人教版(2019)选择性必修一 4.3 光的干涉 同步练习
一、单选题
1.双缝干涉实验装置如图所示,双缝间距离为,双缝到光屏的距离为,调整实验装置使光屏上见到清晰的干涉条纹。关于该干涉条纹及改变条件后其变化情况,下列叙述中正确的是( )
A.屏上所有暗线都是从双缝中出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的
B.若将光屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹
C.若只减小双缝间距,屏上两相邻明条纹间距离变小
D.若只改用频率较大的单色光,屏上两相邻明条纹间距离变大
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.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
4.如图所示为双缝干涉的示意图,从光源S射出的单色光经过单缝后在双缝处形成两束相干光S1、S2,下列说法正确的是( )
A.减小双缝间距d,相邻两条亮条纹的距离将减小
B.该实验中不存在光的衍射现象
C.若该光的波长为,且满足,则光屏上P处为亮条纹
D.撤去双缝,屏上O点处亮条纹最窄,两侧的亮条纹逐渐变宽
5.用a和b两种单色光依次在同一双缝干涉装置上做实验,在屏上观察到a光的干涉条纹间距较大,则( )
A.a光波长较短
B.水对a光的折射率较大
C.a光在水中的传播速度较大
D.a光从水中射向空气时,全反射临界角较小
6.电焊时会产生较强的紫外线,为减少紫外线的照射,电焊工防护面罩的镜面上要镀上一层膜,如紫外线中某成分在真空中的波长为λ0,镜面所镀膜对该紫外线的折射率为n,为更有效地减少这种紫外线通过镜面,镜面上镀膜的最小厚度应为( )
A. B. C. D.
7.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( )
A.增大光源到单缝的距离 B.增大双缝之间的距离
C.增大双缝到光屏之间的距离 D.换用频率更高的单色光源
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
9.一束复色光射到三棱镜的O点,色散后在光屏上形成两条光束,分别记录为a光和b光, 如图所示,下列说法正确的是( )
A.入射光以O点为轴顺时针转动,光屏上a光先消失
B.a光的折射率大于b光的折射率
C.在真空中,a光的速度大于b光的
D.在同一双缝干涉装置中,a光产生的干涉条纹比b光的宽
10.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
11.如图所示,由黄光和紫光组成的一束复色光沿着半圆形玻璃砖的半径入射,在界面上分成ab、b两束光,下列说法正确的是( )
A.ab束光是黄光和紫光,b束光是紫光
B.a、b两束光分别通过相同的单缝,可能只观察到a的衍射现象
C.a在玻璃砖中的传播速度大于b在玻璃砖中的传播速度
D.用同一装置做双缝干涉实验,屏幕上相邻亮条纹间距
12.从点光源L发出的白光,经过透镜后成一平行光束,垂直照射到挡光板P上,板上开有两条靠得近的平行狭缝、,如图所示,在屏Q上可看到干涉条纹,图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点,则( )
A.干涉条纹是黑白的,O点是亮点
B.干涉条纹是黑白的,O点是暗点
C.干涉条纹是彩色的,O点是亮点
D.干涉条纹是彩色的,O点是暗点
二、填空题
13.太阳光照射到肥皂膜上可看到彩色条纹是______________现象,白光通过双缝可以在光屏上得到______________光带.
14.空间两列光相遇能发生干涉的条件是__________,干涉条纹的特点是____________________.
15.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”)
16.要产生干涉必须满足一定条件,两列光的频率__________,振动方向___________,具有恒定的________。激光散斑测速应用了光的干涉原理,二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝,待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距,已知二次曝光时间间隔为△t,双缝到屏的距离为L,相邻两条纹间距为△x,激光波长为λ,则运动物体的速度表达式为_____。
17.如图所示,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能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜.他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5,所要消除的紫外线的频率为ν=8.1×1014 Hz.
(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是________.
(2)这种“增反膜”的厚度至少是多少________?
(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是( ).
A.薄膜干涉说明光具有波动性
B.如果薄膜的厚度不同,产生的干涉条纹一定不平行
C.干涉条纹一定是彩色的
D.利用薄膜干涉也可以“增透”
三、解答题
18.在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距哪个更大 若实验中红光的波长为630nm,双缝与屏幕的距离为1.00m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm,双缝之间的距离有多大
19.拍摄干涉图样照片时,照片显示的干涉图样中的振动加强区与振动减弱区是否与拍摄时间无关?
20.在双缝干涉实验中,用频率的单色光照射双缝,若屏上点到双缝距离之差为,则点将出现什么条纹?若将整个装置放入折射率的介质中进行上述实验,则点又将出现什么条纹?
21.如图所示为“双缝干涉测量光的波长”实验示意图,双缝和间距为,双缝到屏的距离为,波长为的单色平行光垂直入射到双缝和上,在屏上形成干涉条纹,中心轴线上方第一条亮纹中心位置在处,第三条亮纹中心位置在处,现有1号、2号虫子分别从和同时出发,以相同速度沿垂直屏的方向飞行,1号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到,2号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到,假定两只虫子爬行速度均为,则两只虫子运动的时间差为多少?
22.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,一同学经调节后使单缝与双缝在竖直方向相互平行。若该同学先后分别用间距d1=0.20mm和d2=0.25mm的双缝完成实验,其他条件不变,你认为观察到的单色光的干涉条纹是下面哪些图像 其中对应双缝间距d1的是下面哪个图像
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
A.从双缝中出来的两列光波的波谷与波峰叠加形成暗线,故A错误;
B.根据双缝干涉条纹的间距公式
可知将光屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹,故B正确;
C.根据双缝干涉条纹的间距公式
可知,若只减小双缝间距d,屏上两相邻明条纹间距离变大,故C错误;
D.频率变大,波长变短,根据间距公式可知条纹间距变短,故D错误;
故选B。
2.C
【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.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。
4.C
【详解】
A.减小双缝间距d,相邻两条亮条纹的距离
将变大,故A错误;
B.干涉实验中存在光的衍射现象,故B错误;
C.若该光的波长为,且满足距离差为波长整数倍,则光屏上P处为加强点,是亮条纹,故C正确;
D.撤去双缝,发生衍射,屏上O点处亮条纹最宽,两侧的亮条纹逐渐变窄,故D错误。
故选C。
5.C
【详解】
A.根据=λ得,λ=,A光的条纹间距较大,则A光的波长较大,故A错误;
B.A光的波长较大,则频率较小,折射率较小,故B错误;
C.A光的折射率较小,根据得,A光在水中传播的速度较大,故C正确;
D.根据sinC=知,A光的折射率较小,则A光从水中射向空气全反射的临界角较大,故D错误;
故选:C
6.B
【详解】
为更有效地减少这种紫外线通过镜面,则
又有
联立得镜面上镀膜的最小厚度应为
故选B。
7.C
【详解】
BCD.通过观察发现,图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大,根据干涉条纹宽度表达式有
因此可能使缝屏距l变大了,双缝间距d减小了,或换用波长较长即频率较低的光,以达到要求,故选项BD错误;选项C正确;
A.条纹间距与光源到单缝的距离无关,故选项A错误。
故选C。
8.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。
9.D
【详解】
AB.由图可知,a光的偏折程度较小,根据折射率公式可得a光折射率小于b光折射率,当入射光以O点为轴顺时针转动,光屏上b光先消失,AB错误;
C.光在真空中的传播速度相同,C错误;
D.由于a光折射率小于b光折射率,所以a光的波长大于b光波长,由公式
可知,a光产生的干涉条纹比b光宽,故D正确;
故选D。
10.B
【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。
11.D
【详解】
A.由光路图可知,ab两束光入射角相同,但是a束光只有反正光线没有折射光线,发生了全反射,故a束光全反射临界角小于b束光。由
可知
故a束光是紫光,b束光是黄光,ab束光是黄光和紫光。A错误;
B.a、b两束光分别通过相同的单缝,ab光均能发生衍射现象,观察到的是ab衍射图样叠加后的效果。B错误;
C.由折射率与波速的关系
可知,折射率与光在玻璃砖中的传播速度成反比,故
C错误;
D.双缝干涉时有
又因为紫光的波长小于黄光,即
故用同一装置做双缝干涉实验,屏幕上相邻亮条纹间距关系为
D正确。
故选D。
12.C
【详解】
白光是复色光,通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹.由题意知
即路程差等于零,在O点振动加强,形成亮点.所以C正确,A、B、D错误。
故选C。
13. 干涉 彩色
【详解】
[1] 太阳光照射到肥皂膜上可看到彩色条纹是薄膜干涉现象;
[2]白光通过双缝后,不同颜色的光亮条纹位置不同,故光屏上可以看到彩色光带。
14. 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。
15. 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。
16. 相同 相同 相位差
【详解】
[1][2][3].要产生干涉必须满足一定条件,两列光的频率相同,振动方向相同,具有恒定的相位差。
[4].根据条纹间距表达式
可得双缝间距
由于待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距,即:
可得
17. 使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强,从而使透射的紫外线减弱 1.23×10-7 m AD
【详解】
(1)[1]为了减少进入眼睛的紫外线,应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射后形成的反射光叠加后加强,从而使透射的紫外线减弱。
(2)[2]路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍,即
因此,膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的,紫外线在真空中的波长是
在膜中的波长是
故膜的厚度至少是1.23×10-7 m
(3)[3] A.薄膜干涉说明光具有波动性,散射说明光具有粒子性,A正确;
B.无论薄膜厚度是否相同,产生的干涉条纹都是平行的,由公式
知条纹间距不同,B错误;
C.白光的干涉条纹是彩色的,因为白光由七种色光组成,如果用单一颜色的色光照射,则条纹不是彩色的,C错误;
D.当膜的厚度为波长的四分之一时就可以实现“增透”, D正确。
故选AD。
18.红光的干涉条纹间距更大;
【详解】
红光的波长大于绿光,由条纹间距
可知,红光的干涉条纹间距更大;
由题意可知红光的干涉条纹间距为
由
可得
19.无关
【详解】
干涉图样的振动加强区和振动减弱区只与光程差和波长有关,当光程差是半波长的整数倍时是振动加强区,不是是波长的整数倍是振动减弱区,与拍摄的时间没有关系。
20.暗,亮
【详解】
由得
即
故点出现暗条纹
放入的介质中,
由得
即
故点出现亮条纹
21.0.2s
【详解】
相邻亮条纹的间距为
的间距为
的间距为
1号虫子爬行的时间为
2号虫子爬行的时间为
两只虫子飞行的时间相同,因此两只虫子运动的时间差为
22.c和d,c
【详解】
由于单色光的干涉条纹与单缝和双缝都平行,应沿竖直方向,分划板中心刻度应对准干涉条纹的中心,故在测量头内观察到单色光的干涉条纹是c和d。
根据干涉条纹的间距与双缝间距成反比,可知对应双缝间距d1的是c图像。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页