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．物理课上，老师用铁丝弯成一个圆环，再把这个圆环浸在肥皂水中，然后将圆环提出液面，把带有肥皂膜的圆环竖直放置在阳光下观察，可以看到上疏下密的彩色条纹，如图所示。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为斥力
B．上疏下密的彩色条纹是肥皂膜前后表面反射光形成的干涉条纹
C．肥皂膜的厚度由上向下均匀增加
D．上疏下密的彩色条纹是由于光的衍射造成的
2．一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
3．关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉条纹，下列说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明薄膜的厚度是均匀的
C．用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距大
D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
4．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到屏的距离为l，用红色激光照射双缝，调整实验装置使得屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹，下列说法正确的是（　　）
A．若只将屏向右移动一小段距离，屏上条纹会变得模糊不清
B．若只将屏向右移动一小段距离，屏上相邻两亮纹间的距离变小
C．若只将双缝间的距离减小，屏上相邻两亮纹间的距离变大
D．若只将红色激光变为绿色激光，屏上相邻两亮纹间的距离变大
5．在研究缸体材料C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的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面间形成一个楔形的空气膜，现在用波长为的单色光垂直照射，同时改变C的温度，在B上方观察到移动的干涉条纹，则（　　）
A．出现干涉条纹是由于B的上表面和A的上表面反射光叠加形成的
B．若发现条纹向左移，可判定C在降温
C．若C的温度由t1变为t2，发现有n个条纹通过D点（B上表面上的点，图中未画出），则C的高变化了
D．温度变化前后观察到的条纹数目相同
6．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
7．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
8．某小组用图甲装置进行双缝干涉实验，调节完毕后，在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是（　　）
A．装置中的双缝沿水平方向放置
B．仅向右移动单缝，使之靠近双缝，干涉条纹间距将变大
C．仅更换双缝间距更小的双缝，干涉条纹间距将变大
D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，干涉条纹间距将变大
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．将一块平板玻璃放置在另一水平放置的平板玻璃之上，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。当某单色光从上方入射后，从上往下看到的明暗相间的干涉条纹如图所示。下列有关该薄膜干涉的说法正确的是（　　）
A．干涉条纹是入射光在两块平板玻璃上表面的反射光叠加产生的结果
B．干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加的结果
C．干涉条纹成水平排列，若抽去一张纸片，条纹间距将变大
D．干涉条纹成竖直排列，若抽去一张纸片，条纹间距没有变化
11．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
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
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．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
15．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
二、填空题
16．如图所示，一束复色光射到三棱镜上，从三棱镜另一面射出两单色光A、B，两种色光中折射率较小的是______；如果增大入射角，则先发生全反射的是______；如果A、B两种光使用同一装置做双缝干涉实验，条纹间距较大的是______。
17．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______。
18．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（黑色部分表示亮纹）．则在下面的四个图中说明：
（1）干涉图样的是________（填A ．B ．C ．D）
（2）衍射图样的是________（填A ．B ．C ．D）
（3）从左到右的色光ABCD顺序是________．
三、解答题
19．同一实验装置，用不同的色光来做双缝干涉实验，所产生的干涉条纹是不同的。如图是由三种色光产生的干涉条纹，请比较它们有什么异同，并说明原因。谈谈你的认识，并与同学讨论交流。
20．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
21．杨氏双缝干涉实验中，双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，还能看到干涉现象吗？为什么？
22．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．肥皂膜表面层分子间作用力表现为引力，A错误；
BD．该彩色条纹是薄膜干涉，是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确，D错误；
C．由于上疏下密可知，肥皂膜由上向下厚度增加的越来越快，C错误。
故选B。
2．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。
3．A
【详解】
A．干涉条纹是光在薄膜前、后两个表面反射，形成的两列光波叠加的结果，故A正确；
B．若明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂液薄膜的厚度变化是均匀的，故B错误；
C．由于紫光的波长比红光的小，故用紫光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距小，故C错误；
D．薄膜上的干涉条纹基本上是水平的，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
双缝干涉相邻条纹间距公式为
AB．若只将屏向右移动一小段距离，即l增大，屏上依然可以看到清晰的干涉条纹，且相邻两亮纹间的距离变大，故AB错误；
C．若只将双缝间的距离减小，则d减小，则屏上相邻两亮纹间的距离变大，故C正确；
D．若只将红色激光变为绿色激光，则λ减小，屏上相邻两亮纹间的距离变小，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．出现干涉条纹是由于B的下表面和A的上表面反射光叠加形成的，A错误；
B．若C在降温，楔形的空气膜变薄，B的下表面距离A的上表面更近，B板上同一位置光程差变小，条纹将向右移动，B错误；
C．当路程差等于半波长的偶数倍，出现明条纹，当路程差等于半波长的奇数倍，出现暗条纹，若C的温度由t1变为t2，发现有n个条纹通过D点，则说明同一位置光程差变化了
故C的高变化了，C错误；
D．劈尖干涉条纹间距取决于入射光线的波长和楔形空气薄膜的顶角即
入射光线的波长和楔形空气薄膜的顶角均不变，故温度变化过程中条纹间距不变，由于B板的宽度一定，所以温度变化前后观察到的条纹数目相同，D正确。
故选D。
6．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。
7．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。
8．C
【详解】
A．根据图乙可知，装置中的双缝沿竖直方向放置，故A错误；
B．根据双缝干涉的条纹间距公式，仅向右移动单缝，条纹间距不变，故B错误；
C．仅更换双缝间距更小的双缝，d变小，干涉条纹间距将变大，故C正确；
D．仅将红色滤光片换为绿色滤光片，波长变小，干涉条纹间距将变小，故D错误。
故选C。
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. 干涉条纹是入射光在空气薄膜上表面和下表面的反射光叠加产生的结果，A错误；
B. 干涉条纹中的亮条纹均是两列反射光的波峰和波峰叠加或者是波谷和波谷叠加的结果，B错误；
CD. 干涉条纹成水平排列，若抽去一张纸片，劈形空气薄膜的角度变小，条纹间距将变大，C正确，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
根据
解得
故选A。
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．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】
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。
15．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。
16． A B A
【详解】
[1]由题图可知，B光折射率较大，B光的频率大，A光折射率较小，A光的频率小；
[2]由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，如果增大入射角，则B光先发生全反射；
[3]在同种介质中，A光的波长比B光的波长长，如果A、B两种光使用同一装置做双缝干涉实验，根据
Δx＝λ
可知，条纹间距较大的是A光。
17． 偶数倍 奇数倍
【详解】
略
18． AC BD 红光、紫光、蓝光、黄光
根据双缝干涉条纹等间距，而且间距,越大，间距越大；根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大，越向两侧宽度越小，而波长越大，中央亮条纹越粗进行判断．
【详解】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故AC两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距，可知波长λ越大，越大，故A第一个是红光，C是蓝光．
单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，知BD为衍射图样．而波长越大，中央亮条纹越粗，故D为黄光单缝衍射图样．
故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．
【点睛】
掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆．
19．见解析
【详解】
不同点：根据图可知，对于单色光，不同的波长的光，在双缝干涉时得到的条纹间距不同，由于
可知红光的条纹间距大于蓝光，白光是复色光，其中不同的波长的单色光条纹之间的距离不同，所以白光呈现彩色条纹。
相同点：都会出现明暗相同的条纹。
20．(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。
21．见解析
【详解】
不能看到干涉现象，因为只有当两束频率相等的光相遇时才会发生干涉现象．当双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，这时就变成一束绿光和一束黄光相遇，它们的频率不等，故它们相遇时不会发生干涉现象．
22．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。
答案第1页，共2页
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