4.4光的干涉 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 4.4 光的干涉
一、单选题
1．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
2．两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
3．用a、b、c、d表示四种不同颜色的单色点光源，若：① 将a、b、c放在水中相同深度处，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大② 分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大③ a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大；则推断同种介质对a、b、c、d发出的光的折射率正确的是（　　）
A．nb＜nd＜nc＜na B．nb＜na＜nd＜nc
C．na＝nb＝nc＝nd D．nb＝na＜nd＝nc
4．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
5．下列说法正确的是（　　）
A．在杨氏双缝干涉实验中，若增大光的波长，干涉条纹间距减小
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．机械波能发生衍射现象
D．单摆的摆长越长，周期越小
6．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉条纹，下列说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明薄膜的厚度是均匀的
C．用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距大
D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
7．一半球形玻璃砖，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
8．物理郝老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）
A．若增大入射角i，则b光可能先消失
B．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距
C．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长长
D．a光的频率比b光的频率大
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．如图所示，在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光，把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。通过这层液膜观察灯焰的像与下面的哪幅图相符（　　）
A． B．
C． D．
11．在暗室中用氦氖激光器发出的激光，经反射镜反射后照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在挡板后面的屏上可以观察到
A．单色的不均匀条纹
B．单色的均匀条纹
C．彩色的不均匀条纹
D．彩色的均匀条纹
12．下列关于光现象说法正确的是（　　）
A．单色光从玻璃射入水中，光的波长不变
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的折射形成的
C．光的偏振现象说明光是纵波
D．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故
13．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
14．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差，如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则（　　）
A．P点出现明条纹，Q点出现暗条纹
B．Q点出现明条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹
D．两点均出现暗条纹
15．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为（　　）
A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同
C．各色光的强度不同
D．各色光通过双缝的距离不同
二、填空题
16．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹（从中央亮条纹往上数），已知光速为c，则P点到双缝的距离之差应为______。
17．用干涉法检查物体表面平滑程度，产生的干涉条纹是一组平行的条纹，若劈尖的上表面向上平移，如图甲所示，则干涉条纹的距离将__________；若使劈尖角度增大，如图乙所示，干涉条纹的距离将__________。（均选填“变窄”、“变宽”或“不变”）
18．数据处理
（1）条纹间距；
（2）波长λ=______；
（3）计算多组数据，求λ的平均值。
三、解答题
19．如图所示，为折射率的扇形玻璃砖截面，一束单色光照射到面上的点，在点折射后的光线平行于。已知点是的中点，点是延长线上一点，°。
①求入射光在点的入射角；
②通过计算判断光射到弧能否从弧射出。
20．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。
21．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图）.从仪器注明的规格可知，双缝屏上的双缝间距d=0.3mm，像屏与双缝屏间的距离l=1.2m.在像屏上用测量头测出，第1个亮条纹到第10个亮条纹的中心间距a=22.78mm.求：
(1)相邻两个亮条纹间的距离 ；
(2)这种单色光的波长.（最后结果保留两位有效数字）
22．如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等．当用波长为0.75μm的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【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。
2．A
【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。
3．A
【详解】
将a、b、c放在水中相同深度处，在水面上方同等条件下观测发现b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大，说明na、nb、nc相比，nb最小，nc＜na；分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大，说明在b、c、d三种光中，b光的波长最长，频率最小，故nb、nc、nd相比，nb最小；a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大，说明na、nc、nd相比，nd最小；综上可知，nb＜nd＜nc＜na。
故选A。
4．D
【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。
5．C
【详解】
A．根据
知在杨氏双缝干涉实验中，若增大光的波长，干涉条纹间距增大，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C．机械波属于波，所以能发生衍射现象，故C正确；
D．根据单摆周期公式
知单摆的摆长越长，周期越大，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果，故A正确；
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂液薄膜的厚度变化是均匀的，故B错误；
C．由于紫光的波长比红光的小，故用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距小，故C错误；
D．薄膜上的干涉条纹基本上是水平的，故D错误。
故选A。
7．D
【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。
8．D
【详解】
A．由于光线射到玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，a、b两种单色光在下界面上不可能发生全反射，A错误。
CD．由图知两束的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，通过折射定律可知na>nb，由于折射率越大，光的频率越大，则b光的频率比a光的频率小，所以a光波长小于b光波长，故C错误D正确。
B．根据
a光波长小于b光波长，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距小于b光条纹间距，B错误。
故选BD。
9．A
【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．D
【详解】
液膜上的像是液膜前后两个面反射的光形成的，此像由明暗相间的水平条纹组成。
故选D。
11．B
【详解】
用氦氖激光器发出的激光，经反射镜反射后照射金属挡板上的两条平行的狭缝，能产生干涉现象，则在挡板后面的屏上可以观察到单色的均匀条纹。
故选B。
12．D
【详解】
A．单色光从玻璃射入水中，光的频率不变，波速变化，所以波长变化，故A错误；
B．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故B错误；
C．光的偏振现象说明光是横波，故C错误；
D．玻璃中的气泡看起来特别明亮，是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故D正确。
故选D。
13．B
【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。
14．B
【详解】
由c＝λf知黄光的波长为
λ＝＝m＝0.5 μm
到P点的光程差与黄光的半波长相比为：
＝＝3
即为半波长的奇数倍，所以P点出现暗条纹．
到Q点的光程差与黄光的半波长相比为：
＝＝6
即为半波长的偶数倍，所以Q点出现明条纹．
故选B。
15．A
【详解】
ABC．根据双缝干涉的条纹间距公式
可知，条纹间距与光的波长、缝宽及缝与屏的间距有关，与光的速度及强度无关，对同一个双缝干涉装置，l、d都相同，各种色光的波长λ不同，因此不同，故A正确，BC错误。
D．同一个装置，各色光出发点相同，通过双缝的距离是一定的，故D错误。
故选A。
16．
【详解】
双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹对应的距离之差为
17． 不变 变窄
【详解】
[1][2]劈尖的上表面向上平移，上下表面的反射光的光程增大，但变化情况相同，只是条纹平移了，条纹间距不变；劈尖角度增大时，则光程差变大的快了，因而条纹间距变窄。
18．
【详解】
略
【点睛】
19．①60°； ②光射到AB弧能从AB弧射出。
【详解】
①光在介质中传播的光路图如图所示：
设入射光在C点的入射角为i，折射角为r，由于在C点折射后的光线平行于OB，所以∠OCP=∠AOD=60°，r=30°，
根据折射定律有：
代入数据解得：
i=60°；
②在C点折射后的光线射到AB弧上P点，连接O、P，OP是法线，过O点做CP的垂线交CP于Q，则折射光线在AB弧的入射角为i1，玻璃砖临界角为C，扇形半径为L，则：
，
根据几何知识有∠COQ=30°，LOQ＝LOC cos∠COQ=
根据
可得：
，
则：
i1＜C，
所以光射到AB弧能从AB弧射出。
20．暗条纹
【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。
21．（1）2.5×10-3m；（2）6.3×10-7m
【详解】
(1)相邻两个亮条纹间的距离
(2)由
则光的波长
22．暗纹 有两条暗纹
【详解】
当用波长为λ1=0.75μm单色光时P为O上方第二条亮纹，
所以P到双缝S1、S2的距离差△r=2λ1=2×0.75μm=1.5μm.
改用λ2=0.6μm.的单色光时，路程差△r=λ2，所以P为暗纹，
从O到P路程差由零逐渐增大，必有路程差为和λ2的两点，即OP之间还有两条暗纹．
答案第1页，共2页
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