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“高中物理单元教学”课时作业设计单
基本信息
单元名称 光 年级 高二 学期 春季
课时题目 光的干涉
作业目标
通过作业检测进一步巩固光的干涉现象、双缝干涉实验形成原理，进一步熟悉对明暗条纹产生条件及条纹间距的应用。
作业设计
精选题目 设计意图
基础巩固（必做题建议五分钟完成） 1．用一束单色光做杨氏双缝干涉实验,经双缝后光照射到光屏上,可观察到的图像是图中的 ( ) 【答案】D 【解析】双缝干涉看到的干涉图样是平行等距、明暗相间的彩色条纹，故选D. 2．如图所示是光的双缝干涉的示意图.下列说法中正确的是 ( ) A.单缝S的作用是为了增加光的强度 B.双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线光源 C.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二条暗条纹 D.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为波长λ时,产生中央亮条纹 【答案】BC 【解析】A．单缝S的作用是为了尽量获取频率单一的光源，A错误； B．双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源，B正确； C．当光路程差为光的半波长的奇数倍时，产生暗条纹，当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时，产生第二条暗条纹，C正确； D．中央亮条纹在S1、S2中间连线与屏的交点处，当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为0时，产生中央亮条纹，D错误。 通过完成本组习题加深学生对干涉图样、干涉条件印象
综合运用（必做题，建议五分钟时间完成） 3．如图甲所示为研究光的干涉现象的实验装置,狭缝S1、S2的间距d可调,狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射在狭缝上,实验中在屏上得到了图乙所示图样(图中阴影部分表示暗条纹).下列说法正确的是( ) A.图乙中双缝干涉图样的亮条纹,经过半个周期后变成暗条纹 B.仅减小狭缝S1、S2的间距d,图乙中相邻亮条纹的中心间距增大 C.仅增加L,图乙中相邻亮条纹的中心间距减小 D.若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍,P点处是亮条纹 【答案】B 【解析】A．频率或波长相同，相位相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，形成稳定的干涉图样，故图乙中双缝干涉图样的亮条纹，经过半个周期后仍是亮条纹，故A错误； BC．根据双缝干涉公式 可知仅减小狭缝S1、S2的间距d乙中相邻亮条纹的中心间距增大，仅增加L时，图乙中相邻亮条纹的中心间距也增大，故B正确，C错误； D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即P点处为暗条纹，故D错误。 4．某同学采用如图所示的实验装置测量单色光的频率.让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,P处是光屏上中央亮条纹O上方的第2条暗条纹.已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到P点的路程差为9×10-7m,光速c=3×108 m/s,则实验所使用单色光的频率为 ( ) A.6.7×1014 Hz B.5.0×1014 Hz C.1.0×1015 Hz D.1.7×1015 Hz 【答案】B 【解析】当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到P处的路程差是9×10 7m ，则有 根据 解得 5.某实验小组用如图所示的装置做双缝干涉实验，下列方法能使屏上两相邻亮条纹中心的间距增大的是（ ） A．仅增大双缝到屏的距离 B．仅减小双缝间的距离 C．仅增大滤光片到单缝的距 D．仅把绿色滤光片换成红色滤光片E．仅把绿色滤光片换成紫色滤光片 【答案】ABD 【解析】AB．由干涉条纹的间距公式 可知，仅增大双缝到屏的距离或仅减小双缝间的距离，都能使屏上两相邻亮条纹中心的间距增大，故AB正确； C．滤光片到单缝的距离与两相邻亮条纹的间距无关，故C错误； DE．红光的波长比绿光的长，则根据上述分析可知可以使条纹间距增大，而紫光的波长比绿光的短，会使条纹间距减小，故D正确，E错误。 6. 铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】如图所示 干涉加强时 根据几何关系 联立可得 根据几何关系可知为宽度随高度的变化率不变，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，则宽度随高度的变化率变大： AB．当如AB形状时，宽度随高度的变化率不变，薄膜干涉形成的彩色条纹为等间距条纹，故AB错误； CD．根据题意可知肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，可知宽度随高度的变化率变大，故C正确，D错误。 7.如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（ ） A．N的上表面A处向上凸起 B．N的上表面B处向上凸起 C．N的上表面A处向下凹陷 D．N的上表面B处向下凹陷 【答案】BC 【详解】AC．A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹图中白色条纹提前出现，可见平面的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确； BD．薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误。 8.（1)图1（b）是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，图1（a）是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在图1（b）上的火焰像上可看到的条纹图样是 。 (2)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图2（a）所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图2（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处。从弯曲的条纹可知同一亮条纹上c、d点对应的薄膜厚度相同，故判断A处缺陷为 、B处缺陷为 （选填“凹陷”或“凸起”）。当减少薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会 （选填“变大、变小或不变”）。 【答案】(1)水平的明暗相间的干涉条纹 (2) 凹陷 凸起 变大 【详解】（1）在火焰上撒些盐会使酒精灯发出黄色的光，光线照在肥皂膜上时，肥皂膜前后两个表面的反射光线会发生干涉，设肥皂膜厚度为，若 呈现亮条纹 呈现暗条纹，同一个厚度一个条纹，肥皂膜由于重力的作用，上薄下厚，所以会出现水平的明暗相间的干涉条纹。 （2）[1][2][3]薄膜干涉为等厚干涉，即同一个条纹处的空气膜厚度相同，所以c、d点对应处的空气膜厚度相同，从弯曲的条纹可知，A处检查平面左侧的空气膜与右边相同，所以A处应该凹陷，B处检查平面右侧的空气膜厚度与左侧相同，所以B处凸起，当减小薄片的厚度，即减小空气膜的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大。 9.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,试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹 分别为第几条亮条纹或暗条纹 (光在真空中的传播速度c=3×108 m/s) 【答案】用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹 【解析】如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一点P的路程差Δr＝S2S2′，当Δr等于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰或波谷，由S1和S2发出的光在点P互相加强，点P出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，若S2到达波峰(波谷)，则S1到达波谷(波峰)，这样由S1和S2发出的光在点P互相抵消，点P出现暗条纹． 频率为f1的单色光波长 λ1＝＝＝0.6×10－6m＝0.6μm 频率为f2的单色光波长 λ2＝＝＝0.4×10－6 m＝0.4μm 可见 Δr＝λ1，Δr＝λ2 可见，用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹． 通过本组的训练更好地检测学生对明暗条纹产生条件、条纹间距的理解程度。
拓展提升（选做题，建议十五分钟时间完成） 10.利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异.现将精度很高的标准玻璃板(样板),放在被检查工件上面,如图甲所示,在样板的左端垫一薄片,使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜.用平行单色光向下照射,检查不同平面时,可观察到图乙或图丙的干涉条纹.下列说法正确的是 ( ) A.干涉条纹是样板的上、下两个表面的反射光干涉形成的 B.当稍向右移动图甲中的薄片时,条纹间距会变小 C.当换用频率更高的单色光照射时,条纹间距不变 D.图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凸起的 【答案】B 【详解】A．干涉条纹是样板的下表面和被检查表面的上表面的反射光干涉形成的，故A错误； B．如下图所示 当稍向右移动图甲中的薄片时，A、B两点之间的距离增大，根据 相当于双缝之间的距离d增大，条纹间距变小，故B正确； C．根据 当换用频率更高的单色光照射时，波长λ变短，条纹间距变小，故C错误； D．如下图所示 在A、B两点的光程差相等，经过A点的两列相干光产生的亮条纹与经过B点的两列相干光产生的亮条纹是同一条亮条纹，所以图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凹陷的，故D错误。 11.劈尖干涉是一种薄膜干涉，可检查玻璃板的平整度。如图所示，将一块待测正方形玻璃板放置在一块标准板上，并在一侧边缘处垫上一块垫片使中间形成劈状空气层。已知玻璃板的边长，垫片厚度，用波长的单色光从上方人射，观测到的干涉条纹中亮纹数为（ ） A．条 B．条 C．条 D．条 【答案】A 【解析】由薄膜干涉规律可知，当待测玻璃板和标准板之间的距离 时，为干涉的亮条纹，由题意可知最大值为，所以 所以观测到的干涉条纹中亮条纹数为条。 12.照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为，增透膜对该光的折射率为，镜头对该光的折射率为，且。则增透膜的厚度可能为（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】该单色光在增透膜中的波长为 设增透膜的厚度为d，则膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程为2d，两反射光发生相消干涉，有 解得 当时 当时 当时 当时 13.利用光的干涉可以检查工件表面的平整度，其装置如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹可能如图乙、丙所示。以下说法正确的是（ ） A．若要使干涉条纹变密，可以增加垫的纸张数量 B．若要使干涉条纹变密，可以使用波长更长的单色光 C．若要使干涉条纹变密，可以向左移动纸片 D．图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凹陷 【答案】AC 【解析】A．经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源，其光程差 即光程差是空气层厚度的2倍，当光程差 此处出现亮条纹，因此相邻亮条纹之间的空气层厚度差一定为，增加纸张数量后，空气层的倾角变大，则相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变小，因此干涉条纹变密，A正确； B．使用波长更长的单色光，相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变大，因此干涉条纹变疏，B错误； C．向左移动纸片，空气层的倾角变大，则相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变小，因此干涉条纹变密，C正确； D．同一级条纹对应的空气膜厚度相等，则图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凸起，D错误。 14.在用双缝干涉实验测量光的波长时,选用波长为6.0×1 m的橙光,光屏上P点正好处于第二级亮条纹的中心,如图所示,现仅改用其他颜色的可见光做实验,P点是暗条纹.已知可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014 Hz,则入射光的波长可能( ) A.8.0×1 m B.4.8×1 m C.4.0×1 m D.3.4×1 m 【答案】B 【详解】光源发射波长为6.0×10－7m的橙光时，光屏上的P点恰是距中心条纹的第二亮纹，当路程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，则有光程差 现改用其他颜色的可见光做实验，路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹，光屏上的P点是暗条纹的位置，那么 ，(n=1，3，5……) 当n=1时，则，由可知，； 当n=3时，则，由可知，； 当n=5时，则λ3=4.8×10－7m，由可知，； 当n=7时，则λ4=3.42×10－7m，依据可知，，故B正确，ACD错误。 15.研究光的干涉现象原理图如图所示.光源S到双缝S1、S2的距离相等,S1、S2连线平行于光屏,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点.光源发出单色光,经S1、S2传播到光屏上P点,S1P垂直于光屏,P为某亮条纹中心,O、P之间还有k条亮条纹,光由S1、S2传播到P点的时间差为t0.现紧贴S放置厚度为d的玻璃片,光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等.已知光在真空中的速度为c,玻璃对该单色光的折射率为n,不考虑光在玻璃片内的反射,求: (1)单色光在真空中的波长λ; (2)玻璃片的厚度d. 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由题意，为第级亮条纹中心，则有 又 解得 （2）由题意，设光在玻璃中的传播速度为，则 且 解得 检测对明暗条纹条件和条纹间距的灵活应用。
作业展示与评估
1.展示要求：以图片形式展示学生所完成的典型作业，图片内容清晰，布局均衡、排版合理。 2.教师评估：鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价，例如通过师生对评、生生互评等丰富教师对学生作业的评价维度和角度，实现教师对学情的精准把握，为进一步完善教学设计进行创新性探索。
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“高中物理单元教学”课时作业设计单
基本信息
单元名称 光 年级 高二 学期 春季
课时题目 光的干涉
作业目标
通过作业检测进一步巩固光的干涉现象、双缝干涉实验形成原理，进一步熟悉对明暗条纹产生条件及条纹间距的应用。
作业设计
精选题目 设计意图
基础巩固（必做题建议五分钟完成） 1．用一束单色光做杨氏双缝干涉实验,经双缝后光照射到光屏上,可观察到的图像是图中的 ( ) 2．如图所示是光的双缝干涉的示意图.下列说法中正确的是 ( ) A.单缝S的作用是为了增加光的强度 B.双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线光源 C.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二条暗条纹 D.当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为波长λ时,产生中央亮条纹 通过完成本组习题加深学生对干涉图样、干涉条件印象
综合运用（必做题，建议十五分钟时间完成） 3．如图甲所示为研究光的干涉现象的实验装置,狭缝S1、S2的间距d可调,狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射在狭缝上,实验中在屏上得到了图乙所示图样(图中阴影部分表示暗条纹).下列说法正确的是( ) A.图乙中双缝干涉图样的亮条纹,经过半个周期后变成暗条纹 B.仅减小狭缝S1、S2的间距d,图乙中相邻亮条纹的中心间距增大 C.仅增加L,图乙中相邻亮条纹的中心间距减小 D.若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍,P点处是亮条纹 4．某同学采用如图所示的实验装置测量单色光的频率.让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,P处是光屏上中央亮条纹O上方的第2条暗条纹.已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到P点的路程差为9×10-7m,光速c=3×108 m/s,则实验所使用单色光的频率为 ( ) A.6.7×1014 Hz B.5.0×1014 Hz C.1.0×1015 Hz D.1.7×1015 Hz 5.某实验小组用如图所示的装置做双缝干涉实验，下列方法能使屏上两相邻亮条纹中心的间距增大的是（ ） A．仅增大双缝到屏的距离 B．仅减小双缝间的距离 C．仅增大滤光片到单缝的距 D．仅把绿色滤光片换成红色滤光片E．仅把绿色滤光片换成紫色滤光片 6. 铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（ ） A． B． C． D． 7.如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（ ） A．N的上表面A处向上凸起 B．N的上表面B处向上凸起 C．N的上表面A处向下凹陷 D．N的上表面B处向下凹陷 8.（1)图1（b）是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，图1（a）是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在图1（b）上的火焰像上可看到的条纹图样是 。 (2)利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图2（a）所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图2（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处。从弯曲的条纹可知同一亮条纹上c、d点对应的薄膜厚度相同，故判断A处缺陷为 、B处缺陷为 （选填“凹陷”或“凸起”）。当减少薄片的厚度，则相邻的干涉条纹间距会 （选填“变大、变小或不变”）。 9.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,试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹 分别为第几条亮条纹或暗条纹 (光在真空中的传播速度c=3×108 m/s) 通过本组的训练更好地检测学生对明暗条纹产生条件、条纹间距的理解程度。
拓展提升（选做题，建议二十分钟时间完成） 10.利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异.现将精度很高的标准玻璃板(样板),放在被检查工件上面,如图甲所示,在样板的左端垫一薄片,使标准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜.用平行单色光向下照射,检查不同平面时,可观察到图乙或图丙的干涉条纹.下列说法正确的是 ( ) A.干涉条纹是样板的上、下两个表面的反射光干涉形成的 B.当稍向右移动图甲中的薄片时,条纹间距会变小 C.当换用频率更高的单色光照射时,条纹间距不变 D.图丙条纹弯曲处对应着被检查平面处是凸起的 11.劈尖干涉是一种薄膜干涉，可检查玻璃板的平整度。如图所示，将一块待测正方形玻璃板放置在一块标准板上，并在一侧边缘处垫上一块垫片使中间形成劈状空气层。已知玻璃板的边长，垫片厚度，用波长的单色光从上方人射，观测到的干涉条纹中亮纹数为（ ） A．条 B．条 C．条 D．条 12.照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为，增透膜对该光的折射率为，镜头对该光的折射率为，且。则增透膜的厚度可能为（ ） A． B． C． D． 13.利用光的干涉可以检查工件表面的平整度，其装置如图甲所示，将一块标准平板玻璃放置在待检测平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两片玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹可能如图乙、丙所示。以下说法正确的是（ ） A．若要使干涉条纹变密，可以增加垫的纸张数量 B．若要使干涉条纹变密，可以使用波长更长的单色光 C．若要使干涉条纹变密，可以向左移动纸片 D．图丙条纹弯曲处对应着待检测平板玻璃有凹陷 14.在用双缝干涉实验测量光的波长时,选用波长为6.0×1 m的橙光,光屏上P点正好处于第二级亮条纹的中心,如图所示,现仅改用其他颜色的可见光做实验,P点是暗条纹.已知可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014 Hz,则入射光的波长可能( ) A.8.0×1 m B.4.8×1 m C.4.0×1 m D.3.4×1 m 15.研究光的干涉现象原理图如图所示.光源S到双缝S1、S2的距离相等,S1、S2连线平行于光屏,O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点.光源发出单色光,经S1、S2传播到光屏上P点,S1P垂直于光屏,P为某亮条纹中心,O、P之间还有k条亮条纹,光由S1、S2传播到P点的时间差为t0.现紧贴S放置厚度为d的玻璃片,光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等.已知光在真空中的速度为c,玻璃对该单色光的折射率为n,不考虑光在玻璃片内的反射,求: (1)单色光在真空中的波长λ; (2)玻璃片的厚度d. 检测对明暗条纹条件和条纹间距的灵活应用。
作业展示与评估
1.展示要求：以图片形式展示学生所完成的典型作业，图片内容清晰，布局均衡、排版合理。 2.教师评估：鼓励单元作业设计者展示对学生作业的多元化评价，例如通过师生对评、生生互评等丰富教师对学生作业的评价维度和角度，实现教师对学情的精准把握，为进一步完善教学设计进行创新性探索。
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