选择性必修一5.1光的干涉同步练习 （word版含答案）

鲁科版 （2019）选择性必修一 5.1 光的干涉 同步练习
一、单选题
1．如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差应为（　　）
A． B． C． D．
2．2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高琨，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维。以下物理现象或实验与光导纤维传播信号的原理相同的是（　　）
A． B． C． D．
3．如用所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面间形成一个劈形空气薄膜，当紫光从上方入射后，从上往下看到明暗相间的等距条纹，下列说法中正确的是（　　）
A．条纹是光的衍射形成的
B．若抽去一张纸片，条纹变疏
C．把紫光换成红光，条纹变密
D．条纹是两玻璃上表面的反射光叠加形成的
4．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中，光路如图所示，关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是（　　）
A．该种玻璃对a光的折射率较大
B．b光在该玻璃中传播时的速度较大
C．两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较小
D．用同一装置进行双缝干涉实验，屏上的干涉条纹的间距a光较大
6．如图所示是一竖立的肥皂薄膜的截面，一束单色平行光射向薄膜，在薄膜上产生干涉条纹，则下列说法错误的是（　　）
A．干涉条纹的产生是光在薄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，薄膜上的干涉条纹是水平的
C．观察干涉条纹时，薄膜上的干涉条纹是水平的，若薄膜在竖直面内转过90度角，则条纹将变成竖直的
D．用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距比用黄光照射时小
7．如图所示，某同学得到了红光的双缝干涉图样，若要增大相邻亮条纹之间的距离，下列做法中正确的是（　　）
A．改用蓝色滤光片 B．增大双缝间的距离
C．增大屏到双缝的距离 D．增大红光的强度
8．光热转换是将太阳能转换为其他物质内能的过程，太阳能热水器如图所示，就是一种光热转换装置，它的主要转化器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳能转化成水的内能。真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳能转换成热能，这种镀膜技术的物理依据是（　　）
A．光的直线传播 B．光的粒子性 C．光的干涉 D．光的衍射
9．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率大于b光的频率
B．出射光束a、b不一定相互平行
C．a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
10．“牛顿环”又称“牛顿圈”．如图甲所示．牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面．其工作原理为“薄膜干涉”．可以用来判断透镜表面凸凹、精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径和液体折射率等．把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示．它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关．以下分析正确的是(　　)
A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B．球冠的半径越大，圆环的间距越小
C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的
D．被检测的面必须是平的
11．在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次增到最亮，则（　　）
A．出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强
B．出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱
C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加
D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ
12．两块标准平面玻璃板形成一个劈形空间，内部为空气时，用单色光垂直照射玻璃板上表面，产生等间距的明暗相间的干涉条纹。若在劈形空间内充满水，则相邻的条纹间距将（　　）
A．变小 B．变大 C．不变 D．无法确定
13．关于光的干涉的说法正确的是（　　）
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，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽
C．只有颜色相同的两列光波才能产生干涉
D．颜色不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
14．教室内两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为（　　）
A．两盏灯亮度不同
B．灯光的波长太短
C．两灯光的振动频率不同
D．电灯发出的光不稳定
15．以下说法正确的是（　　）
A．单摆的周期公式是由伽利略研究并确定的
B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变小
C．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波
D．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于物体的固有频率
二、填空题
16．若已知双缝间距，再测出_______和_______，就可以求得光波的波长
17．薄膜干涉
（1）薄膜干涉中的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面______的光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的______、恒定的相位差及振动方向；
（2）薄膜干涉的原理
光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的______不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现______条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现______条纹。
18．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。
三、解答题
19．无色的肥皂液，吹出的肥皂泡却为什么是彩色的？
20．杨氏双缝干涉实验中，双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，还能看到干涉现象吗？为什么？
21．频率为6×1014Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹？(不含O、P两点处)
22．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力，有人想利用薄膜干涉的原理设计一种“增反膜”，以减小紫外线对眼睛的伤害，他选用的薄膜材料的折射率为，所要消除的紫外线的频率为。
（1）他设计的这种“增反膜”所依据的是什么原理？
（2）这种“增反膜”的厚度至少是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
双缝到光屏上点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹距离之差为
而
所以
故D正确，ABC错误。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
光导纤维传播信号的原理是光从光密介质向光疏介质传播时发生了全反射。
A．是光的折射现象，不是全反射，故A错误；
B．是光的色散现象，折射原理，不是全反射，故B错误；
C．是全反射现象，故C正确；
D．是光的干涉现象，不是全反射，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
A．此为薄膜干涉现象，条纹是光的干涉形成的，故A错误；
B．若抽去一张纸片，同一位置的两反射光的光程差减小，观察到的条纹变疏，故B正确；
C．把紫光换成红光，波长变大，根据
则条纹变疏，故C错误；
D．干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加形成的，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
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△x=2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在图中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，则薄膜层的厚度之间变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．由图可得b光的折射角小于a光的折射角，b光的偏折程度大，根据折射定律得知：玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，故A错误；
B．由可知，折射率大的，传播速度较小，故b光在该玻璃中传播时的速度较小，故B错误；
C．由临界角公式分析得知，折射率越大，临界角越小，可知a光的全反射临界角较大，故C错误；
D．玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，则b光的频率大于a光的频率，而a光的波长大于b光的波长。由于在相同的条件下，干涉条纹间距与波长成正比，所以用同一干涉装置可看到a光的干涉条纹间距比b光大，故D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
A．由于重力的作用，肥皂薄膜形成了上薄下厚的形状，干涉条纹是光在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故A说法正确；
BC．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜干涉是等厚干涉，同一条纹对应的薄膜厚度相同，故条纹是水平的，B说法正确，C说法错误；
D．其他条件相同时，干涉条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长较长，故用黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距较大，用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距较小，故D说法正确。
此题选择错误选项，故选C。
7．C
【解析】
【详解】
根据条纹间距表达式
可知
A．改用蓝色滤光片，则波长变小，则相邻亮条纹之间的距离减小，选项A错误；
B．增大双缝间的距离，则相邻亮条纹之间的距离减小，选项B错误；
C．增大屏到双缝的距离，则相邻亮条纹之间的距离变大，选项C正确；
D．增大红光的强度对条纹间距无影响，选项D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
真空玻璃管上的镀膜是一层增透膜，利用了光的干涉的原理，故C正确，ABD错误。
故选C。
9．A
【解析】
【详解】
A． 根据折射定律
a光的折射角小，折射率大，频率的，所以a光的频率大于b光的频率，A正确；
B． 对a光，根据折射定律
根据反射定律
解得
对a光，出射光线与法线的夹角等于θ，同理，对b光，出射光线与法线的夹角也等于θ，所以，出射光束a、b一定相互平行，B错误；
C． 根据
折射率小的b光临界角大， C错误；
D． 根据
用同一装置进行双缝干涉实验，a光的折射率大波长小，条纹间距小，D错误。
故选A。
10．C
【解析】
【详解】
AB．若将玻璃球体的半径再增大一些，则玻璃球体与被检测的平面之间的夹角将减小，它们之间的空气膜的厚度的变化减慢，所以形成的同心圆环的间距增大，球冠的半径越大，圆环的间距越大，AB错误；
C．根据薄膜干涉的原理可知，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，所以若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的，C正确；
D．根据薄膜干涉的特点可知，被检测的面可以是平的，也可以是凸的，或凹的，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
AB．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，A错误，B正确；
CD．温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，由干涉原理可知，当路程差（即薄膜厚度的2倍）等于半波长的偶数倍，出现亮条纹，知路程差减小为λ，则A的高度增加，CD错误。
故选B。
12．A
【解析】
【详解】
从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为
即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差
时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为 ，相邻亮条纹之间的距离
同理加入水后
由于
在劈形空间内充满水，则相邻的条纹间距将变小。
故选A。
13．C
【解析】
【详解】
A．双缝干涉条纹中亮条纹与暗条纹的宽度相等，选项A错误；
B．由干涉条纹的宽度正比于波长知，波长大，条纹宽，红光的波长大于紫光的波长，故入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变窄，选项B错误；
CD．频率决定光的颜色，由光的干涉条件知只有颜色相同的两列光波才能产生干涉，选项C正确，D错误。
故选C。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况才是相同的，因此两个普通白炽灯发出的光相遇时，振动频率不同，不符合干涉产生的条件，故C正确，ABD错误。
故选C。
15．C
【解析】
【详解】
A．伽利略最早发现了摆的等时性原理，后来惠更斯得出了单摆的周期公式，故A错误；
B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变大，故B错误；
C．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波，故C正确；
D．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，故D错误。
故选C。
16． 双缝到屏的距离l 条纹间距Δx
【解析】
【分析】
【详解】
略
17． 反射 频率 路程差 亮 暗
【解析】
【分析】
【详解】
略
18． 偶 奇
【解析】
【分析】
【详解】
略
19．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。
20．见解析
【解析】
【详解】
不能看到干涉现象，因为只有当两束频率相等的光相遇时才会发生干涉现象．当双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，这时就变成一束绿光和一束黄光相遇，它们的频率不等，故它们相遇时不会发生干涉现象．
21．亮条纹，6条暗条纹，5条亮条纹
【解析】
【详解】
单色光的波长
路程差为3×10－6m，
即路程差是半波长的偶数倍，P点出现亮条纹，而O点处为中央亮条纹。所以在PO间有5条亮条纹，6条暗条纹。
22．（1）见解析；（2）
【解析】
【详解】
（1）为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即
因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的即可；
（2）紫外线在真空中的波长是
在膜中的波长为
则“增反膜”的厚度至少是
答案第1页，共2页
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