5.1光的干涉同步练习（Word版含解析）

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．如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源S到两缝S1、S2距离相等，则屏上中央亮条纹位于图中O处。现将光源S向下移动到示意图中的S′位置，则（　　）
A．中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变
B．中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变
C．中央亮条纹向下移动，且条纹间距增大
D．中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大
2．用白炽灯通过双缝干涉实验装置得到彩色干涉条纹，若在光源与单缝之间加上红色滤光片后（　　）
A．干涉条纹消失 B．中央条纹变成红色
C．中央条纹变成暗条纹 D．彩色条纹中的红色条纹消失
3．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．
4．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
5．在杨氏干涉实验中，从两个狭缝到达屏上的某点的光走过的路程相等，该点即为中央亮条纹的位置（即k＝0对应的那条亮条纹），双缝屏上有上下两狭缝，设想在双缝屏后用一块极薄的透明玻璃片遮盖下方的缝，则屏上中央亮条纹的位置将（　　）
A．向上移动
B．向下移动
C．不动
D．可能向上移动，也可能向下移动
6．双缝干涉实验装置的截面图如图所示，O点为、连线中垂线与光屏的交点，光源发出的波长为的光，O点出现亮条纹。现在右侧垂直放置一块玻璃片，玻璃对该波长光的折射率为1.5，不计光在玻璃片表面的反射，要使O点仍出现亮条纹，则玻璃片的厚度可能是（　　）
A． B． C． D．
7．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
8．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
9．1834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
10．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
11．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
12．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（　　）
A．若屏的正中央是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大
13．下列说法错误的是（　　）
A．海市蜃楼是由于光的折射和全反射而形成的
B．防蓝光眼镜是通过在镜片表面镀上一层光学薄膜，这层薄膜可以通过光的干涉作用，将有害蓝光的波段进行反射
C．光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质
D．汽车在通过等距的减速带时，车速越快越容易发生共振
14．如图所示，一条红色光线和一条紫色光线，以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线都是由圆心O点沿方向射出，下列说法正确的是（　　）
A．光线是红光，光线是紫光
B．光线比光线穿过玻璃柱体所需时间长
C．将光线顺时针转动到与光线重合，O点的透射光线一定会变为两条
D．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由光线变为光线，相邻干涉亮条纹间距变小
15．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
二、填空题
16．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
17．如图所示甲为用干涉法检查平面平整程度装置．如图所示乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是________（凹下或凸起）；若仅增大单色光的频率，干涉条纹将________（变密或变疏）；若仅减小薄片的厚度，干涉条纹将________（变密或变疏）．
18．两束单色光A、B垂直射入同一长方体玻璃砖的上表面，单色光A比单色光B先到达玻璃砖的下表面。则玻璃砖对单色光_______。 （选填“A”或“B” ）的折射率较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，可以观察到单色光__________（选填“A”或“ B”）产生的条纹间距较大。
三、解答题
19．频率为6×1014Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹？(不含O、P两点处)
20．如图所示，一铁丝环中有肥皂液膜，当日光照射肥皂液膜时会出现彩色条纹。请分析原因。
21．在杨氏干涉实验中，波长为的激光射在间距为的双缝上，求距缝处光屏上所形成的干涉条纹的间距。
22．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
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
在双缝干涉实验中，若把单色光源S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0。由于
中央亮纹的位置略向上移，根据公式
条纹间距不变
故选B。
2．B
【详解】
A．加上红色滤光片后，在双缝中得到是频率相同的红光，因此能发生干涉现象，干涉条纹仍然存在，故A错误；
B．加上红色滤光片后，发生干涉的是红光，故中央条纹变成红色，故B正确；
C．在中央条纹，满足光程差为零，则是明条纹，并不会变成暗条纹，故C错误；
D．得到白光的干涉条纹后，在光源与单缝之间加上红色滤光片，通过光缝的光是红光，由于红光的频率相同，则能发生干涉，但不是彩色条纹，而是明暗相间的红色条纹，故D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．B
【详解】
双缝到屏上中央亮条纹O点的距离相等，当下方的狭缝用一块极薄的玻璃片遮盖住后，由于波在玻璃中传播的波长变小，因此下缝到O点的距离内的波长个数变多，所以屏上对应的到双缝波长个数相等的点下移，即屏上中央亮条纹的位置将向下移动。
故选B。
6．A
【详解】
假设玻璃片的厚度为，从、向点传播的两列光，经过玻璃片和同样厚度的真空形成的时间差等于周期的整数倍，则点振动加强，形成亮条纹，光在玻璃中的传播速度为
根据题意有
（，，……）
联立解得
（，，……）
选项A正确，BCD错误；
故选A。
7．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。
8．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。
9．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。
10．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。
11．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。
12．C
【详解】
A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，A错误；
B．如果屏中央为暗纹，则A、B中气体的折射率一定不同，B中含有瓦斯，B错误；
C．条纹不停地移动，则B中气体的折射率在变化，即瓦斯含量不稳定，C正确；
D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，干涉条纹间距变小，D错误。
故选C。
13．D
【详解】
A．海市蜃楼是由于光的折射和全反射而产生的，故A正确，不符合题意；
B．防蓝光眼镜是通过在镜片表面镀上一层光学薄膜，通过对有害波段的蓝光发射，通过薄膜干涉减弱蓝光的通过率，故B正确，不符合题意；
C．全反射是光由光密介质进入光疏介质时发生的光学现象，光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质，故C正确，不符合题意；
D．当汽车的固频率等于减速带产生的驱动力频率时，汽车会发生共振，振动最强烈，并不是车速越快越容易发生共振，故D错误，符合题意。
故选D。
14．B
【详解】
A．由图看出，两束光在O点的折射出空气的折射角相同，A光的在玻璃中的入射角小于B光再玻璃中的入射角，由折射定律分析得知，玻璃对AO光的折射率大于对BO光的折射率，则AO光线是紫光，BO光线是红光，A错误；
B．由
可知，AO光线在玻璃中传播速度较小，所以AO光线较BO光线穿过玻璃砖所需时间长，B正确；
C．由
可知，紫光的临界角小于红光，故将AO光线顺时针转动到BO光线与其重合时，紫光可能发生全反射，则出射光线只有一条，C错误；
D．根据双缝干涉条纹间距公式
若L和d不变时，入射光由波长较短的紫光改为波长较长的红光，干涉条纹间距变大，D错误。
故选B。
15．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。
16． 频率，C;
【详解】
(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹．
(2)相邻的亮条纹的中心间距
Δx＝
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝
代入数据得L＝1.178×10－2 m
17． 凹下 变密 变疏
【详解】
薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜与后面的空气膜厚度相同，知该处凹下；增大光的频率，则波长变短，由可知，干涉条纹将密，若仅减小薄片的厚度即减小，干涉条纹将变疏．
18． B A
【详解】
[1]单色光A比单色光B先到达玻璃砖的下表面，则单色光A在玻璃砖中的传播速度较大，由
可知，玻璃砖对单色光A的折射率较小,对单色光B的折射率较大；
[2]玻璃砖对单色光A的折射率较小,单色光A的频率较小，由
c=λf
可知，单色光A的波长较长，双缝干涉条纹间距
用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时，单色光A产生的条纹间距较大。
19．亮条纹，6条暗条纹，5条亮条纹
【详解】
单色光的波长
路程差为3×10－6m，
即路程差是半波长的偶数倍，P点出现亮条纹，而O点处为中央亮条纹。所以在PO间有5条亮条纹，6条暗条纹。
20．见解析
【详解】
当日光照射肥皂液膜时，前后表面的反射光在前表面发生叠加产生干涉，所以在薄膜上一侧出现条纹，由于各种色光的波长不一样，所以在薄膜上出现彩色条纹。
因为光程差即（膜的厚度的两倍）是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，光程差是半波长的奇数倍，振动减弱，为暗条纹。所以人从同侧看，可看到亮条纹时，同一高度膜的厚度相同，则彩色条纹水平排列，因竖直放置的肥皂薄膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，因此在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的反射光所走的光程差不同，导致上疏下密。
21．
【详解】
根据
代入数据得
22．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
答案第1页，共2页
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