5.1光的干涉专项测试（word版含答案）

5.1、光的干涉
一、选择题（共16题）
1．用同一双缝干涉实验装置在真空中做红光和紫光的双缝干涉实验，获得甲、乙两种干涉条纹，如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．甲为紫光，乙为红光
B．甲光在水中的传播速率大于乙光在水中的传播速率
C．在同一种介质中，甲光的折射率大，乙光的折射率小
D．在同一种介质中，甲光的全反射临界角小，乙光的全反射临界角大
2．下列有关光现象的说法正确的是（ ）
A．在光的双缝干涉实验中，若仅将双缝间距变小，则条纹间距一定变大
B．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
C．相同衍射装置，紫光的衍射现象比红光明显
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
3．下列说法正确的是（　　）
A．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射
B．光学镜头上的增透膜利用了光的衍射现象
C．偏振光可以是横波，也可以是纵波
D．雨后天晴，马路上的油膜在阳光照耀下出现的彩色现象是光的衍射现象
4．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．若单缝向左平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离减小
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
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增大
D．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增大
5．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为（　　）
A．手电筒射出的光是单色光 B．干涉图样太细小看不清楚
C．周围环境的光太强 D．这两束光为非相干光
6．如图所示，两束不同的单色光P和Q射向半圆形玻璃砖，其出射光线都是从圆心O点沿OF方向，由此可知（ ）
A．Q光穿过该玻璃砖所需的时间比P光短
B．P光的波长比Q光的波长小
C．P、Q两束光以相同的入射角从水中射向空气，若Q光能发生全反射，则P光也一定能发生全反射
D．如果让P、Q两束单色光分别通过同一双缝干涉装置，P光形成的干涉条纹间距比Q光的大
7．小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹.这是下列哪种原因形成的(　　)
A．光的色散
B．光的干涉
C．光的直线传播
D．光的衍射
8．一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃砖对a、b的折射率关系为na < nb
B．a、b在玻璃中的传播速度关系为va > vb
C．单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角
D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹的间距比b光的宽
9．如图所示是一竖立的肥皂液膜的截面，一束单色平行光射向液膜，在液膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是（　　）
A．干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，液膜上的干涉条纹是水平的
C．观察干涉条纹时，液膜上的干涉条纹是水平的，若液膜在竖直面内转过90°，则干涉条纹将变成竖直的
D．用绿光照射液膜产生的干涉条纹之间的距离比用红光照射时小
10．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹图样如图乙所示。现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（　　）

A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失
11．关于甲、乙、丙、丁四个实验，以下说法正确的是
甲：单色光通过劈尖产生产生明暗条纹
乙：单色光通过牛顿环产生明暗条纹
丙：单色光通过双缝产生明暗条纹
丁：单色光通过单缝明暗条纹
A．四个实验产生的条纹均为干涉条纹
B．甲、乙两实验产生的条纹均为等距条纹
C．丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的频率越大
D．丁实验中，产生的明暗条纹为光的衍射条纹
12．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察到清晰的干涉条纹。他对实验装置进行改动后，在像屏上观察到的干涉条纹的个数减少，以下改动可能会实现这个效果的是（　　）
A．仅将单缝向右移动靠近双缝
B．使用间距更大的双缝
C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片
D．仅将双缝向左移动少许
13．某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为，下列说法正确的是（　　）
A．中央亮纹最亮最宽
B．测得单色光的波长
C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹变宽
D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数
14．下列说法正确的是(　　)
A．使用同一装置进行双缝干涉实验，红光干涉条纹比紫光干涉条纹更宽
B．均匀变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．“和谐号”动车组高速行驶时，在地面上测得其车厢的长度明显变短
D．在任何惯性系中，光在真空中的速率都相等
15．下列关于双缝干涉实验的说法正确的是（　　）
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列单色光能够发生干涉现象
D．照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽
16．如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（　　）
A．进入三棱镜后各自的波长都有所减小
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距
C．在三棱镜中的传播速度
D．在增大入射角的过程中，单色光a先发生全反射
二、填空题
17．如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略
两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l，则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距： _______
18．如图所示，竖直放置的肥皂膜上呈现的彩色条纹正确图示应该是图__________（选填“A”或“B”）．
19．如图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，干涉条纹是用两个表面反射的光的叠加产生的，这两个表面是标准样本a的______和厚玻璃板b的______。
20．两束不同频率的单色光a、b以相同的入射角从空气射入玻璃砖中，发生了如图所示的折射现象，且α>β。在玻璃砖中，a光的传播速度________（填“大于”“小于”或“等于”）b光的传播速度；若光束从玻璃砖射向空气，则b光的临界角比a光的临界角________（填“大”或“小”）；若用a、b两种光分别通过同样的装置做双缝干涉实验时，a光的干涉条纹间距________（填“宽”或“窄”）。
综合题
21．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距是多少
22．一束白光通过双缝后，可以在屏上观察到干涉条纹，除中央的白色条纹外，两侧还有彩色条纹．为什么中央的是白色条纹？离中央白色条纹最近的是什么颜色的干涉条纹？
23．一斜劈形透明介质劈尖，尖角为，高为. 今以尖角顶点为坐标原点，建立坐标系如图(a)所示；劈尖斜面实际上是由一系列微小台阶组成的，在图(a)中看来，每一个小台阶的前侧面与xz平面平行，上表面与yz平面平行. 劈尖介质的折射率n随而变化，，其中常数. 一束波长为的单色平行光沿轴正方向照射劈尖；劈尖后放置一薄凸透镜，在劈尖与薄凸透镜之间放一挡板，在挡板上刻有一系列与方向平行、沿y方向排列的透光狭缝，如图(b)所示. 入射光的波面（即与平行入射光线垂直的平面）、劈尖底面、挡板平面都与轴垂直，透镜主光轴为x轴. 要求通过各狭缝的透射光彼此在透镜焦点处得到加强而形成亮纹. 已知第一条狭缝位于y=0处；物和像之间各光线的光程相等.
(1). 求其余各狭缝的y坐标；
(2). 试说明各狭缝彼此等距排列能否仍然满足上述要求.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．双缝干涉条纹间距公式为
甲图条纹间距较大，光的波长较大，可知甲为红光，乙为紫光，A错误；
BC．甲光（红光）在水中折射率较小，由
可知，甲光在水中的传播速率大于乙光在水中的传播速率，B正确，C错误；
D．由
可知，在同一种介质中，甲光的全反射临界角大，乙光的全反射临界角小，D错误。
故选B。
2．A
【详解】
试题分析： 根据双缝干涉条纹间距公式可知在其它条件不变的情况下将双缝间距d变小，条纹间距一定变大．故A正确．B、根据可知折射率n越大临界角C越小，由于紫光的折射率最大，故临界角最小，故当紫光能发生全反射，入射角不一定大于红光的临界角，故红光不一定能发生全反射，故B错误．．相同衍射装置，红光的衍射现象比紫光明显，衍射条件是障碍物或小孔的“尺寸”和波长差不多或比波长小 ，红光的波长大， 更容易绕过障碍物．故C错．偏振片只能使振动方向与偏振片狭缝的方向相同的那一部分光透过，而沿其它方向振动的光不能通过故减弱了透射光的强度，故D错误．故选A．
3．A
【详解】
A．用光导纤维传播信号是利用了光的全反射，选项A正确；
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象，选项B错误；
C．偏振光只能是横波，不可以是纵波，选项C错误；
D．雨后天晴，马路上的油膜在阳光照耀下出现的彩色现象是光的干涉现象，选项D错误；
故选A.
4．B
【详解】
A．若单缝向左平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，A错误；
B．若测得5个亮条纹中心间的距离为a，则相邻两条亮条纹间距
选项B正确；
C．根据
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，C错误；
D．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据
光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。
故选B。
5．D
【详解】
这两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光，因此不能产生干涉图样。
故选D。
6．D
【详解】
试题分析：由图知：P光和Q光的折射角相等，而P光的偏折程度小，根据折射定律知P光的折射率比Q光小，由知P光在玻璃砖中传播速度大，则P光穿过玻璃砖所需的时间比Q光短，故A错误．P光的折射率小，频率小，则P光的波长比Q光的波长长，故B错误．根据临界角公式，知P光束的折射率小，临界角大，所以若Q光能发生全反射，则P光不一定能发生全反射，故C错误．P光束的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则P光形成的干涉条纹间距比Q光的大，故D正确．故选D．
7．B
【详解】
光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹．
A. 光的色散，与结论不相符，选项A错误；
B. 光的干涉，与结论相符，选项B错误；
C. 光的直线传播，与结论不相符，选项C错误；
D. 光的衍射，与结论不相符，选项D错误；
8．C
【详解】
A．由折射定律有
nasini = sinθa，nbsini = sinθb
结合光路图可知
na > nb
A错误；
B．根据波速与折射率的关系可知
va < vb
B错误；
C．当恰好发生全反射时有
sinC =
则
Ca < Cb
C正确；
D．根据波长与折射率的关系有
λa < λb
由干涉条纹间距公式有
x =
则
xa < xb
D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．干涉条纹的产生是光线在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，A正确，不符合题意；
BC．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且液膜的干涉是等厚干涉，同一干涉条纹对应的液膜厚度相同，若把液膜在竖直面内转过90°，干涉条纹仍然是水平的，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．干涉条纹之间的距离与光的波长成正比，由于红光波长比绿光波长长，故红光照射时产生的干涉条纹之间的距离比绿光照射时大，D正确，不符合题意。
故选C。
10．A
【详解】
从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为
即光程差为空气薄膜厚度的2倍，当光程差
此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气薄膜的厚度差为，抽去一张纸片后空气薄膜的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，干涉条纹将变疏。
故选A。
11．D
【详解】
AD．丁实验中，单色光通过单缝产生的明暗条纹为光的衍射条纹，其它三个均为光的干涉条纹，选项A错误，D正确；
B．牛顿环产生明暗条纹是不等距的，选项B错误；
C．根据可知，丙实验中，产生的条纹间距越大，该光的波长越大，频率越小，选项C错误；
故选D.
12．D
【详解】
A．由条纹间距公式
可知，仅将单缝向右移动靠近双缝，双缝见的距离d、双缝到光屏的距离L和单色光的波长都不变，则条纹间距不变，故A错误；
B．由以上条纹间距公式可得，使用间距更大的双缝，条纹间距会变小，会使干涉条纹增多，故B错误；
C．由以上条纹间距公式可得，仅将红色滤光片换成绿色滤光片,单色光的波长变小了，条纹间距会变小，会使干涉条纹增多，故C错误；
D．由以上条纹间距公式可得，仅将双缝向左移动少许，双缝到光屏的距离L变大，条纹间距会变大，会使干涉条纹减少，故D正确。
故选D。
13．B
【详解】
A．中央亮纹最亮，但是中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同，所以A错误；
B．根据
解得单色光的波长
所以B正确；
C．根据
可知，将单缝向双缝靠近，干涉条纹保持不变，所以C错误；
D．将屏向远离双缝的方向移动，则l变大，条纹宽度变大，则可以减小从目镜中观察到的条纹个数，所以D错误；
故选B。
14．AD
【详解】
利用同一装置做双缝干涉实验，干涉条纹的宽度：△x＝λ，波长比较长的红光的干涉条纹比紫光的干涉条纹宽，故A正确．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波，选项B错误；由相对论原理可知，当速度接近光速时，沿着速度方向长度才明显变短，故C错误．根据光速不变原理，在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同，故D正确．故选AD.
15．BC
【详解】
AB．在杨氏双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同，即相干光源，A错误，B正确；
C．频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列单色光能够发生干涉现象，C正确；
D．由可知，波长越短，光屏上出现的条纹宽度越窄，D错误。
故选BC。
16．AB
【详解】
A．光从空气进入玻璃中光速减小而频率不变，根据 可知，两束光在玻璃中的波长都减小，选项A正确；
B．由图看出，a的偏折角小，玻璃对a光的折射率小于对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，射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距，选项B正确；
C．a光的折射率小，由分析知，在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度，选项C错误；
D．根据 ，b光的折射率大，发生全反射的临界角小，在增大入射角的过程中，单色光b先发生全反射，选项D错误。
故选AB。
17．Δx＝λ
【详解】
略
18．B
【详解】
竖直放置的肥皂膜在重力作用下变成上薄下厚的楔形膜，且在同一水平线上膜厚相等，故干涉条纹为水平的，正确图示为图（B）．
19． 下表面 上表面
【详解】
要检查玻璃板上表面是否平整，所以干涉形成的条纹是标准样板a的下表面和厚玻璃板b的上表面的反射光发生干涉产生的。若出现的干涉条纹是直的则表明厚玻璃板b平整，若条纹发生弯曲，则厚玻璃板b不平整。
20． 大于 小 宽
【详解】
由折射定律
知，b光的折射率较大，则b光的频率较大，根据
可知，在同种介质中，b光的传播速度较小；
由
可知，折射率大的临界角小，即b光的临界角比a光的临界角小；
a光的频率小，波长大，则用同样的装置做双缝干涉实验时，根据
可知，a光的干涉条纹间距宽，b光的干涉条纹间距窄。
21．
【详解】
根据双缝干涉实验条纹间距公式有
有
22．见解析
【解析】
双缝干涉屏上观察到的条纹，中央是亮条纹。用白光做实验，白光是七中单色光的复色光，所以条纹的中央对七种单色光来说都是亮条纹，那么中央七种单色光再复合就是白色的亮条纹了。
离中央白色条纹最近的是红色的干涉条纹，原因是干涉条纹的间距和光的波长由关，波长越长，条纹间距越大，复合成白光的七种单色光中红光的波长最长，所以它干涉形成的条纹间距最大，所以红光形成的亮纹最宽，其余颜色的单色光形成的亮纹窄，因此离中央白色条纹最近的是红色的干涉条纹。
23．(1) （2）
【详解】
1. 考虑射到劈尖上某值处的光线，计算该光线由到之间的光程. 将该光线在介质中的光程记为，在空气中的光程记为. 介质的折射率是不均匀的，光入射到介质表面时，在 处，该处介质的折射率；射到处时，该处介质的折射率. 因折射率随x线性增加，光线从处射到（是劈尖上值处光线在劈尖中传播的距离）处的光程与光通过折射率等于平均折射率
(1)
的均匀介质的光程相同，即
(2)
忽略透过劈尖斜面相邻小台阶连接处的光线（事实上，可通过选择台阶的尺度和挡板上狭缝的位置来避开这些光线的影响），光线透过劈尖后其传播方向保持不变，因而有
(3)
于是
. (4)
由几何关系有
(5)
故
. (6)
从介质出来的光经过狭缝后仍平行于轴，狭缝的值应与对应介质的值相同，这些平行光线会聚在透镜焦点处.
对于处，由上式得
(7)
y处与处的光线的光程差为
. (8)
由于物像之间各光线的光程相等，故平行光线之间的光程差在通过透镜前和会聚在透镜焦点处时保持不变；因而(8)式在透镜焦点处也成立. 为使光线经透镜会聚后在焦点处彼此加强，要求两束光的光程差为波长的整数倍，即
. (9)
由此得
. (10)
除了位于y=0处的狭缝外，其余各狭缝对应的y坐标依次为
(11)
2. 各束光在焦点处彼此加强，并不要求(11)中各项都存在. 将各狭缝彼此等距排列仍可能满足上述要求. 事实上，若依次取，其中为任意正整数，则
. (12)
这些狭缝显然彼此等间距，且相邻狭缝的间距均为，光线在焦点处依然相互加强而形成亮纹.
答案第1页，共2页