4.4光的干涉 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修一 4.4 光的干涉
一、单选题
1．关于光现象及其应用，下列说法不正确的有（　　）
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象
B．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象
C．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
D．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因
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．劈尖干涉是一种薄膜干涉．如图所示，将一块标准平板玻璃放置在另一块待检测平板玻璃之上，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．当一束平行光从上方入射后，从上方可以观察到如图所示的明暗相间的条纹，对此下面的说法正确的是（　　）
A．该条纹为光在标准玻璃的上表面和待检玻璃的下表面反射后叠加形式的
B．该条纹为光在标准玻璃的下表面和待检玻璃的下表面反射后叠加形式的
C．若抽掉一张纸，条纹间距会变小
D．若图中某一条纹向左弯曲时说明待测玻璃板此处有凹陷
4．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．
5．如图所示，某同学得到了红光的双缝干涉图样，若要增大相邻亮条纹之间的距离，下列做法中正确的是（　　）
A．改用蓝色滤光片 B．增大双缝间的距离
C．增大屏到双缝的距离 D．增大红光的强度
6．不平行玻璃砖的截面如图所示，a、b两束单色光从空气垂直于玻璃砖上表面射入，在下表面上反射和折射情况如图所示，则a、b两束光（　　）
A．在同种均匀介质中传播时，b光的传播速度小
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较大
C．在真空中，a光的波长大于b光的波长
D．若用单色光a、b分别通过同一双缝干涉装置，单色光a的相邻亮纹间距比b的大
7．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
8．双缝干涉实验中将光源从绿光改为红光，为使条纹间距不变，可增大（　　）
A．光源到双缝的距离 B．双缝的间距
C．双缝到光屏的距离 D．双缝的长度
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．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，则（　　）
A．a是黄光，b是紫光
B．a、b两束光分别通过相同的单缝，只有b能发生衍射现象
C．a在玻璃砖中的传播速度小于b在玻璃砖中的传播速度
D．用同一装置做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹间距较大
11．1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜M反射在光屏上，最终在光屏上得到明暗相间的干涉条纹。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为a和l，光的波长为。则下列说法正确的是（　　）
A．实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光
B．实验中，单色光的波长越短，干涉条纹越宽
C．光源到平面镜距离a越大，干涉条纹越宽
D．只改变光源到光屏的距离l，不能改变干涉条纹的宽度
12．铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是（　　）
A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
B．肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形
C．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动
13．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．增大双缝与屏间的距离
B．增大单缝与双缝间的距离
C．增大双缝间的距离
D．改用波长更小的光
14．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
15．关于光的干涉，下列说法中正确的是（　　）
A．在双缝干涉现象里，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
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．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
二、填空题
16．下列说法正确的是_______
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
B．在双缝干涉实验中条纹变宽,可能是将入射光由绿光变为红光造成的
C．光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中,红光的折射角大于紫光的折射角
E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中,若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角,A光先发生全反射
17．两束不同频率的单色光a、b以相同的入射角从空气射入玻璃砖中，发生了如图所示的折射现象，且α>β。在玻璃砖中，a光的传播速度________（填“大于”“小于”或“等于”）b光的传播速度；若光束从玻璃砖射向空气，则b光的临界角比a光的临界角________（填“大”或“小”）；若用a、b两种光分别通过同样的装置做双缝干涉实验时，a光的干涉条纹间距________（填“宽”或“窄”）。
18．干涉条纹和光的波长之间的关系：
（1）亮条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的______；
（2）暗条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半个波长的______。
三、解答题
19．两人分别站在一堵墙的两侧，彼此看不见却能相互对话，这是为什么
20．在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝和的路程差为，如果用频率的黄光照射双缝，试通过计算分析点出现的是亮条纹还是暗条纹。
21．两个狭缝相距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)
22．如图，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，B=90°，一束频率为f=51014Hz的光线从AB面中点处垂直射入校镜，在AC面发生全反射，从BC面射出后，进入双缝干涉装置。已知AC长度l=0.15m，双缝间距d=0.2mm，光屏离双缝L=1.0m，光在真空中的传播速度为c=3.0108m/s。求：
（1）玻璃砖的折射率的最小值n；
（2）光线在玻璃砖中传播的最短时间t；
（3）光屏上相邻亮条纹的间距Δx。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉，A正确；
B．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，B正确；
C．根据知，同一装置，波长越长条纹间距越宽，C正确；
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，D错误。
故选D。
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．D
【详解】
AB．该条纹为光在标准玻璃的下表面和待检玻璃的上表面反射后叠加形式的，选项AB错误；
C．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△x=2d，即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差△x=2d=nλ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λ，显然抽掉一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，干涉条纹条纹变疏，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同。若图中某一条纹向左弯曲时，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知该处凹陷，选项D正确。
故选D。
4．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。
5．C
【详解】
根据条纹间距表达式
可知
A．改用蓝色滤光片，则波长变小，则相邻亮条纹之间的距离减小，选项A错误；
B．增大双缝间的距离，则相邻亮条纹之间的距离减小，选项B错误；
C．增大屏到双缝的距离，则相邻亮条纹之间的距离变大，选项C正确；
D．增大红光的强度对条纹间距无影响，选项D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．a、b两束单色光从上表面射入到下表面时，它们的入射角相同，而a光发生了全发射，b光没有，说明a光的临界角小，所以a光的折射率大，根据
在介质中传播速度小，A错误；
B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射率小，根据
则b光的折射角较大，B正确；
C．a光的折射率大，a光的频率大，根据
所以a光的波长短，C错误；
D．因为a光的波长短，故a、b光分别通过同一双缝干涉装置，根据
a光的相邻亮纹间距比b光的小，D错误。
故选B。
7．B
【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。
8．B
【详解】
将光源从绿光改为红光是光源的波长变大，根据双缝干涉的条纹间距公式
可知为使条纹间距不变，可增大双缝的间距d，故B正确，ACD错误。
故选B。
9．C
【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．C
【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正确；
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错误。
故选C。
11．A
【详解】
A．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，故A正确；
BCD．该干涉可看成双缝干涉，设S与的距离为d，则
S到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式
可得
可知越短，越小，条纹越窄；越大，越小，条纹越窄；改变距离l可以改变，可以改变条纹宽度；故BCD错误。
故选A。
12．C
【详解】
C．肥皂膜上条纹的形成是因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，是薄膜干涉，选项C正确；
A．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，选项A错误；
B．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其前后两个面的侧视形状应是一个圆滑的曲面而不是梯形，选项B错误；
D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，选项D错误。
故选C。
13．A
【详解】
因为双缝干涉中条纹间距满足
其中，为光的波长，为双缝到屏的距离，为双缝间的距离，所以要增大观察到的条纹间距，可以增大双缝与屏间的距离，减小双缝间的距离，改用波长更大的光，而单缝与双缝间的距离不影响条纹间距，故A正确，BCD错误。
故选A。
14．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。
15．C
【详解】
A．在双缝干涉实验中，条纹间距是相等的，选项A错误；
B．根据
可知，当入射光由红光换成紫光时，条纹间距变窄，选项B错误；
CD．只有频率相同的两列波才能产生干涉现象，选项C正确，D错误。
故选C。
16．BDE
肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象；
根据光的干涉条纹间距公式，即可求解；
光导纤维是利用光的全反射；
根据光的折射定律，即可判定；
由全反射定律可知临界角的大小关系．
【详解】
A项：肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，故A错误；
B项：根据光的干涉条纹间距公式，可知，当在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的，因红光的波长比绿光长，故B正确；
C项：光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故C错误；
D项：光从真空中以相同的入射角斜射入水中，根据光的折射定律可知，红光的折射率小于紫光，因此红光偏折程度小，那么红光的折射角大于紫光的折射角，故D正确；
E项：A光的频率大于B光的频率，则有A光的折射率较大，A光的临界角较小，AB两种光从相同的介质入射到真空中，逐渐增大入射角，A光先达到临界角，则A光先发生全反射，故E正确．
故选BDE．
【点睛】
考查光的干涉原理，干涉条纹间距公式的内容，理解光的折射定律与全反射条件，掌握临界角的概念，注意E选项容易选错．
17． 大于 小 宽
【详解】
[1]由折射定律
知，b光的折射率较大，则b光的频率较大，根据
可知，在同种介质中，b光的传播速度较小；
[2]由
可知，折射率大的临界角小，即b光的临界角比a光的临界角小；
[3]a光的频率小，波长大，则用同样的装置做双缝干涉实验时，根据
可知，a光的干涉条纹间距宽，b光的干涉条纹间距窄。
18． 偶数倍 奇数倍
【详解】
略
19．见解析
【详解】
光的波长短，不容易发生衍射，在正常条件下，几乎沿直线传播，因此两人不能互相看到，但是声波的波长较长，和墙的高度相差不多，容易发生衍射，能绕过墙继续传播。
20．暗条纹．
【详解】
频率为f=6.0×1014 Hz的光的波长为
P到双缝S1和S2的路程差为
即路程差为半波长的奇数倍，出现暗条纹．
21．(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
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）设玻璃砖的折射率的最小值n
解得
（2）光线在玻璃砖中传播的最短时间t为
光在玻璃中传播的速度为
解得
（3）光屏上相邻亮条纹的间距Δx
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页