5.1光的干涉 同步过关练（Word版含答案）

5.1光的干涉 同步过关练（含解析）
一、选择题
1．将一圆形细铁丝圈蘸上肥皂水，使圈内附上肥皂膜，水平静置时，由于重力作用，肥皂膜中央区域略凹且厚度略大，让单色光从上方射入，如图所示，则从上往下可看到（　　）
A．间距相等的平行条纹
B．内疏外密的平行条纹
C．间距相等的环状条纹
D．内疏外密的环状条纹
2．下列说法正确的是（　　）
A．图1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小于b束光在水珠中传播的速度
B．图2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3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4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
3．下面列举的关于光的现象中，说法正确的是（　　）
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的色散
B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉
C．雨后出现彩虹是因为光的干涉
D．水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由气泡进入海水时发生了全反射
4．如图所示为双缝干涉的原理图，一束单色光投射到一个有两条狭缝和的挡板上，狭缝和相距很近，挡板右侧放置有光屏。则（　　）
A．在光屏上得到两个亮斑
B．在光屏上得到中央宽、两边窄的明暗条纹
C．仅增大、两缝中心之间的距离d，可使光屏上相邻两个亮条纹的中心间距变大
D．仅增大挡板到光屏的距离L，可使光屏上相邻两个亮条纹的中心间距变大
5．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
6．肥皂膜的干涉条纹如图所示，水平排列的条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　）
A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为斥力
B．条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜的厚度由上向下均匀增加
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄缓慢向上转动90°，条纹将会变为竖直排列
7．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
8．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
9．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
10．如图所示，两束单色光先后以相同的入射角从同一点射入一平行玻璃砖，其中a光从P点射出，b光从Q点射出。则下列说法正确的是（　　）
A．a光在玻璃砖中的传播速度更大
B．a光的波长较大
C．两束单色光经过同一双缝干涉装置后，a光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小
D．两束单色光经过同一双缝干涉装置后，b光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小
11．利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图甲所示，在样板的左端垫一薄片，使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时，可观察到图乙或图丙的干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是样板的上、下两个表面的反射光干涉形成的
B．当稍向右移动图甲中的薄片时，条纹间距会变小
C．当换用频率更高的单色光照射时，条纹间距不变
D．图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凸起的
12．如图是、两种色光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，下列说法中不正确的是（　　）
A．同种均匀介质对光的折射率比光的大
B．在同种均匀液体材料中进行传播时，光的传播速度更大
C．由、色光组成的复色光通过三棱镜时，光的偏转角度更小
D．、两种色光从同种均匀液体材料射入真空发生全反射时，光的临界角更小
13．下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验加以证实
B．在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度不变
C．与平面镜相比，全反射棱镜的反射率高
D．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关
E．在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度
14．如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光。则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖对a光的折射率为
B．b光的频率比a光的频率大
C．b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角大于45°
D．b光在玻璃中的传播速度比a光在玻璃中的传播速度大
E．经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽
15．把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气尖劈，让单色光从上方射入，如图所示，这时可以看到明暗相间的条纹，下面关于条纹的说法中正确的是（　　）
A．干涉条纹的产生是由于光在空气尖劈膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
二、解答题
16．一般认为激光器发出的是频率为的单色光，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是（也称频率宽度）。让单色光照射到薄膜表面，一部分光从前表面反射回来（这部分光称为甲光），其余的进入薄膜内部，其中的一部分从薄膜后表面反射回来，并从前表面射出（这部分光称为乙光），甲、乙两部分光叠加而发生干涉，称为薄膜干涉。乙光与甲光相比，要多在薄膜中传播一小段时间，理论和实践都证明，能观察到明显的干涉现象的条件是：的最大值与的乘积近似等于1，即满足，才会观察到明显的稳定的干涉现象，已知某红宝石激光器发出的激光频率，它的频率宽度，让这束单色光由空气斜射到折射率为的薄膜表面，射入时与薄膜表面成角，如图所示；
（1）求从点射入薄膜中的光的传播方向（在图中画出）及传播速度；
（2）估算在图中的情境下，能观察到明显的稳定的干涉现象的薄膜的最大厚度。
17．如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与、距离之差为，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
已知A光在空气中的波长为；
已知B光在某种介质中波长为，当B光从这种介质射向空气时，临界角为
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
从肥皂膜的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，因以中心为圆心上的圆周各点是等厚的，则干涉条纹是环状条纹；因从中心到边缘肥皂膜的厚度不等，所以干涉条纹疏密不均匀，从里到外相同的水平距离光的路程差越来越小，则干涉条纹越来越密集，即内疏外密的环状条纹。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
A．图1中a束光折射角大，折射率小，根据v=可知，a束光在水珠中的传播速度大，故A错误；
B．图2中，光束在aa'面的折射角等于在bb'面的入射角，只要入射角i<90°，bb'面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，故B错误；
C．图3中，根据Δx=λ可知，故C正确；
D．图4中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的干涉现象，故A错误；
B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉，故B正确；
C．雨后出现彩虹是因为光的色散，故C错误；
D．气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故D错误。
故选B。
4．D
【解析】
【详解】
AB．一束单色光投射到一个有两条狭缝和的挡板上，狭缝和相距很近，发生双缝干涉，则在挡板右侧放置有光屏上形成等间距明暗相间的条纹，故AB错误；
CD．光屏上相邻两个亮条纹的中心间距
则仅增大、两缝中心之间的距离d，光屏上相邻两个亮条纹的中心间距变小，仅增大挡板到光屏的距离L，光屏上相邻两个亮条纹的中心间距变大，故C错误，D正确。
故选D。
5．B
【解析】
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。
6．B
【解析】
【详解】
A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为引力，A错误；
B．条纹是肥皂膜前后表面反射形成的两列光波叠加形成的干涉条纹，B正确；
C．肥皂膜的厚度由上向下不是均匀增加，是会变化，C错误；
D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄缓慢向上转动90°，条纹不会跟着转动，仍在水平方向，D错误。
故选B。
7．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。
8．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。
9．C
【解析】
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。
10．C
【解析】
AB．作出两束单色光在玻璃砖中的光路图如图所示，设光在玻璃砖上表面的折射角为r，由图可知，根据
可知a光在介质中的折射率较大，在介质中传播的速度较小，波长较小，AB错误；
CD．由于，根据
可知经过同一双缝干涉装置后，a光产生的相邻两个亮条纹的中心间距较小，C正确，D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．干涉条纹是样板的下表面和被检查表面的上表面的反射光干涉形成的，故A错误；
B．如下图所示
当稍向右移动图甲中的薄片时，A、B两点之间的距离增大，根据
相当于双缝之间的距离d增大，条纹间距变小，故B正确；
C．根据
当换用频率更高的单色光照射时，波长λ变短，条纹间距变小，故C错误；
D．如下图所示
在A、B两点的光程差相等，经过A点的两列相干光产生的亮条纹与经过B点的两列相干光产生的亮条纹是同一条亮条纹，所以图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的，故D错误。
故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．由图可知a光的相邻亮条纹间距更小，根据
可知a光的波长较小，频率较大，同种均匀介质对光的折射率比光的小，故A错误；
B．同种均匀介质对光的折射率比光的小，根据
光的传播速度更大，故B正确；
C. 同种均匀介质对光的折射率比光的小，由、色光组成的复色光通过三棱镜时，光的偏转角度更大，故C错误；
D．根据
、两种色光从同种均匀液体材料射入真空发生全反射时，光的临界角更大，故D错误。
故选B。
13．BCE
【解析】
A．历史上，麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验对此进行了证实，故A错误；
B．根据相对论原理：沿着高速运动方向的长度缩短，因此在高速运动的火箭上的人认为其他物体长度缩短，而自身的长度并没有改变，故B正确；
C．根据全反射原理，没有折射光线，因此全反射棱镜的反射率极高，故C正确；
D．在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与驱动力的周期有关，与单摆的摆长无关，故D错误；
E．磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用光的干涉，依据光程差是半个波长的奇数倍时，处于振动减弱，而光程差是半个波长的偶数倍时，处于振动加强，从而检查平面的平整程度，故E正确。
故选BCE。
14．ABE
【解析】
【详解】
A．根据折射定律可知，玻璃砖对a光的折射率为
故A正确；
B．b光比a光的偏折程度大，所以b光的频率比a光的频率大，故B正确；
C．根据折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率为
b光从玻璃射向空气发生全反射的临界角为
故C错误；
D．a、b光在玻璃中的传播速度分别为
根据nb＞na可知va＞vb，故D错误；
E．由于b光的频率比a光的频率大，所以a光的波长比b光的波长大，根据双缝干涉条纹间距公式
可知经同一套双缝干涉装置发生干涉，a光干涉条纹间距比b光更宽，故E正确。
故选ABE。
15．AC
【解析】
AB．波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，故A正确，B错误；
C．根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖方向移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确；
D．因相干光是反射光；故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D错误。
故选AC。
16．（1）见解析，；（2）
【解析】
（1）设光从点射入薄膜后的折射角为r，光在薄膜中的传播速度为，由折射率
得射入薄膜中的光的传播速度：
由光的折射定律得
解得：
则光在薄膜中的传播方向如图所示
（2）设乙光在薄膜中传播时间的最大值为，对应的薄膜的最大厚度为，则
根据题中所给条件
联立代入数据解得：
17．暗条纹亮条纹
【解析】
已知P点与和的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹根据，，频率f相等，求出A光在空气中的波长对于B光，根据临界角公式求出折射率，再用同样的方法求出B光在空气中的波长再判断是亮条纹还是暗条纹．
【详解】
两缝到P的路程之差为：，
所以有：
由此可知，从和到P点的路程差是波长的倍，所以P点为暗条纹．
根据临界角与折射率的关系有：
得：
由此可知，B光在空气中波长为：
路程差和波长的关系为：
可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
【点睛】
解决本题的关键掌握形成明条纹或暗条纹的条件、折射率与波长的关系等等知识，注意正确的计算，及路程差的概念．
答案第1页，共2页