5.1光的干涉同步练习（Word版含解析）

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．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，利用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，已知“散斑对”的间距d与待测物体的速度v、二次曝光的时间间隔Δt之间满足关系式d=KvΔt，其中K为常数。实验中可以测得二次曝光的时间间隔Δt和“散斑对”到屏的距离L及相邻两条亮纹的间距Δx。若所用激光的波长为λ，则利用该实验确定物体速度的表达式是（　　）
A． B． C． D．
2．将一块平板玻璃放置在另一水平放置的平板玻璃之上，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。当某单色光从上方入射后，从上往下看到的明暗相间的干涉条纹如图所示。下列有关该薄膜干涉的说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是入射光在两块平板玻璃上表面的反射光叠加产生的结果
B．干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加的结果
C．干涉条纹成水平排列，若抽去一张纸片，条纹间距将变大
D．干涉条纹成竖直排列，若抽去一张纸片，条纹间距没有变化
3．某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（　　）
A．装置中的双缝沿水平方向放置
B．仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大
C．仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大
D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变大
4．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（　　）
A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量
B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角小于b光
D．若用a、b分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距a光大于b光
5．下列说法中正确的是（　　）
A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下呈现各种不同颜色，这是光的干涉形成的现象
B．光学镜头上镀有一层增透膜可以增强透射光的强度，这是利用光的衍射原理
C．雨后空中出现的彩虹，这主要是由于光的干涉形成的现象
D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，这是利用光的衍射现象
6．用a、b两种不同的单色光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则（　　）
A．a光的频率大于b光的频率
B．对同种玻璃a光的折射率大于b光的折射率
C．在同种玻璃中，a光的传播速度等于b光的速度
D．从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
7．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
8．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
9．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
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上，在一端夹入塑料薄片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射到劈形薄膜后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：
（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；
（2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。
现若将图甲的装置放入水中，则当光垂直入射到劈形薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（　　）
A．变疏 B．变密 C．间距不变 D．消失
11．关于杨氏实验，下列说法中错误的是（　　）
A．单色光通过小孔后射向两个靠得很近的狭缝可作为振动情况总是相同的波源
B．两波源发出的光波在波谷与波谷叠加的地方，光相互抵消或者削弱，屏上出现暗条纹
C．两个波源发出的光波在波峰与波峰叠加的地方，光相互加强，屏上出现亮条纹
D．两波源发出的光波在波峰与波谷叠加的地方，光相互抵消或削弱，屏上出现暗条纹
12．2009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．
13．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在薄膜中的波长，用λ0表示此红外线在真空中的波长，则灯泡所镀薄膜的厚度最小应为（　　）
A．λ0 B．λ C．λ D．λ0
14．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　）
A．增大双缝与毛玻璃间的距离 B．增大单缝与双缝间的距离
C．增大透镜与单缝间的距离 D．增大单缝与光源间的距离
15．劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示，将一块平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上，在一端夹入两张纸片，当单色光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹。则（　　）
A．干涉条纹是由a、b上表面反射的光叠加产生的
B．相邻的暗条纹对应位置下方的空气膜厚度差不同
C．若抽去一张纸片，条纹变密
D．若某亮条纹发生弯曲，该亮条纹对应位置的空气膜厚度仍相等
二、填空题
16．如图所示，在双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为，则在这里出现的应是________（选填“亮条纹”或“暗条纹”）。
17．频率为6×1014Hz的单色光从S1和S2投射到屏上，并且S1与S2振动相同．则这种色光的波长为________；若屏上的点P到S1与P到S2的路程差为3×10-6m，问P点是_____(亮条纹还是暗条纹）
18．如图所示，一个直角三棱镜放置在空气中，∠A=30°，一束含有a、b两种光的复色光垂直AB边射入三棱镜，a光恰好在AC边发生全反射，b光的折射角为60°，则a、b两种光在棱镜中传播速度之比为______；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中，_______（选填“a”或“b”）光条纹间距较大。
三、解答题
19．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，试问：
(1)该黄光的波长是多少？
(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？
20．一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．频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)．如图所示，让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Δt.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：Δt的最大值Δtm与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δtm·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．
已知某红宝石激光器发出的激光频率ν＝4.32×1014 Hz，它的频率宽度Δν＝8.0×109 Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n＝的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°角，如图所示．
(1)求从O点射入薄膜中的光的传播方向及速率．
(2)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
.
21．在双缝干涉实验中，两缝间的距离为0.020cm，双缝到观察干涉条纹的光屏的距离是100.00cm，用一种单色光黄光做此实验，在光屏上测出21条黄色亮条纹间的距离是5.90cm，试求这种黄光的波长。如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00cm范围内最多能有多少条暗条纹。
22．在杨氏双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝和的路程差为，如果用频率的黄光照射双缝，试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
依题意可得，双缝间距为
d=KvΔt
双缝干涉条纹间距公式
联立解得
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
A. 干涉条纹是入射光在空气薄膜上表面和下表面的反射光叠加产生的结果，A错误；
B. 干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加或者是波谷和波谷叠加的结果，B错误；
CD. 干涉条纹成水平排列，若抽去一张纸片，劈形空气薄膜的角度变小，条纹间距将变大，C正确，D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
A．根据图乙可知，装置中的双缝沿竖直方向放置，故A错误；
B．根据双缝干涉的条纹间距公式，仅向右移动单缝，条纹间距不变，故B错误；
C．仅更换双缝间距更小的双缝，d变小，干涉条纹间距将变大，故C正确；
D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，波长变小，干涉条纹间距将变小，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，则频率也较大，根据光子的能量可知b光光子的能量较大，故A错误；
B．由可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，故B错误；
C．由可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，故C错误；
D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，故D正确；
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下，油膜上下表面形成两列频率相同的光发生干涉，因为不同颜色的光波长不同，导致条纹间距不同，则呈现各种不同颜色，A正确；
B．光学镜头上的增透膜的厚度等于绿光在该介质中波长的 ，绿光被膜的两个表面反射后发生干涉，相互抵消，增加了绿光的透射强度，这是光的干涉现象，B错误；
C．夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象，C错误；
D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，是空气薄膜的两个表面反射的两列光发生干涉出现彩色条纹，这是薄膜干涉现象，D错误。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
双缝干涉实验，干涉条纹间距为
可知如果用a、b两种不同的单色光，先后用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距，则a光的波长大于b光的波长，则
A．a光的频率小于b光的频率，故A错误；
B．对同种玻璃a光的折射率小于b光的折射率，故B错误；
C．在同种玻璃中，根据
可知，在同种玻璃中，a光的传播速度大于b光的速度，故C错误；
D．根据临界角公式
可知，从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角，故D正确。
故选D。
7．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。
8．C
【解析】
【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。
9．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。
10．B
【解析】
【详解】
空气中的光速为、波长为、条纹间距为，水中的光速为、波长为、条纹间距为，两玻璃表面之间的夹角为，根据光的干涉原理可知
光进入水中之后光速变小，根据可知
光在水中波长变短，则条纹间距之间的关系为
放入水中后，条纹间距变密，B正确。
故选B。
11．B
【解析】
【详解】
在杨氏实验中，两个狭缝的光源来自同一光源，频率、相位和振动方向均相同，具备干涉条件，所以通过两个狭缝的光在屏上叠加，波峰和波峰叠加的地方，波谷和波谷叠加的地方，光相互加强，屏上出现亮条纹，波峰和波谷叠加的地方，光相互抵消或削弱，形成暗条纹，B错误，A、C、D正确。
故错误的选B。
12．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。
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
要消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线，即要使从灯泡薄膜前后表面反射回来的红外线发生干涉，且相互抵消，设灯泡所镀薄膜的厚度为d，则
2d=
解得
d=
故选B。
14．A
【解析】
【详解】
根据条纹间距公式
可知
BCD．增大单缝与双缝间的距离、增大透镜与单缝间的距离、增大单缝与光源间的距离都不会改变条纹间距，故BCD错误；
A．增大双缝与毛玻璃间的距离，即增大，条纹间距增大，故A正确。
故选A。
15．D
【解析】
【详解】
A．干涉条纹是由于a下表面和b上表面反射光叠加产生的，故A错误；
BD．劈尖干涉条纹特点，任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，任意相邻的明条纹或者暗条纹对应的薄膜厚度差恒定，故B错误，D正确；
C．干涉条纹光程差
即光程差为空气层厚度的2倍，当满足
时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹间的空气厚度为，若抽去一张纸倾角减小，故亮条纹之间距离增大，因此干涉条纹变疏，故C错误。
故选D。
16．亮条纹
【解析】
【分析】
【详解】
屏上点距双缝和的路程差为，则有
即点距双缝和的路程差为半波长的偶数倍，故在点出现亮条纹。
17． 510-7m 亮条纹
【解析】
【详解】
[1]根据
激光的波长
；
[2]光程差是波长的整数倍时，形成明条纹。屏上的点P到S1与P到S2的光程差为
n为整数，则P处出现亮条纹。
18． b
【解析】
【详解】
[1]光线在AC界面的入射角，则a光的临界角为30°，并且
解得
b光在AC界面的折射角，其折射率
又因为
可得
[2]由于b光折射率较小，故其波长较长，根据公式
可知，b光条纹间距较大。
19．(1)5×10-7m；(2)暗条纹
【解析】
【详解】
(1)根据
可得
λ＝＝5×10－7m
(2)由于
Δx＝7.5×10－7m＝1.5λ
所以是暗条纹。
20．（1）折射角为30°，速度大小为2.12×108 m/s （2）1.15×10－2 m
【解析】
【详解】
(1)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有
n＝，即sin r＝＝，
所以r＝30°.
光在薄膜中的传播速度
v＝c/n≈2.12×108 m/s.
(2)乙光在薄膜中经历的路程
x＝
乙光通过薄膜所用时间
Δt＝＝
当Δt取最大值Δtm时，
对应的薄膜厚度最大，
又因Δtm·Δν≈1，所以
≈.
解得：dm≈1.15×10－2 m.
21．，16条
【解析】
【详解】
由题意可知，相邻黄色条纹间距为
双缝到光屏的距离为
设黄光波长为，根据
可求得
而红光波长为
可得
所以暗条纹数为
故黄光的波长为，如果换用一种频率为4.00×1014Hz的红光做此实验，在光屏上6.00cm范围内最多能有16条暗条纹。
22．暗条纹
【解析】
【详解】
根据题中的信息可得黄光的波长为
所以
即路程差是半波长的奇数倍，所以P点是暗条纹。
答案第1页，共2页
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