生干涉时，不同厚度肥皂膜对应不同单色光干涉加强位置，液膜上就会出现彩色条纹。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页