粤教版物理选修3-4 同步测试：4.4光的干涉

第四节　光的干涉
课时训练16　光的干涉
基础夯实
1.在杨氏双缝干涉实验装置中,双缝的作用是(　　)
A.遮住过于强烈的灯光
B.形成两个振动情况相同的光源
C.使白光变成单色光
D.使光发生折射
答案B
解析本题考查光的双缝干涉实验装置,双缝的作用是获得相干光源,故正确选项为B。
2.(多选)对于光波和声波,下列说法正确的是(　　)
A.它们都能在真空中传播
B.它们都能产生反射和折射
C.它们都能产生干涉
D.声波能产生干涉而光波不能
答案BC
解析光波和声波都具备波所具有的特征,即能产生反射、折射、干涉等现象,光波能在真空中传播,而声波不能在真空中传播。故选项B、C正确。
3.以下两个光源可作为相干光源的是(　　)
A.两个相同亮度的烛焰
B.两个相同规格的灯泡
C.双丝灯泡
D.出自一个光源的两束激光
答案D
解析相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定,只有D选项符合条件。
4.(多选)在杨氏双缝干涉实验中,如果(　　)
A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相同的条纹
B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相同的条纹
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.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹
答案BD
解析用白光做杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,选项A错误;用红光作光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹,选项B正确;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,选项C错误;用紫光作光源,遮住其中一条狭缝,屏上将出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹,选项D正确。
5.如图所示为双缝干涉实验的装置示意图,图甲为用绿光进行实验时屏上观察到的现象,图乙为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况,则下列说法中正确的是(　　)
　 　　　　　 　　　　　 　　
A.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长
B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短
C.乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长
D.乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短
答案C
解析由λ=Δx可知,红光波长较长,条纹间距大。
6.
如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上的P点出现第3条暗条纹。已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为(　　)
A. B. C. D.
答案D
解析在某点产生暗条纹的条件是光程差 r2-r1为半波长的奇数倍。已知P点出现第3条暗条纹,说明r2-r1=λ,由c=λf得λ=,则r2-r1=。
7.
如图所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动,则(　　)
A.不再产生干涉条纹
B.仍可产生干涉条纹,且中央亮纹P的位置不变
C.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向上移
D.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向下移
答案D
解析本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源,双缝S1、S2的作用是形成相干光源,稍微移动S后,没有改变传到双缝的光的频率,由S1、S2射出的仍是相干光,若单缝S稍微向上移动,由单缝S发出的光经双缝到达屏上P点下方某点的路程差为零,故中央亮纹下移。
8.根据你学过的干涉原理,判断下列说法中正确的是(　　)
A.在真空中传播速度相同的两束光可以发生干涉现象
B.在双缝干涉实验中,用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现等间距的彩色条纹
C.其他条件不变的情况下,双缝的间距越大,光屏上产生的干涉条纹间距越小
D.在双缝干涉实验中,把其中一缝挡住,则干涉条纹与原来一样,只是亮度减半
答案C
解析由条纹间距公式可知,在其他条件不变的情况下,双缝的间距越大,光屏上产生的干涉条纹间距越小,选项C正确。
9.
某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,C为光屏。当让一束阳光照射A屏时,C屏上并没有出现干涉条纹,移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是(　　)
A.单缝S太窄
B.单缝S太宽
C.S到S1和S2距离不相等
D.阳光不能作为光源
答案B
解析双缝干涉中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看做是由许多个点光源沿一条线排列组成的,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,得不到线光源。故选项B正确。
10.(多选)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状光源
C.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
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
解析单缝是为了获得线光源,A项错,双缝是为了获得相干光源,B项对。当路程差为0时是中央亮纹,路程差为时产生第一条暗纹,则路程差为λ时产生第二条暗纹,故C项对,D项错。
11.(多选)在光的双缝干涉实验中,如果只改变一个条件,以下说法中正确的是(　　)
A.使双缝间距变小,则条纹间距变宽
B.使屏与双缝距离变小,则条纹间距变宽
C.将入射光由绿光改为红光,则条纹间距变宽
D.将入射光由绿光改为紫光,则条纹间距变宽
答案AC
解析由Δx=·λ知d减小时,条纹间距变宽,所以A项对,l变小时,Δx变小,B项错,λ变大,Δx变大,故C项对,λ变小,Δx变小,D项错。
12.如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图,实线表示波峰,虚线表示波谷。在此时刻,介质中A点为波峰相叠加点,B点为波谷相叠加点,A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点。如果把屏分别放在A、B、C三个位置,那么(　　)
A.A、B、C三个位置都出现亮条纹
B.B位置出现暗条纹
C.C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D.以上结论都不对
答案A
解析本题中,A、B、C三点总是振动加强的点,屏上对应出现的都是亮条纹。另外,要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的,不要以为B点是暗的。
能力提升
13.如图所示是双缝干涉的实验装置,其光屏上P处发现明条纹,
则双缝到光屏上P点的距离之差为(　　)(导学号51150209)
A.光波的半波长的奇数倍
B.光波的波长的奇数倍
C.光波的半波长的偶数倍
D.光波的波长的偶数倍
答案C
解析在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点为加强点,出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点为减弱点,出现暗条纹。
14.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点最近的第一条亮条纹。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,绿光波长大于蓝光波长,据此判断(　　)(导学号51150162)
A.只有①②正确 B.只有①④正确
C.只有②③正确 D.只有③④正确
答案A
解析由于O点到双缝的路程差为零,所以为各种色光的亮条纹,P点由于是绿光的第一条亮条纹,红光的波长大于绿光,条纹间距大于绿光的条纹间距,②也正确。
15.激光散斑测速是一种崭新的测速技术,它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝,待测物体的速度v与二次曝光时间间隔Δt的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔Δt、双缝到屏之间距离l以及相邻两条亮纹间距Δx。若所用激光波长为λ,则该实验确定物体运动速度的表达式是(　　)
(导学号51150210)
A.v= B.v=
C.v= D.v=
答案B
解析由双缝干涉条纹间距Δx=λ,代入Δx=λ,则v=,选B。
16.如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m,则在这里出现的应是　　　　　　(选填“明条纹”或“暗条纹”),现改用波长为6.30×10-7 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将　　　　(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。(导学号51150212)?
答案暗条纹　变宽
解析由于光程差δ=7.95×10-7 m=1.5λ,所以将出现暗条纹。由Δx=λ可知,由于波长变大,所以条纹间距变宽。
17.光纤通信是20世纪70年代以后发展起来的新兴技术,世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹时,可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤,就像放风筝一样,这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间,起着双向传输信号的作用。光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为 0.85 μm 的单色光。上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06 μm的单色光。这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令,导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息,回答下列问题:(导学号51150163)
(1)在光纤制导中,上行光信号在真空中波长是多少?
(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光?(已知光纤纤芯的折射率为1.47)
答案(1)1.56 μm　(2)见解析
解析(1)设信号频率为f,在真空中的波长为λ0,c=λ0f,光在纤芯中的频率仍为f,波长为λ,则光在纤芯中的速度v=λf,又n=,可以得出λ0=nλ=1.47×1.06 μm=1.56 μm。
(2)若上行光信号和下行光信号的频率相同,将发生干涉现象而互相干扰。