光及其应用
第四节 光的干涉
A组·基础达标
1．(多选)光在科学技术和生产生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象，在照相机镜头前加一偏振片，减少反射光的影响
B．蚌壳内表面上有一薄层珍珠质，在阳光照射下常会呈现美丽的色彩，这是光的衍射现象
C．在光导纤维内传送图像是利用光的直线传播特点
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
【答案】AD 【解析】为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象，在照相机镜头前加一偏振片，减少水面反射光的影响，A正确；蚌壳内表面上有一薄层珍珠质，在阳光照射下常会呈现美丽的色彩，这是光的干涉现象，B错误；在光导纤维内传送图像是利用光的全反射现象，故C错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D正确．
2．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在
D．至少有一种颜色的双缝干涉条纹
【答案】C 【解析】两列光波发生干涉的条件之一是频率相同，利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不同，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹．
3．(多选)如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是( )
A．折射光a的波长小于折射光b的波长
B．两束光在相遇区域会发生干涉现象
C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<Δxb
D．在玻璃中a光较b光速度快
【答案】AC 【解析】a光的偏折程度大于b光的偏折程度，折射率大的光频率大，根据λ＝知，频率大，波长小，所以折射光a的波长小于折射光b的波长，A正确； a、b两列光的频率不同，不能发生干涉，B错误；因为λa<λb，知干涉条纹间的距离Δxb＞Δxa，C正确；根据v＝得，a光的折射率大，则在玻璃砖中传播的速度小，D错误．
4．把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示，这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是( )
A．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．增大薄片的厚度，条纹间距变大
D．观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的另一侧
【答案】A 【解析】根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，A正确，B错误；当增大薄片的厚度，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距会变小，C错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，D错误．
5．(2024年高州期末)某同学用单色光做双缝干涉实验时，观察到条纹如图甲所示，改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )
A．增大了单色光的波长
B．减小了双缝之间的距离
C．减小了光源到单缝的距离
D．减小了双缝到光屏之间的距离
【答案】D 【解析】由Δx＝λ，可得要想减小条纹间距，需要减小单色光的波长或增大双缝之间的距离或减小双缝到光屏之间的距离．故D正确．
6．如图所示为双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用单色光从左侧照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．下列说法正确的是( )
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离减小
D．若换作白光照射，光屏上不出现条纹
【答案】B 【解析】根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，减小双缝间的距离(d变小)，增大双缝到屏的距离(l增大)，换作波长更长的单色光照射均可使干涉条纹间距增大，A、C错误，B正确；换作白光照射，光屏上将出现彩色条纹，D错误．
7．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
【答案】C 【解析】红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹．
8．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为( )
A B C D
【答案】B 【解析】由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度．因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有B正确．
9．(多选)利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜．图甲中，让单色光从上方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是( )
A．图甲中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏
B．图甲中将样板微微平行上移，条纹疏密不变
C．在图甲中如果看到的条纹如图乙所示，说明被检平面在此处是凹陷
D．图丙中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故
【答案】BC 【解析】当将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；A错误；图甲中将样板微微平行上移，导致满足原亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向着劈尖移动，但条纹疏密不变，B正确；从弯曲的条纹可知，此处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知此处凹陷，C正确；照相机、望远镜的镜头表面镀了一层透光的膜，可以增大某种光的透射强度，这种膜称为增透膜，这是利用了光的干涉现象，同时镀膜镜头看起来是有颜色的是因为对该光增透效果稍差造成的，D错误．
10．如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是( )
A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的
B．干涉条纹是红黑相间的竖直条纹
C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大
D．薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置相同
【答案】A 【解析】干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的，A正确；干涉条纹是红黑相间的水平条纹，B错误；光波的干涉条纹的间距公式Δx＝λ，入射光如果换成紫光则波长变短，相邻亮条纹间距变小，而且由于不同光的干涉条纹的间距不同，故不同颜色的光的条纹的明暗位置不相同，C、D错误．
B组·能力提升
11．瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等作业过程中危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体( )
A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯
C．不一定含瓦斯 D．无法判断
【答案】A 【解析】如果屏的正中央O变为暗纹，说明从两个相干光源到屏的光程差发生变化，所以B中气体一定含瓦斯．
12．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014 Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6 m，如图所示，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s.则：
(1)P点是亮条纹还是暗条纹？
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)
解：(1)由λ＝得λ＝5×10-7 m，
n＝＝＝6，
由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点为暗条纹．
(2)O点到S1、S2的路程差为0，也是暗条纹，P、O间还有5条暗条纹，6条亮条纹．
13．一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为1.0 m处的光屏上，测得1至5条亮条纹间的距离为7.6 mm.已知所用的双缝间距离为0.25 mm.
(1)求这种单色光的波长；
(2)若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？
解：(1)条纹间距Δx＝ m＝1.9×10-3 m，
因Δx＝，
则λ＝Δx，
代入数据，解得单色光的波长λ＝4.75×10-7 m.
(2)因n＝＝＝，
则该光在增透膜中的波长λ′＝＝ m≈3.65×10-7 m，
增透膜的厚度至少为d′＝＝m≈9.13×10-8 m．光及其应用
第四节 光的干涉
A组·基础达标
1．(多选)光在科学技术和生产生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．为使拍摄的水面下景物更清晰，可利用偏振现象，在照相机镜头前加一偏振片，减少反射光的影响
B．蚌壳内表面上有一薄层珍珠质，在阳光照射下常会呈现美丽的色彩，这是光的衍射现象
C．在光导纤维内传送图像是利用光的直线传播特点
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
2．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在
D．至少有一种颜色的双缝干涉条纹
3．(多选)如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是( )
A．折射光a的波长小于折射光b的波长
B．两束光在相遇区域会发生干涉现象
C．如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δxa<Δxb
D．在玻璃中a光较b光速度快
4．把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示，这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是( )
A．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．增大薄片的厚度，条纹间距变大
D．观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的另一侧
5．(2024年高州期末)某同学用单色光做双缝干涉实验时，观察到条纹如图甲所示，改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是( )
A．增大了单色光的波长
B．减小了双缝之间的距离
C．减小了光源到单缝的距离
D．减小了双缝到光屏之间的距离
6．如图所示为双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用单色光从左侧照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．下列说法正确的是( )
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离减小
D．若换作白光照射，光屏上不出现条纹
7．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
8．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为( )
A B C D
9．(多选)利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜．图甲中，让单色光从上方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是( )
A．图甲中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏
B．图甲中将样板微微平行上移，条纹疏密不变
C．在图甲中如果看到的条纹如图乙所示，说明被检平面在此处是凹陷
D．图丙中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故
10．如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是( )
A．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的
B．干涉条纹是红黑相间的竖直条纹
C．入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大
D．薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置相同
B组·能力提升
11．瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等作业过程中危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体( )
A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯
C．不一定含瓦斯 D．无法判断
12．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014 Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6 m，如图所示，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s.则：
(1)P点是亮条纹还是暗条纹？
(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)
13．一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为1.0 m处的光屏上，测得1至5条亮条纹间的距离为7.6 mm.已知所用的双缝间距离为0.25 mm.
(1)求这种单色光的波长；
(2)若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？
