4.3光的干涉综合训练（Word版含答案）

4.3光的干涉
一、选择题（共15题）
1．如图甲是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结光旺构。光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图乙所示，则（　　）
A．翅膀灿烂闪烁是光的干涉现象
B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
C．光经翅脊反射后的频率变大
D．光在翅脊中的波长大于在空气中波长
2．下列说法正确的是（　　）
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最多，电路电流最小
3．如图所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点P到双缝的距离之差为 ，若用单色光A照射双缝时，发现P点正好是从屏中间 算起的第四条暗条纹，换用单色光B照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是（　　）
A．单色光B的频率大于单色光A的频率
B．单色光B的波长小于单色光A的波长
C．单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离
D．用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射
4．如图甲所示是用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置， a是标准样板。图乙所示干涉条纹，是两个表面反射光的叠加而形成的，这两个表面是（　　）
A．a的上表面、b的下表面 B．a的上表面、b的上表面
C．a的下表面、b的上表面 D．a的下表面、b的下表面
5．为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为(　　)
A． B． C．4d D．4nd
6．下列说法中正确的是(　　)
A．光速不变原理指出光在真空中传播速度在不同惯性参考系中都是不同的
B．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
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．声源与观察者相对靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
7．图1是研究光的干涉现象的装置示意图，在光屏P上观察到的图样如图2所示。为了增大条纹间的距离，下列做法正确的是（　　）
A．增大单色光的频率 B．增大双缝屏上的双缝间距
C．增大双缝屏到光屏的距离 D．增大单缝屏到双缝屏的距离
8．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．将绿光换为红光，干涉条纹间的距离增大
C．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离减小
D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
9．下列说法正确的是（　　）
A．医生诊病时常用的“彩超”是利用了多普勒效应
B．医生诊病时常用的“B超”是利用了超声波频率高，容易衍射的特点
C．3D电影具有立体感，其基本原理是利用了光的干涉
D．为避免高楼大厦因风力、地面振动等因素引起的共振，可使其固有频率接近外界驱动力的频率
10．用a．b．c．d表示4种单色光，若①a．b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b．c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；③用b．d照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a．b．c．d分别可能是(　　)
A．紫光．蓝光．红光．橙光 B．蓝光．紫光．红光．橙光
C．紫光．蓝光．橙光．红光 D．紫光．橙光．红光．蓝光
11．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲∶全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
B．图乙∶医学上用光导纤维制成内窥镜来检查人体器官内部，这是利用光的衍射原理
C．图丙∶拍摄汽车玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个增透膜可以减少反射光的损失
D．图丁∶在光的双缝干涉实验中，将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距变宽
12．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b以相同的入射角从空气射向一个三棱镜，则下列说法正确的是（　　）
A．a光在真空中的动量比b光大 B．a光在三棱镜中的波长比b光大
C．a光的折射角比b光大 D．a光的光子能量比b光大
13．下列说法正确的是（　　）
A．海市蜃楼是光发生全反射的结果
B．照相机镜头的增透膜，应用了光的干涉原理
C．用双缝干涉实验装置观察红光的干涉现象，中央条纹是白色的
D．在城市主道路修缮过程中，往往会安装红色的禁行标志，是因为红光的传播速度最快，它首先射入人的眼睛
14．下列说法中正确的是（　　）
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
D．图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
15．下列说法正确的是（　　）
A．机械波和电磁波都必须依赖于介质才能够传送信息和能量
B．泊松亮斑的形成是光的行射的结果
C．在打磨精密光学平面时，可以利用干涉法检查平面的中整程度
D．光的偏振现象可以说明光是横波
E．用同一装置做光的双缝干沙实验时，波长越大相邻的干涉条纹间距越小
二、填空题
16．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是　 　．
17．如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为 m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为 Hz。则P点处是　 　（填“亮”或“暗”）条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹　 　 （填“均匀”或“不均匀”）分布。 （光在空气中的速度 ）
18．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装双缝时得到分布图是　 　（选填“a”或“b”），若要使干涉条纹的间距变大，可使缝屏与光屏间的距离　 　（选填“增大”或“减小”）。
19．（某同学用如图甲所示的装置测量激光的波长。将一束激光照在双缝上，在光屏上观察到如图乙所示平行且等宽的明暗相间的条纹。该同学测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄可忽略），光屏到双缝的距离为L，经测量得出5条亮条纹中心之间的距离为a，图乙中的条纹是因为激光发生了　 　（填“干涉”、“衍射”）现象而产生的，经计算该激光的波长为　 　。
20．（1）梳子在梳头后带上电荷，摇动这把梳子在空中产生电磁波．该电磁波______．
A．是横波
B．不能在真空中传播
C．只能沿着梳子摇动的方向传播
D．在空气中的传播速度约为3×108 m/ s
（2）两束单色光A、B的波长分别为 、 ，且 > ，则　 　（选填“A”或“B”）在水中发生全反射时的临界角较大．用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到　 　（选填“A”或“B”）产生的条纹间距较大．
（3）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示．已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长.
三、综合题
21．1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.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).
（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜. 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.
（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.
22．在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则：
（1）此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？
（2）假如把整个装置放入折射率为 的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？
23．1801年，托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。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，M为一平面镜。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反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。
（1）试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。
（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为 ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 的表达式。
答案部分
1．A
【解答】蓝色大闪蝶的翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断地在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度，材质，还是它树状脊脉上“台阶结构”的位置，都适合蓝光发生相长干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光相干干涉的产物，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
2．B
【解答】A．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，A不符合题意；
B．光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射的性质，B符合题意；
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，C不符合题意；
D．在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最小，电路电流最大，D不符合题意。
故答案为：B。
3．D
【解答】ABC．由题意可知，单色光A照射双缝时条纹间距较小，根据 可知单色光A的波长较小，频率较大，ABC不符合题意；
D．因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，D符合题意。
故答案为：D。
4．C
【解答】要检查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的条纹是a板的下表面和b板的上表面的反射光干涉产生的。具体为：当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，若条纹是直的则板平整，若条纹发生弯曲，则玻璃板不平整。
故答案为：C
5．D
【解答】本题考查薄膜干涉。设绿光在膜中的波长为λ，则由d=λ/4，得λ=4d；则绿光在真空中的波长为：λ0=nλ=4nd。
故答案为：D。
6．D
【解答】A项：根据光速不变原理是：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，A符合题意； B项：均匀变化的电场一定产生稳定的磁场，均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，B不符合题意；
C项：在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，光的波长减小，则干涉条纹间距变窄，C不符合题意；
D项：根据多普勒效应可知，声源与观察者相对靠近，观察者所接收的频率大于声源发出的频率，D符合题意。
故答案为：D
7．C
【解答】A．增大单色光频率，则波长减小，根据公式 可知，条纹间的距离减小，A不符合要求；
B．增大双缝屏上的双缝间距d，根据公式 可知，条纹间的距离减小，B不符合要求；
C．增大双缝屏到光屏的距离L，根据公式 可知，条纹间的距离增大，C符合要求；
D．根据公式 可知，条纹间的距离与单缝屏到双缝屏的距离无关，D不符合要求。
故答案为：C。
8．B
【解答】A．根据双缝干涉条纹的间距公式 可知，减小双缝间的距离，即 变小，则干涉条纹间的距离增大，A不符合题意；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式 可知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间的距离增大，B符合题意；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式 可知，增大双缝到屏的距离，即 增大，则干涉条纹间的距离增大，C不符合题意；
D．根据双缝干涉条纹的间距公式 可知，将绿光换为紫光，波长变短，则干涉条纹间的距离减小，D不符合题意；
故答案为：B。
9．A
【解答】A．医生诊病时常用的“彩超”是利用了多普勒效应，A符合题意；
B．医生诊病时常用的“B超”是利用了超声波频率高，穿透力强的特点，B不符合题意；
C．3D电影具有立体感，其基本原理是利用了光的偏振，C不符合题意；
D．为避免高楼大厦因风力、地面振动等因素引起的共振，可使其固有频率远离外界驱动力的频率，D不符合题意。
故答案为：A。
10．A
【解答】根据临界角C、折射率 ，由①a的临界角小于b的临界角，可知na＞nb，根据色散规律可知a的频率大于b即γa＞γb；根据双缝干涉条纹间距 ，由②c的条纹间距最大可知b、c和d中c的波长最长，C的频率最小；每种金属都有对应的最小入射光频率，入射光频率越大、光电效应越容易发生，由③可知b和d中b的频率较大即γb＞γd，综合上述可知a、b、c、d的频率从大到小依次为abdc，A符合题意．
故答案为：A
11．A
【解答】A．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性，体现光的干涉原理，A符合题意；
B．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部，它利用了光的全反射原理，B不符合题意；
C．往往在镜头前加一个偏振片，其偏振方向与反射光的振动方向垂直，从而减弱反射光的透射的强度，从而使玻璃后的影像清晰，不是减少反射光的损失，C不符合题意；
D．由 知在光的双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，条纹间距将变窄，D不符合题意；
故答案为：A。
12．B,C
【解答】AB．a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式 可知a光在三棱镜中的波长比b光大，a光的频率小于b光的频率，因此a光在真空中的波长比b光在真空中的波长大，根据公式 可知a光子在真空中的动量比b光子的动量小，A不符合题意，B符合题意；
CD．由于a光的波长大于b光的波长可知，a光的频率小于b光的频率，三棱镜对a的折射率小，对b光的折射率大，根据 可知a光的折射角比b光的折射角大，根据 可知a光的光子能量比b光子能量小，C符合题意，D不符合题意；
故答案为：BC。
13．A,B
【解答】A．海市蜃楼是全反射现象，A符合题意；
B．照相机镜头上的增透膜能增强透射光是因为光照射在薄膜两表面上被反射回去，在叠加处由于光程差等于波长的一半使得两束反射光出现振动减弱，导致相互抵消，即减弱了反射光从而增强光的透射能力，这是依据光的干涉现象，B符合题意；
C．用双缝干涉实验装置观察红光的干涉现象，中央条纹是红色的，C不符合题意；
D．在城市主道路修缮过程中，往往会安装红色的禁行标志，是因为红光的波长长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射，即红色光比其它可见光传播范围更广，D不符合题意。
故答案为：AB。
14．A,C
【解答】A．由折射率和光的传播速度之间的关系 可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折更大，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，A符合题意；
B．当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，所以一定有光线从面射出，B不符合题意；
C．根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距 与双缝间距离d及光的波长 的关系式 可知，只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离 将减小，C符合题意；
D．因为不知道被测样表的放置方向，故不能判断此处是凸起的，D不符合题意。
故答案为：AC。
15．B,C,D
【解答】A.机械波依赖于介才能传播，而电磁波不需要介质，A不符合题意。
B.泊松亮斑的形成是光的行射的结果。B符合题意。
C.薄膜干涉可以用来检查工件的平整程度在打磨精密光学平面时，可以利用干涉法检查平面的平整程度，C符合题意。
D.光的偏振现象可以说明光是横波，D符合题意。
E.根据 可得，用同一装置做光的双缝干沙实验时，波长越大相邻的干涉条纹间距越大，E不符合题意。
故答案为：BCD.
16．5×1014
【解答】当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到Q处的路程差是9×10-7m，则有：
由 ，解得：
17．暗；不均匀
【解答】设A光在空气中波长为λ，由 得 ，光的路程差 ，所以
即从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ的3.5倍，所以P点为暗条纹。
将S2用遮光片挡住。光屏上得到的是衍射条纹，所以是不均匀分布的。
18．b；增大
【解答】双缝干涉得到的条纹是等距条纹，故答案为：b。根据 知，要使干涉条纹间距变大，双缝的宽度需减小，即选择宽度较窄的双缝或使双缝屏与光屏间的距离增大。
19．干涉；
【解答】一束激光通过两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，光波会同时传到狭缝，它们就成了两个振动情况总是相同的波源，在后面的空间相互叠加，就发生了干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
干涉条纹中相邻两条亮条纹间距
由题意知
带入可得
20．（1）A；D（2）A；A
（3）解:由图象可知，周期T=0.4 s
由于波长大于0.6 m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt=0.3 s
波速 ，代入数据得v=2 m/s 波长λ=vT，代入数据得λ=0.8 m
【解答】（1）摇动的梳子在空中产生电磁波，电磁波是横波， A符合题意；电磁波能在真空中传播，选项B不符合题意；电磁波传播的方向与振动方向垂直，C不符合题意；电磁波在空气中传播的速度约为光速， D符合题意。（2）波长越长，频率越小，折射率越小，根据临界角 ，可知波长越大临界角越大，所以A光的临界角大；双缝干涉条纹的间距 ，因为A光的波长较长，所以A光产生的条纹间距较大。
21．（1）解：①根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S′．②连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点S′，并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达的光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点S′，即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端．故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示．
（2）解：从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式△x= λ因为d=2a，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离△x= λ．
22．（1）解：根据题意计算相邻明条纹的间距
又因为
解得红光在真空中的波长
红光的频率
（2）解：红光在水中传播的速度
在水中的波长
则屏上相邻明条纹的间距
23．（1）解：根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像 。连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点 ，并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点 ，即可找到反射光线所能到达光屏的最下端。故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示
（2）解：从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以 之间的距离为d，而光源S到光屏的距离可以看做双孔屏到像屏的距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式 ，因为 ，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离