高二物理粤教版（2019）选择必修二 4.4光的干涉 课时作业（含解析）

4.4光的干涉
一、单选题
1.在双缝干涉实验中，略增大双缝间距，其他条件不变，干涉条纹将（　　）
A.变密 B.变疏 C.不变 D.消失
2.如图所示为双缝干涉实验，图甲为用黄光照射时的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹；图乙为换用另一种单色光照射的结果，a为中央亮条纹，a′为相邻亮条纹，两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等，以下说法正确的是（　　）
A.乙图可能是用红光照射，表明红光波长较长
B.乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较长
C.乙图可能是用蓝光照射，表明蓝光波长较短
D.乙图可能是用红光照射，表明红光波长较短
3.下列说法正确的是（　　）
A.单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小
B.观察者靠近声波波源的过程中，接收到的声波频率小于波源频率
C.同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大
D.两束频率不同的光，可以产生干涉现象
4.在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝、的路程差为7.5×10-7m，如果用频率为6.0×1014 Hz的单色光照射双缝，则（　　）
A.单色光的波长是2×10-7m；P点出现暗条纹
B.单色光的波长是2×10-7m；P点出现亮条纹
C.单色光的波长是5×10-7m；P点出现暗条纹
D.单色光的波长是5×10-7m；P点出现亮条纹
5.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C.在光导纤维内传送图像是利用光的色散现象
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偏振现象
6.某同学欲采用双缝干涉现象测量某单色光的波长，实验装置如图所示，S为单缝，S1、S2为双缝，O点为S水平正对的中心，即中央零级亮条纹中心，P点为第3级亮条纹的中心，且，，双缝到屏的距离，光在真空中的速度为c，下列说法不正确的是（　　）
A.条纹间距为0.4mm
B.该单色光的波长为800nm
C.若将光屏向右移动少许，条纹间距会减小
D.入射到P点两束光的时间差为
7.下列说法正确的是（　　）
A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B.波源与观察者互相靠近时，接收到的频率会变小
C.在干涉现象中，振动减弱点始终处于平衡位置
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
8.关于生活中的光现象，下列判断正确的是（　　）
A.自行车的尾灯应用了光的折射原理
B.雨后天边出现彩虹属于光的干涉现象
C.照相机的增透膜是应用了光的衍射现象
D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮属于光的全反射现象
二、多选题
9.下列选项中关于高中物理教材上插图的说法正确的是（　　）
A.图1中弯曲的有机玻璃棒能导光说明有机玻璃的折射率小于周围空气
B.图2中电子表的液晶显示用到了偏振光
C.图3中全息照片的拍摄利用了光的干涉原理
D.图4中的彩色条纹是白光的单缝衍射条纹
10.已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果（　　）
A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D.用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹
11.一个半径较大的透明玻璃球体，截取其下面的一部分，然后将这一部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是（　　）
A.平行的明暗相间的直干涉条纹
B.环形的明暗相间的干涉条纹
C.环形明暗相间条纹从中心向外越来越密
D.只能看到同颜色的平行反射光
12.下列说法正确的是（　　）
A.雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
B.杨氏双缝干涉实验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离一定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小
C.光的偏振现象说明光是横波
D.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
三、解答题
13.在明亮的光线下以一定角度观察眼镜镜片，能观察到什么现象？分析出现这种现象的原因。
14.下图为杨氏双缝干涉实验的原理图，光源S（图中未标出）发出的单色光的波长为，当屏位于位置时，测得屏上干涉条纹的间距为。现将屏平移到位置，平移距离为30cm，此时条纹间距变为。估算双缝间距d及双缝到屏的距离。
15.1801年，托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。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，M为一平面镜。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反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。
(1)试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。
参考答案：
1.A
【详解】根据条纹间距，可知略增大双缝间距d，则干涉条纹的宽度减小，干涉条纹将变密，故A正确，BCD错误。
故选A。
2.C
【详解】由题图知图甲中条纹间距大，由
可知，在l和d相同的情况下，Δx大，则λ大；Δx小，则λ小，所以乙图中所用单色光波长较短，因蓝光比黄光波长短。
故选C。
3.A
【详解】A。根据
可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；
B．根据多普勒效应，若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率大于波源频率，故B错误；
C．根据
同一个双缝干涉实验中，蓝光的波长小于红光的波长，故蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；
D．根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。
故选A。
4.C
【详解】根据光波的速度公式：则有：
m
光的路程差跟光波长之比为：
即路程差为光的半个波长的奇数倍。因此，两束光在该点振动减弱，出现光的暗条纹，故C正确，ABD错误。
故选C。
5.A
【详解】A。光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A正确；
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，故B错误；
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，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错误；
故选A。
6.C
【详解】A。由题意知，为第3级亮条纹中心，条纹间距
故A正确，不符合题意；
B．根据双缝干涉条纹间距公式可得
其中
解得
故B正确，不符合题意；
C．根据，可知增大时，增大，故C错误，符合题意；
D．亮条纹对应的光程差为波长的整数倍，即与的光程差为，则时间差
故D正确，不符合题意。
故选C。
7.A
【详解】A。单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期由周期性外力的周期来决定，与单摆的摆长无关，A正确；
B．当波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的波的频率会变大，B错误；
C．在干涉现象中，振动减弱点的振幅是两列波的振幅只差，只有振幅相等时，处于平衡位置，C错误；
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，D错误。
故选A。
8.D
【详解】A。自行车“尾灯”为全反射棱镜，利用了光的全反射现象，故A错误；
B．雨后的彩虹是光发生折射形成的色散现象，故B错误；
C．照相机的增透膜，利用了光的干涉，薄膜两个表面的反射光干涉减弱，从而增加透射光的强度，故C错误；
D．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是光发生全反射的结果，故D正确。
故选D。
9.BC
【详解】A。根据全反射条件，有机玻璃应为光密介质，折射率大于空气。故A错误；
B．电子表的液晶显示利用了光的偏振原理。故B正确；
C．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理。故C正确；
D．彩色条纹间距几乎相等，是白光的双缝干涉条纹。故D错误。
故选BC。
10.BD
【详解】AD。用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误D正确；
B．用红光作为光源，屏上将呈现相间的红色条纹与暗条纹（即黑条纹），B正确；
C．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。
故选BD。
11.BC
【详解】透明玻璃球的上表面和下表面内侧反射的光会在上表面附近叠加，形成明暗相间的干涉条纹，由于球体中上下表面距离相等的点构成一个环形，所以条纹也是环形的。从中心向外，上下表面的间距减小，条纹间距也减小，即越来越密。
故选BC。
12.ACD
【详解】A。油膜形成的彩色条纹，是由膜的前后表面反射光，形成的干涉条纹，A正确；
B．根据光的干涉条纹间距公式
因为红光的波长比蓝光的波长长，则L、d相同时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距大，B错误；
C．偏振现象是横波所特有的现象，光的偏振现象说明光是一种横波，C正确；
D．狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的，D正确。
故选ACD。
13.见解析
【详解】在明亮的光线下以一定角度观察眼镜镜片，能观察到彩色条纹现象，产生这种现象的原因是由于在眼镜的表面镀有一层膜，入射光进入膜层后，在膜层的前后表面的反射光叠加发生了干涉现象，人在相应区域就能观察到干涉彩色条纹。
14.L1=1m，d=0.5mm
【详解】根据杨氏双缝干涉的间距公式得
代入数据解得：
15.(1)；(2)
【详解】(1)根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像。连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点，并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点，即可找到反射光线所能到达光屏的最下端。故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示
(2)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以之间的距离为d，而光源S到光屏的距离可以看做双孔屏到像屏的距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式，因为，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离