高中物理选修3－4 第十三章光 3光的干涉

第十三章　光
3　光 的 干 涉
知能要点
1. 通过实验观察光的干涉现象，掌握双缝干涉的规律.
2. 能描述光的干涉的条件及说明明暗条纹产生的条件.
　　　　　　　　　　　
基础巩固 　飞跃，这里是最好的起点……
1. 英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象．如图所示为实验装置简图，M为竖直线光源(长直灯丝钠灯)、N和O均为有狭缝的遮光屏、P为像屏．现有四种不同的带有狭缝的遮光屏，实验时的正确选择是(　　)．
A. N应选1，O应选2
B. N应选3，O应选4
C. N应选1，O应选4 21cnjy
D. N应选3，O应选2
2. 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx.下列说法中正确的有(　　)．
A. 如果增大单缝到双缝间的距离，Δx将增大
B. 如果增大双缝之间的距离，Δx将增大
C. 如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大
D. 如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大
3. 双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：①O点是红光的亮条纹；②红光的第一条亮条纹在P点的上方；③O点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方．已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，据此判断(　　)．
A. 只有①②正确 B. 只有①④正确
C. 只有②③正确 D. 只有③④正确
4. 在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是(　　)．
A. 单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
B. 单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
C. 单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
D. 单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹
5. 如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则(　　)．
A. P和P1仍为亮点 B. P为亮点，P1为暗点
C. P为暗点，P1为亮点 D. P、P1均为暗点21cnjy
6. S1、S2为两个相干光源，发出的光的频率为7.5×1014 Hz，光屏上A点与S1、S2的光程差为1.8×10－6 m.
(1)若S1、S2的振动步调完全一致，则A点出现什么条纹？
(2)若S1、S2的振动步调完全相反，则A点出现什么条纹？
思维拓展　课内与课外的桥梁是这样架起的……
7. 对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是(　　)．
A. 不同的色光有可能产生干涉现象
B. 不同的色光不可能产生干涉现象
C. 光的强度不同有可能产生干涉现象
D. 光的强度不同不可能产生干涉现象
8. 如图所示，用频率为ν的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第三条暗条纹．已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1应等于(　　)．
A. B.
C. D.
9. 用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm，在距离双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm，试求所用单色光的波长．21cnjy
10. 如下图表示某双缝干涉的实验装置，当用波长为0.4 μm的紫光做实验时，由于像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧只看到各有3条亮条纹，若换用波长为0.6 μm的橙光做实验，那么该像屏上除中央亮条纹外，两侧各有几条亮条纹？
开放探究　对未知的探究，你也行！
11. 两个狭缝相距0.3 mm，位于离屏50 cm处，现用波长为6 000 A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，那么两条相邻暗纹间的距离是多少？(1 ＝10－10 m) 21cnjy
12. 如图所示，S1、S2为双缝，S是单色缝光源，当S沿平行于S1和S2的连线向上做微小移动时，中央明条纹将向________移动；若S不动，而在S1后加一很薄的云母片，中央明条纹将向________移动．
走进高考　解剖真题，体验情境。
13.(2013上海高考)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的
A.传播速度不同 B.强度不同
C.振动方向不同 D.频率不同
14.（2013浙江理综）与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是
A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
参考答案
3　光 的 干 涉
1. A　解析：本题考查观察光的双缝干涉实验的装置．要产生相干光源应先让光通过单缝，然后通过双缝，且缝的方向与线光源方向一致，故选A.
可见d1＝λ1，d2＝λ2，故正确的选项应为C.
5. B　解析：从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因此是亮纹中心．因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮纹中心．而P1点到S1、S2路程相差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮纹．当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1点就相互消弱，因此，出现暗条纹．综上所述，选项B正确．
6. (1)暗条纹　(2)亮条纹
解析：(1)由λ＝得λ＝ m＝4×10－7 m，＝＝4.5，即路程差为半波长的奇数倍．
若S1、S2的振动步调完全相同，则A点出现暗条纹．
(2)若S1、S2的振动步调完全相反，则路程差为半波长的奇数倍时应为加强点，A点出现亮条纹．
7. B、C　解析：两列光波叠加是否发生干涉现象关键是看两列光是否是相干光，与光的频率、相位、振动方向有关，不同的色光频率一定不相同，所以不可能产生干涉现象，B项正确；光的强度不同则有可能满足相干，光当然能产生干涉现象，C项正确．
8. C　解析：因在光屏上的P点出现第三条暗条纹，P点到双缝的距离之差r2－r1＝λ，又因为λ＝，所以本题应选C.
9. 3.906×10－7 m
解析：已知Δx＝＝×10－3 m，l＝1.20 m，
d＝0.25×10－3 m，根据公式Δx＝λ得
波长λ＝Δx＝ m
≈3.906×10－7 m.
10. 2　解析：　设用波长为0.4 μm的光入射，条纹宽度为Δx1，则Δx1＝λ1，屏上两侧各有3条亮条纹，则屏上第三条亮条纹到中心距离为3Δx1.用0.6 μm光入射，设条纹宽度为Δx2，则Δx2＝λ2，设此时屏上有n条亮条纹，
则有nΔx2＝3Δx1.
所以nλ2＝3λ1.
代入数据解之得n＝2，所以两侧各有2条亮条纹．
11. (1)1 mm　(2)0.75 mm
解析：本题要求用公式Δx＝λ进行计算．
(1)Δx＝λ＝m＝1×10－3 m＝1 mm.
(2)λ′＝＝A＝4 500A.