5.1光的干涉-同步训练（Word版含答案）

5.1光的干涉
一、选择题（共15题）
1．用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大
B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若将滤光片由绿色换成蓝色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
2．关于光的干涉，下列说法正确的是（　　）
A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉现象里，中央形成的是暗条纹
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
3．在实验条件完全相同的情况下，分别用红光和紫光做实验进行比较，得到五个实验结论，以下是对五个实验结论的描述，其中正确的是（ ）
A．通过三棱镜后，红光偏折角大
B．通过平行玻璃砖后，红光侧移大
C．在双缝干涉实验中，光屏上红光的干涉条纹间距较宽
D．若紫光照射到某金属表面有光电子逸出，则红光照射也一定有光电子逸出
E．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
4．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，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v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、双缝到屏之间的距离l以及相邻两亮纹间距。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（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，一束复色光从空气中以45°角从平行玻璃砖上表面入射，进入玻璃砖后分成a、b两束单色光，其中a光的折射角为30°。下列说法错误的是（ ）
A．该玻璃砖对a光的折射率为
B．a、b光从玻璃砖下表面射出后是平行光
C．b光在玻璃砖中的传播速度比a光的传播速度大
D．将a光和b光通过同一双缝干涉装置，a光形成的干涉条纹间距比b光大
6．如图所示，和都是厚度均匀的平行玻璃板，和之间的夹角为，一细光束由红光和蓝光组成，以入射角从点射入板，且光经折射后射出板的两束单色光射在地面上、两点，由此可知（　　）
A．射出板后的两束单色光与入射光线不平行
B．射到点的光在玻璃中的传播速度较大，波长较长
C．若稍微增大入射角，光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上有可能发生全反射
D．若射到、两点的光分别通过相同双缝发生干涉现象，则射到点的光形成的干涉条纹的间距小，这束光为蓝光
7．如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（　　）
A．在水中a光的波速比b光的波速小
B．用同一单缝衍射实验装置分别以a、b光做实验时，b光的衍射现象更明显
C．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验时，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D．当a、b两束光以相同的入射角从水中射到A点，入射角从开始逐渐增大，最先消失的是a光
8．如图所示，把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置（上表面为圆形平面，纵截面为等腰三角形）紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖，它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜。现用红色光垂直于上表面照射，从装置的正上方向下观察，可以看到（　　）
A．系列不等间距的三角形条纹 B．一系列明暗相间的等间距圆形条纹
C．若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹 D．若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将变少
9．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜M反射在光屏上，最终在光屏上得到明暗相间的干涉条纹。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，光的波长为。则下列说法正确的是（　　）
A．实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光
B．实验中，单色光的波长越短，干涉条纹越宽
C．光源到平面镜距离a越大，干涉条纹越宽
D．只改变光源到光屏的距离l，不能改变干涉条纹的宽度
10．小红利用如图所示的实验装置测量紫光的波长，实验中观察发现像屏上出现了清晰但条纹数偏少的干涉条纹。为观察到更密的条纹，可以（　　）
A．将单缝向双缝靠近
B．使用间距更小的双缝
C．将屏向靠近双缝的方向移动
D．转动手轮，移动分划板
11．关于光的干涉现象，下列说法正确的是　　
A．波峰与波峰叠加处将出现亮条纹，波谷与波谷叠加处将出现暗条纹
B．双缝干涉实验中光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置将出现亮纹
C．把双缝干涉实验中入射光由黄光换成紫光，相邻两明条纹间距离变宽
D．薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等
12．利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的左端垫一薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时，可观察到图乙或图丙的干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是样板的上、下两个表面的反射光干涉形成的
B．当稍向右移动图甲中的薄片时，条纹间距会变小
C．当换用频率更高的单色光照射时，条纹间距不变
D．图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凸起的
13．以下关于物理学知识的叙述，其中正确的是(　　)
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在
C．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理
D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
14．如图所示，扇形为透明柱状介质的横截面，圆心角，两束平行于角平分线的单色光a和b由面射入介质，经面折射的光线相交于M点，其中a光的折射光线恰好平行于，以下说法正确的是（　　）
A．该介质对a光的折射率为
B．a光的折射光线在面发生全反射
C．在同一介质中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
15．在薄膜干涉实验中，铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置，形成如图所示的肥皂膜侧视图，用黄色光从左侧照射薄膜，会观察到明暗相间的干涉条纹，则（　　）
A．实验者应该从薄膜右侧观察干涉图样
B．干涉条纹的分布上疏下密
C．任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差不变
D．若换用红光照射，则条纹间距将变大
二、填空题
16．如图1是双缝干涉实验装置示意图．图2是用红光和紫光在同一装置做实验得到的干涉图样， a、b分别表示中央明条纹．回答下列问题：
（1）双缝的作用是__________________________
（2）甲、乙分别是_______光和__________光
17．在研究光的干涉实验中，当保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹的间距__________；当保持光屏到缝的距离不变，双缝的间隙越小，屏上条纹的间距__________．
18．判断下列说法的正误。
（1）用白光做双缝干涉实验时屏幕各处均是彩色条纹。( )
（2）频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定。( )
（3）用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹。( )
（4）用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹。( )
（5）在双缝干涉实验装置一定的情况下，光的波长越长，条纹间距越大。( )
（6）水面上的油膜呈现彩色条纹，是油膜表面反射光与入射光叠加的结果。( )
19．如图所示中的两幅图是研究光的波动性时拍摄到的．这属于光的____________现象；如果图中（A）、（B）分别是用红光和紫光在相同条件下得到的，则_________________是用红光得到的．
三、综合题
20．用波长为0．75 m的红光做双缝干涉实验，双缝间的距离是0．05mm，缝到屏的距离是1m，相邻两条纹间的距离是多大
21．用白光做双缝干涉实验时，多数亮纹都是彩色的，为什么中间的一条亮条纹是白色的
22．知某红宝石激光器发出的激光由空气斜射到折射率的薄膜表面，入射时与薄膜表面成角，如图所示．已知真空中的光速c＝3.0×108m／s．
①求从O点射入薄膜中的光的折射角及速率；
②一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真正单一的．激光频率ν是它的中心频率，它所包含的率范围是△ν（也称频率宽度）．如图．单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出（这部分光称为乙光），甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间△t．理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：△t的最大值△tm与△ν的乘积近似等于1，即只有满足△tm △ν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．若该激光频率ν＝4.32×1014Hz，它的频率宽度△ν＝8．0×109Hz．试估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度dm．
23．在做双缝干涉实验时，用波长λ1＝0.60μm的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知的狭缝上，结果发现已知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第4条亮条纹都和未知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第5条亮条纹重合，则未知波长的光的波长是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
光屏上相邻两条明（暗）纹中心的距离为
A．光屏上相邻两条明纹中心的距离与滤光片和单缝间距无必然关系，A错误；
B．若将光屏向右平移一小段距离，即L增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，B错误；
C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，C正确；
D．若将滤光片由绿色换成蓝色，即波长变短，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，A错误；
B．光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹，光屏上距两缝的路程差等于半波长的偶数倍处出现亮条纹，中央位置与两缝（波源）之间距离相等，会出现亮条纹，故B错误；
CD．只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象，故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．紫光的折射率大于红光的折射率，所以通过三棱镜后，紫光的偏折角大，故A错误；
B．光线通过玻璃砖时，因为紫光的折射率大，则紫光偏折更厉害，紫光的侧移大，如图所示
故B错误；
C．根据
可得，紫光的波长短，则紫光的干涉条纹间距小，红光的干涉条纹间距较宽，故C正确；
D．紫光照射金属有光电子逸出，因为红光的频率小于紫光，所以红光照射不一定能发生光电效应，故D错误；
E．相同入射角从水中射向空气，因紫光的折射率大于红光，所以紫光的临界角小于红光，当紫光能发生全反射，红光不一定能发生全反射，故E错误。
故选C。
4．B
【详解】
双缝干涉中条纹间距
①
由运动学公式得
②
由①②式解得，物体运动速度的表达式为
故选B。
5．D
【详解】
A．由折射率定义可得
故A正确；
B．a、b两单色光从玻璃砖下表面射出时，入射角分别等于从上表面射入折射角，根据对称性可知，a、b光从下表面射出时的折射角都是45°，故B正确；
C．a光的折射率更大，由
可知b光在玻璃砖中的传播速度比a光大，故C正确；
D．a光的波长更短，由
可知，通过同一双缝干涉装置时形成的干涉条纹，a光的条纹间距比b光小，故D错误。
本题要求选择错误的，故选D。
6．D
【详解】
A．光线经过平行玻璃板时出射光线和入射光线平行，则最终从板射出的两束单色光与入射光线仍然平行，A错误；
B．射到点的光在玻璃板中偏折角较大，可知玻璃对该光的折射率较大，由可知，该光在玻璃中的传播速度较小，波长较短，B错误；
C．由于板上下表面是平行的，所以光从板上表面射入到其下表面时，在该界面上不可能发生全反射，C错误；
D．根据知，条纹间距较小的光波长小，则频率大，折射率大，偏折程度大，故为射到点的光，即蓝光，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．如图所示
折射率
由图可知
折射率
光在水的中的速度
故
故A错误；
B．波长
则
同一单缝，波长越长，衍射现象越明显，故B错误；
C．条纹间距
同一双缝，波长越长，条纹间距越大，故C正确；
D．临界角的正弦值
折射率越大，临界角越小
光束b先达到临界角， b光束先消失，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
AB．由于截面是等腰三角形，从圆心向外，经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理，从装置的正上方向下观察，可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹，A错误，B正确；
C．若将红光换成白光，则看到明暗相间的彩色条纹，C错误；
D．由于红光的波长比紫光的长，若将红光换成紫光，则看到条纹间距减小，从而亮条纹数将增多，D错误；
故选B。
9．A
【详解】
A．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，故A正确；
BCD．该干涉可看成双缝干涉，设S与的距离为d，则
S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式
可得
可知越短，越小，条纹越窄；越大，越小，条纹越窄；改变距离l可以改变，可以改变条纹宽度；故BCD错误。
故选A。
10．C
【详解】
由于相邻明（暗）干涉条纹的宽度为
要增加观察到的条纹个数，即减小，需要增大或者减小，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，ABD错误，C正确。
故选C。
11．B
【详解】
A、在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现亮条纹，故A错误．
B、光屏上距两狭缝的路程差为波长的整数倍时出现亮纹，故B正确．
C、把入射光由黄光换成紫光，紫光的波长小于黄光，根据知减小，故C错误．
D、从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差时此处表现为亮条纹，当光程差出现暗条纹，若薄膜的厚度处处相等，则各处光程差相等，若是亮的则都是亮的若是暗的则都是暗的，不会出现明暗相间的条纹，故D错误．
故选B．
12．B
【详解】
A．干涉条纹是样板的下表面和被检查表面的上表面的反射光干涉形成的，故A错误；
B．如下图所示
当稍向右移动图甲中的薄片时，A、B两点之间的距离增大，根据
相当于双缝之间的距离d增大，条纹间距变小，故B正确；
C．根据
当换用频率更高的单色光照射时，波长λ变短，条纹间距变小，故C错误；
D．如下图所示
在A、B两点的光程差相等，经过A点的两列相干光产生的亮条纹与经过B点的两列相干光产生的亮条纹是同一条亮条纹，所以图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的，故D错误。
故选B。
13．BD
【详解】
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B正确；
C．交警通过发射超声波测量车速是利用了多普勒效应，C错误；
D．根据狭义相对性原理，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故D正确．
故选BD。
14．AD
【详解】
A．根据题图，对a光，由几何知识可知，入射角，折射角根据折射定律得
故A正确；
B．由几何知识得光线a在M点的入射角，。临界角的正弦值为
即有，故恰好射到M点的a光的折射光线不能发生全反射，故B错误；
C．由题图可知，此介质对a光的折射率大于对b光的，由可知，在同一介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故C错误；
D．因a光的折射率大，故a光的波长小于b光的波长，由
可知，用同装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故D正确。
故选AD。
15．BCD
【详解】
A．薄膜干涉是前后两个面的反射光叠加产生的，应该从入射光的同侧观察，故A错误；
B．由于薄膜不是均匀增厚的，从上到下薄膜增厚的越来越快，所以明暗相间的条纹是不等间距的，而是上疏下密，故B正确；
C．任意两相邻亮条纹处对应的薄膜厚度之差是半倍的波长，不变 ，故C正确；
D．光波的干涉条纹的间距公式为
如果换成红光照射，则波长变长，相邻条纹间距变大，故D正确。
故选BCD。
16． 形成相干光源 紫 红
【详解】
试题分析：（1）滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源．
（2）由图可知，根据干涉条纹间距：，乙图的波长较长，即为红光，则甲图为紫光．
17． 越大 越大
【详解】
由可知，光当保持双缝的间隙不变，屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹的间距越大，当保持光屏到缝的距离不变，双缝的间隙越小，屏上条纹的间距越大。
18． 错误 错误 正确 错误 正确 错误
19． 干涉 （B）
【详解】
(1)两幅图呈现的是明暗相间的条纹，且条纹间距相等，这是光的干涉产生的现象；
(2)根据干涉的条纹间距公式，因，则红光的干涉条纹间距较宽，即为图B的图样.
20．
【详解】
试题分析：根据双缝干涉实验条纹间距公式，则：．
21．由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的，依据双缝干涉条纹间距公式
可知，波长越长的条纹间距越大，因此相同的色光发生干涉，在光屏上出现干涉条纹间距不同，因不同色光都在中央亮纹叠加，从而出现白光，而向两边则会出现彩色干涉条纹。
22．（1）30°；（2）
【详解】
（1）设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定理：
解得r=30°
光在薄膜中的传播速度：解得
（2）乙光在薄膜中的路程：
乙光通过薄膜的时间：
当 t取最大值 tm时，对应的薄膜的厚度最大，又因为，则
解得
解得
23．0.48μm
【详解】
设未知波长为，则
根据题意
答案第1页，共2页