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．在暗室中用氦氖激光器发出的激光，经反射镜反射后照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在挡板后面的屏上可以观察到
A．单色的不均匀条纹
B．单色的均匀条纹
C．彩色的不均匀条纹
D．彩色的均匀条纹
2．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　 　）
A．甲图是光的干涉图样
B．乙图是光的衍射图样
C．丙图是利用光的折射原理
D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率
3．下列说法正确的是（　　）
A．在杨氏双缝干涉实验中，若增大光的波长，干涉条纹间距减小
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．机械波能发生衍射现象
D．单摆的摆长越长，周期越小
4．物理郝老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚）折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（　　）
A．若增大入射角i，则b光可能先消失
B．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距
C．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长长
D．a光的频率比b光的频率大
5．长度测量是光学干涉测量最常见的应用之一。如要测量某样品的长度，较为精确的方法之一是通过对干涉产生的条纹进行计数；若遇到非整数干涉条纹情形，则可以通过减小相干光的波长来获得更窄的干涉条纹，直到得到满意的测量精度为止。为了测量细金属丝的直径，把金属丝夹在两块平板玻璃之间，使空气层形成尖劈，金属丝与劈尖平行，如图所示。如用单色光垂直照射，就得到等厚干涉条纹，测出干涉条纹间的距离，就可以算出金属丝的直径。某次测量结果为：单色光的波长λ=589.3nm，金属丝与劈尖顶点间的距离L=28.880mm，其中30条亮条纹间的距离为4.295mm，则金属丝的直径为（　　）
A．4.25×10-2mm B．5.75×10-2mm C．6.50×10-2mm D．7.20×10-2mm
6．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
7．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
8．以下说法正确的是（　　）
A．单摆的周期公式是由伽利略研究并确定的
B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变小
C．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波
D．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于物体的固有频率
9．如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示内疏外密的同心圆环状条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（　　）
A．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．若凸透镜的曲率半径增大，则会造成相应条纹间距减小
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距减小
10．一束复色光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，经折射后分成两束单色光a和b，光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．在玻璃砖中，a光的传播速度比b光大
B．在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光大
C．两束光射入玻璃砖后频率变小
D．用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的干涉条纹比b光更密
11．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
12．增透膜是一种表面镀层，它利用光的干涉原理，减少反射光来增加光在表面的透过率某同学的眼镜片镀有一层材料为氟化镁的増透膜，反射光呈现蓝紫色，已知绿光的频率为5.45×1014Hz，在真空中的波速为3×108m/s，氟化镁对绿光的折射率为1.38，为增加绿光的透过率，该增透膜的最小厚度约为（　　）
A．100nm B．200nm C．300nm D．400nm
13．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
14．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
15．下列说法中正确的是（　　）
A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下呈现各种不同颜色，这是光的干涉形成的现象
B．光学镜头上镀有一层增透膜可以增强透射光的强度，这是利用光的衍射原理
C．雨后空中出现的彩虹，这主要是由于光的干涉形成的现象
D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，这是利用光的衍射现象
二、填空题
16．如图，在双缝干涉实验中，S1和S2为狭缝，P是光屏上的一点，已知双缝S1、S2和P点的距离差为m，用单色光A在空气中做双缝干涉实验，若光源到缝S1、S2距离相等，且A光频率为Hz。则P点处是___________（填“亮”或“暗”）条纹；若将S2用遮光片挡住，光屏上的明暗条纹___________ （填“均匀”或“不均匀”）分布。 （光在空气中的速度）
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．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10－4m，则相邻两明条纹中心间距为_________m。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的___________（选填“长”或“短”），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的___________（选填“大”或“小”）。
三、解答题
19．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距是多少
20．用单色红光做杨氏双缝干涉实验，在光屏上会出现明暗相间的条纹。
(1)请画出光波通过狭缝后传播的示意图，并解释为什么屏上会出现明暗相间的条纹。
(2)若用蓝光代替红光，干涉条纹的间距会发生什么变化？为什么？
21．用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为0.1cm，双缝挡板与光屏间的距离为205cm，第1条亮线与第5条亮线中心间距为0.5cm。求橙色光的波长和频率。
22．两个狭缝相距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)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
用氦氖激光器发出的激光，经反射镜反射后照射金属挡板上的两条平行的狭缝，能产生干涉现象，则在挡板后面的屏上可以观察到单色的均匀条纹。
故选B。
2．C
【详解】
AB．由图可知，甲为光的衍射图样，而乙为光的干涉图样，故A B错误；
C．复色光经过三棱镜后会成为单色光，是光的色散现象，利用了光的折射原理，故C正确；
D．光导纤维是利用了光的全反射原理，根据全反射的条件可知，其内芯的折射率大于外套的折射率，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．根据
知在杨氏双缝干涉实验中，若增大光的波长，干涉条纹间距增大，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是横波，故B错误；
C．机械波属于波，所以能发生衍射现象，故C正确；
D．根据单摆周期公式
知单摆的摆长越长，周期越大，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】
A．由于光线射到玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，a、b两种单色光在下界面上不可能发生全反射，A错误。
CD．由图知两束的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，通过折射定律可知na>nb，由于折射率越大，光的频率越大，则b光的频率比a光的频率小，所以a光波长小于b光波长，故C错误D正确。
B．根据
a光波长小于b光波长，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距小于b光条纹间距，B错误。
故选BD。
5．B
【详解】
劈尖形空气层如图所示
距劈尖x处空气层厚度为y，由几何关系得
出现明条纹的空气层厚度满足
则相邻两明纹间距为
解得
故选B。
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
A．伽利略最早发现了摆的等时性原理，后来惠更斯得出了单摆的周期公式，故A错误；
B．根据多普勒效应可知：当观察者与波源相互靠近时，接收到频率会变大，故B错误；
C．托马斯·杨利用光的双缝干涉实验，有力的证明了光是一种波，故C正确；
D．物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
AB．凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的，故A错误，B正确；
C．若平薄凸透镜的圆弧面曲率半径增大，则空气膜厚度变小，圆环状干涉条纹的间距将变大，故C错误；
D．若照射单色光的波长增大，则会造成相应条纹间距增大，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．依题意，单色光a的偏折程度大于单色光b的偏折程度，即
根据
可知在玻璃砖中，a光的传播速度比b光小，故A错误；
B．根据
可知在玻璃砖中，a光全反射的临界角比b光小，故B错误；
C．两束光射入玻璃砖后频率保持不变，故C错误；
D．根据
可知用同一装置进行双缝干涉实验时，a光的相邻明条纹间距小于b光的，所以a光的干涉条纹比b光更密，故D正确。
故选D。
11．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。
12．A
【详解】
由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前、后两个表面上的反射光互相抵消。光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化，若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的光系和光速与波长及频率的关系得
得
解得增透膜厚度
故选A。
13．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。
14．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。
15．A
【详解】
A．浮在水面上的薄油层在太阳光的照射下，油膜上下表面形成两列频率相同的光发生干涉，因为不同颜色的光波长不同，导致条纹间距不同，则呈现各种不同颜色，A正确；
B．光学镜头上的增透膜的厚度等于绿光在该介质中波长的 ，绿光被膜的两个表面反射后发生干涉，相互抵消，增加了绿光的透射强度，这是光的干涉现象，B错误；
C．夏天雨后的天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象，C错误；
D．用光照射标准平面与待测器件表面之间的空气薄层所形成的明暗条纹，可检查器件表面的平整程度，是空气薄膜的两个表面反射的两列光发生干涉出现彩色条纹，这是薄膜干涉现象，D错误。
故选A。
16． 暗 不均匀
【详解】
[1]设A光在空气中波长为λ，由得，光的路程差，所以
即从S1和S2到P点的光的路程差δ是波长λ的3.5倍，所以P点为暗条纹。
[2]将S2用遮光片挡住。光屏上得到的是衍射条纹，所以是不均匀分布的。
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． 3.51×10－3（3.50×10－3或3.5×10－3也可） 长 大
【详解】
[1]由公式代入数据得
[2]由磁波谱可知，红光波长比黄光的长
[3]由公式可知，红光波长比黄光的长，则红光相邻两明条纹中心间距比黄光的大
19．
【详解】
根据双缝干涉实验条纹间距公式有
有
20．(1)光路见解析；当双缝到干涉屏上某点的路程差是波长的整数倍时，光屏上出现亮条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，光屏上出现暗条纹。(2)变小
【详解】
(1)画出光波通过狭缝后传播的示意图如图；
当双缝到干涉屏上某点的路程差是波长的整数倍时，光屏上出现亮条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，光屏上出现暗条纹。
(2)蓝光的波长小于红光，根据
可知，若用蓝光代替红光，干涉条纹的间距会变小。
21．6.1×10-7m ；
【详解】
我们可以通过第1条纹和第5条纹的距离可求得相邻条纹的间距，再通过双缝干涉条纹间距的公式即可得到光的波长，然后通过波长与频率的关系可求得频率。已知l=205cm，d=0.1cm，△y=cm
22．(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
答案第1页，共2页
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