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．下列说法正确的是（　　）
A．单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小
B．当光从空气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射
C．同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大
D．两束频率不同的光，可以产生干涉现象
2．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹。若P0点上方的P点到S1、S2的路程差恰为λ，现改用波长为400nm的紫光照射，则（　　）
A．P0和P都呈现亮条纹 B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹 D．P0和P都呈现暗条纹
3．双缝干涉时测得相邻两条亮纹中心的距离为2.372mm。已知双缝间距为，双缝到屏的距离为0.800m，则光的波长为（ ）
A．593nm B．653nm C．693nm D．723nm
4．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
5．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
6．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
7．如图所示，a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出。下列说法中正确的是（ 　）
A．在真空中，a光的传播速度小于b光的传播速度；
B．增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射；
C．用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，a光条纹间距小；
D．用a光、b光照射某金属表面，若a光能发生光电效应，则b光一定也能发生光电效应。
8．图甲是用光的干涉法来检查物体表面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是（ ）
A．入射光C应采用复合光
B．干涉条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
C．当AB之间某处距离为入射光半波长的奇数倍时，对应条纹是暗条纹
D．若所观察到的条纹如图乙所示，则被检查物体表面上有凹陷
9．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
10．如图是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长实验示意图。图中，单缝到双缝的距离为L1，双缝到墙壁的距离为L2，双缝间距为d，墙壁上的干涉图样及尺寸如图，则该单色光的波长为（　　）
A． B． C． D．
11．某同学用如图所示的装置进行“双缝干涉测量光的波长”实验，安装红色滤色片后，测量头观察到明暗相间的红色条纹，则下列操作可使观察到的条紋数目增加的是（　　）
A．提高小灯泡的电压，增加亮度
B．将红色滤色片换为蓝色滤色片
C．换间距更小的双缝
D．将遮光筒靠近透镜
12．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．
13．每年夏季，我国多地都会出现日晕现象，如图甲所示。由于日晕现象不是很常见，常常引起人们的误解。实际上日晕就是一种光学现象，简单说是一种太阳光通过卷云层时，受到冰晶折射或反射而形成。如图乙所示，、为其折射出的光线中的两束单色光。下列说法正确的是（　　）
A．光的折射率大于光折射率
B．在冰晶中光传播速度小于光传播速度
C．从冰晶中射入空气发生全反射时光的临界角较小
D．让、光分别通过同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距比光的大
14．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．
15．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
16．空间两列光相遇能发生干涉的条件是__________，干涉条纹的特点是____________________．
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．干涉图样中条纹间距的计算：在双缝间的距离d和双缝到光屏间的距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δx（相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离）跟光的波长λ成______，即Δx=______。
三、解答题
19．两个狭缝相距0.3mm，位于离光屏50cm处，现用波长为6000 的光照射双缝，求：
(1)两条相邻暗条纹间的距离是多少？
(2)若将整个装置放于水中，那么两条相邻暗条纹间的距离是多少(水的折射率为4/3，1 ＝10－10m)
20．如图所示，在双缝干涉实验中，若用的光照射，屏上点是中央亮条纹，屏上点为第二级亮条纹所在处．若换用的光照射时，屏上点处是什么情况？屏上点处又是什么情况？
21．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。
(i)求相邻亮条纹的中心间距Δx
(ii)求红色光的波长入(结果保留3位有效数字)
(ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小
22．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm，在距离双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm，试求所用单色光的波长。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．根据可知，可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；
B．光从空气射入玻璃时不可能发生全反射现象，故B错误；
C．根据双缝干涉条纹间距公式可知，蓝光的波长小于红光的波长，同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；
D．根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
由题意可知
PS2－PS1＝λ＝λ′
故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，P变为暗条纹，P0仍为亮条纹。故选B。
3．A
【详解】
根据
解得
故选A。
4．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。
5．B
【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。
6．D
【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。
7．C
【详解】
A．在真空中，a光的传播速度等于b光的传播速度，故A错误；
B．因为光线是从玻璃砖上表面经过一次折射到下表面的，所以增大入射角，a光在玻璃砖下表面不可能达到临界角，因此不可能发生全反射，故B错误；
C．两束光的入射角相同，a光的折射角较小，所以a光的折射率较大，则频率较大，波长短，根据
可知，a光条纹间距小，故C正确；
D．a光频率大，可以发生光电效应，b光频率小，可能小于极限频率，所以可能不发生光电效应，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．入射光C应采用单色光，波长一定，不会出现干涉条纹重合，若采用复合光则会出现干涉条纹重合的现象，故A错误；
B．干涉条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉产生的，故B正确；
C．当AB之间某处上下反射光的光程差为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹，故C错误；
D．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明被检查物体表面上有凸起，故D错误。
故选B。
9．A
【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。
10．C
【详解】
由图可知干涉条纹间距为
解得该单色光的波长为
故选C。
11．B
【详解】
A．提高小灯泡的电压，增加亮度，对两条纹间的距离变化没有影响，A错误；
B．根据公式
将红色滤色片换为蓝色滤色片，波长变短，则可得两条纹间的距离变小，观察到的条紋数目增加，B正确；
C．根据公式
可知，换间距更小的双缝，两条纹间的距离变大，故观察到的条纹数目减小，C错误；
D．将遮光筒靠近透镜，对两条纹间的距离变化没有影响，D错误。
故选B。
12．C
【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。
13．C
【详解】
A．太阳光射入冰晶时，光的折射角大于光的折射角，由折射定律可知光的折射率小于光的折射率，A错误；
B．由折射率与光在介质中传播速度关系可知，折射率越大，光传播的速度越小，故光在冰晶中的传播速度大于光的传播速度，B错误；
C．由临界角公式可知，折射率越大，发生全反射的临界角越小，故从冰晶射入空气发生全反射时光的临界角大于光，C正确；
D．光的折射率小于光的折射率，可知光的频率小于光的频率，由知光的波长大于光的波长。又双缝干涉中相邻亮条纹的间距，当、光分别通过同一双缝干涉装置时，波长越长，条纹间距越大，故光的相邻亮条纹间距比光的大，D错误。
故选C。
14．D
【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。
15．D
【详解】
ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。
故选D。
16． 频率相等 明暗相间、等宽等亮的条纹
【详解】
[1]产生干涉条纹的条件为波的频率相等，且有稳定的相位差；
[2]干涉条纹的特点是明暗相间、等宽等亮的条纹。
17． 反射 频率 路程差 亮 暗
【详解】
略
18． 正比
【详解】
[1][2]单色光产生的干涉条纹间距Δx跟光的波长λ成正比，即Δx=。
19．(1)1mm；(2)0.75mm
【详解】
(1)由公式可得
Δx＝λ＝m＝1×10－3 m＝1mm
(2)由题意可得
λ′＝＝＝4500
则
Δx′＝λ′＝m＝0.75mm
20．亮条纹 第三级暗条纹
【详解】
从双缝到屏上O点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零．所以O点仍然是亮条纹；
从双缝到屏上A点的路程差：
，
用波长为的光照射时为第二级亮条纹，即
，
代入数据得
，
这个路程差是的2.5倍，即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹，由于
解得
，
当时为第一级暗条纹，所以当时应为第三级暗条纹．
【点睛】
当光屏上的点到双缝的光程差是波长的整数倍时，出现明条纹；当光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹．
21．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ)；(ⅲ)变小
【详解】
(i)图乙手轮固定刻度读数2mm，可动刻度读数为
图乙手轮上的示数2.320mm；图丙手轮固定刻度读数为18.5mm，可动刻度读数为
图丙手轮上的示数18.870mm；所以有
(ii)依据双缝干涉条纹间距规律可得
代入数据解得
(ii)因为绿色光的波长比红色光的波长短，在其他条件不变的情况下，将红色光改成绿色光，由可知条纹间距将变小。
22．3.906×10－7 m
【详解】
由题知
Δx==×10－3 m，l=1.20m，d=0.25×10－3 m
根据公式
Δx=λ
得波长
Δx=m≈3.906×10－7 m
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