选择性必修一4.3光的干涉同步练习 （word版含答案）

人教版（2019）选择性必修一 4.3 光的干涉 同步练习
一、单选题
1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为（　　）
A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同
C．各色光的强度不同
D．各色光通过双缝的距离不同
2．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
3．下列说法正确的是（　　）
A．图1是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定小于b束光在水珠中传播的速度
B．图2是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb'面射出
C．图3是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
D．图4是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
4．每年夏季，我国多地会出现如图甲所示日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示是一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。已知光的频率越大，在同一种介质中的折射率就越大，则（ ）
A．a光的频率比b光大
B．在冰晶中，b光的传播速度比a光小
C．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距比a光大
D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光小
5．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
6．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
7．“牛顿环”又称“牛顿圈”．如图甲所示．牛顿环的上表面是半径很大的玻璃球冠的平面，下表面是球冠的凸面．其工作原理为“薄膜干涉”．可以用来判断透镜表面凸凹、精确检验光学元件表面质量、测量透镜表面曲率半径和液体折射率等．把牛顿环与玻璃面接触，在日光下或用白光照射时，可以看到明暗相间的彩色圆环；若用单色光照射，则会出现一些明暗相间的单色圆环，如图乙所示．它们是由球面和被检测面上反射的光相互干涉而形成的条纹，这些圆环的分布情况与球冠半径及被测物品的表面情况有关．以下分析正确的是(　　)
A．圆环的间距大小与球冠半径大小无关
B．球冠的半径越大，圆环的间距越小
C．若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的
D．被检测的面必须是平的
8．下面列举的关于光的现象中，说法正确的是（　　）
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的色散
B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉
C．雨后出现彩虹是因为光的干涉
D．水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由气泡进入海水时发生了全反射
9．下列说法中正确的是（　　）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用了光的干涉
B．通过两支夹紧的笔杆缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的衍射现象
D．利用光的干涉原理可以检查光学平面的平整程度
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．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入塑料薄片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射到劈形薄膜后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：
（1）任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；
（2）任意相邻亮条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。
现若将图甲的装置放入水中，则当光垂直入射到劈形薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（　　）
A．变疏 B．变密 C．间距不变 D．消失
12．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
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．如图，为双缝干涉实验示意图，已知SS1=SS2．当S为λ=0.6μm的单色光源时，恰在屏上P点处形成第三级暗条纹，则S1、S2到P点的路程差△s= m；当S换用另一单色光源时，在P点处恰形成第三级亮条纹（中央亮纹为第0级亮条纹），则这一光源的波长λ= m．
15．一等腰三棱镜的横截面如图所示，为等腰三角形的对称轴，两束不同的单色细光束、PQ（关于对称）在横截面内平行射入三棱镜，射出后相交于下方的S点。三棱镜对MN光的折射率___________对PQ光的折射率，光在真空中的波长___________PQ光在真空中的波长；若使两光束通过同一双缝干涉装置，则MN光的干涉条纹间距___________PQ光的干涉条纹间距。（均选填“大于”“等于”或“小于”）
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．用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差r＝1.5×10－6m，当单色光波长λ1＝0.5μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6μm，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
19．两个狭缝相距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)
20．一束白光通过双缝后，可以在屏上观察到干涉条纹，除中央的白色条纹外，两侧还有彩色条纹．为什么中央的是白色条纹？离中央白色条纹最近的是什么颜色的干涉条纹？
21．如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与、距离之差为，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
已知A光在空气中的波长为；
已知B光在某种介质中波长为，当B光从这种介质射向空气时，临界角为
22．如图所示是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验示意图他测得单缝到双缝的距离为80mm，双缝间距为，双缝到墙壁的距离为60cm，墙壁上的干涉图样及尺寸如图所示，则该单色光的波长是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
ABC．根据双缝干涉的条纹间距公式
可知，条纹间距与光的波长、缝宽及缝与屏的间距有关，与光的速度及强度无关，对同一个双缝干涉装置，l、d都相同，各种色光的波长λ不同，因此不同，故A正确，BC错误。
D．同一个装置，各色光出发点相同，通过双缝的距离是一定的，故D错误。
故选A。
2．A
【详解】
根据
解得
故选A。
3．C
【详解】
A．图1中a束光折射角大，折射率小，根据v=可知，a束光在水珠中的传播速度大，故A错误；
B．图2中，光束在aa'面的折射角等于在bb'面的入射角，只要入射角i<90°，bb'面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，故B错误；
C．图3中，根据Δx=λ可知，故C正确；
D．图4中的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
A．由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，则六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，所以a光的频率比b光小，故A错误；
B．六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，根据
可知在冰晶中，b光的传播速度比a光小，故B正确；
C．由于a光的频率比b光小，则a光波长大于b光波长，根据
可知，通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距较小，故C错误；
D．根据
可知从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角较大，故D错误。
故选B。
5．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。
6．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。
7．C
【详解】
AB．若将玻璃球体的半径再增大一些，则玻璃球体与被检测的平面之间的夹角将减小，它们之间的空气膜的厚度的变化减慢，所以形成的同心圆环的间距增大，球冠的半径越大，圆环的间距越大，AB错误；
C．根据薄膜干涉的原理可知，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，与同一亮环相对应的各处空气薄膜的厚度是相同的，所以若观察到的是规则圆环，则被检测的面是均匀、对称的，C正确；
D．根据薄膜干涉的特点可知，被检测的面可以是平的，也可以是凸的，或凹的，D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的干涉现象，故A错误；
B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉，故B正确；
C．雨后出现彩虹是因为光的色散，故C错误；
D．气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．用光导纤维束传送图像信息是利用光在纤维中不停地发生全反射而进行传递信息的，故A错误；
B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，故B错误；
C．白光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散现象，不属于干涉现象，故C错误；
D．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，故D正确。
故选D。
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．B
【详解】
空气中的光速为、波长为、条纹间距为，水中的光速为、波长为、条纹间距为，两玻璃表面之间的夹角为，根据光的干涉原理可知
光进入水中之后光速变小，根据可知
光在水中波长变短，则条纹间距之间的关系为
放入水中后，条纹间距变密，B正确。
故选B。
12．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。
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。
14．1.5×10-6 　　5×10-7
【详解】
在双缝干涉中，当光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹，在P处出现第三条暗条纹，则由公式△s=2＝2.5×0.6μm＝1.5μm=1.5×10-6 m；在P点处恰形成第三条亮纹（光屏正中央的亮纹记为第0条），则光程差：△x=3λ′，可得λ′= 5×10-7m。
15． 大于 小于 小于
【详解】
[1][2][3]由图可知两束光的入射角相等，而MN光的偏折程度大于PQ光的偏折角度，故玻璃对MN光的折射率大于PQ的折射率； PQ光的折射率小，则PQ光的频率小，波长较长，故光在真空中的波长小于PQ光在真空中的波长；根据可知，双缝干涉的间距与波长成正比，故MN光的干涉条纹间距小于PQ光的干涉条纹间距。
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．亮条纹，两条
【详解】
由题意，P到双缝的路程差r与λ1的关系为
即路程差是波长的整数倍，所以在P点将形成亮条纹。
P到双缝的路程差r与λ2的关系为
即路程差是半波长的奇数倍，在P点将形成暗条纹，并且在0～范围内，和同样是半波长的奇数倍，所以此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹。
19．(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
20．见解析
【详解】
双缝干涉屏上观察到的条纹，中央是亮条纹。用白光做实验，白光是七中单色光的复色光，所以条纹的中央对七种单色光来说都是亮条纹，那么中央七种单色光再复合就是白色的亮条纹了。
离中央白色条纹最近的是红色的干涉条纹，原因是干涉条纹的间距和光的波长由关，波长越长，条纹间距越大，复合成白光的七种单色光中红光的波长最长，所以它干涉形成的条纹间距最大，所以红光形成的亮纹最宽，其余颜色的单色光形成的亮纹窄，因此离中央白色条纹最近的是红色的干涉条纹。
21．暗条纹亮条纹
已知P点与和的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹根据，，频率f相等，求出A光在空气中的波长对于B光，根据临界角公式求出折射率，再用同样的方法求出B光在空气中的波长再判断是亮条纹还是暗条纹．
【详解】
两缝到P的路程之差为：，
所以有：
由此可知，从和到P点的路程差是波长的倍，所以P点为暗条纹．
根据临界角与折射率的关系有：
得：
由此可知，B光在空气中波长为：
路程差和波长的关系为：
可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
【点睛】
解决本题的关键掌握形成明条纹或暗条纹的条件、折射率与波长的关系等等知识，注意正确的计算，及路程差的概念．
22．
【详解】
相邻条纹的间距为
根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页