高中物理人教版选修3-4第十三章光的干涉+测试题 Word版含答案

十三） 光 的 干 涉
一、单项选择题
1．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点到双缝距离之差S2P－S1P应为(　　)
A. B. C. D.
解析：选B　单色光的波长为λ＝，又P点出现第3级暗条纹，即S2P－S1P＝＝，选项B正确。
2．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是(　　)
A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同
D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
解析：选A　各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹，故A正确。
3．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．用紫光作为光源，屏上将看不到任何条纹
解析：选B　用白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作为光源，屏上将呈现红色条纹与暗条纹(即黑条纹)相间排列，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作为光源，也会发生双缝干涉，即出现紫色黑色相间的条纹，D错。
4．关于光的干涉的说法正确的是(　　)
A．在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
B．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽
C．只有颜色相同的两列光波才能产生干涉
D．颜色不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
解析：选C　双缝干涉条纹中亮条纹与暗条纹的宽度相等，A错；由干涉条纹的宽度正比于波长知，波长大，条纹宽，红光的波长大于紫光的波长，故入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变窄，B错；频率决定光的颜色，由光的干涉条件知C对，D错。
5．如图所示为单色光双缝干涉实验某一时刻的波形，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位置处出现暗条纹
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
解析：选A　在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如题图中C点)。题图中A、B、C三个位置到两缝的距离差都为零，故都是振动加强的点，都出现亮条纹，故A正确。
二、多项选择题
6．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(　　)
A．单缝的作用是获得一个线光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相反的相干光源
C．频率相同、相位差恒定的两列单色光能够产生干涉现象
D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽
解析：选AC　在杨氏双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，故选项A正确，B错误；频率相同、相位差恒定的两列光可以发生干涉现象，选项C正确；由c＝λf可得λ＝，频率越高，波长越短，条纹间距越窄，选项D错误。
7．关于光的干涉，下列说法中正确的是(　　)
A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
C．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹
解析：选AC　发生干涉现象时两列光的频率必须相同，选项A正确；频率不同不能产生干涉，而不是干涉不稳定，选项B错误；干涉发生时出现亮条纹的条件是路程差是波长的整数倍或者半波长的偶数倍，选项C正确；干涉发生时出现暗条纹的条件是路程差是半波长的奇数倍，选项D错误。
8．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点到两缝的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么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，下列叙述正确的是(　　)
A．O点是红光的亮条纹
B．红光的第一条亮条纹在P点的上方
C．O点不是蓝光的亮条纹
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
解析：选AB　因O点到S1、S2的距离相等，Δr＝0，故各种色光在O点均为亮条纹，A正确，C错误；蓝光的波长
最短，第一条亮条纹离O点最近，应在P点下方，而红光的波长最长，第一条亮条纹离O点最远，应在P点上方，故B正确，D错误。
三、非选择题
9．光纤通信是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：
(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中的波长是多少？
(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)
解析：(1)设信号频率为f，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。
答案：(1)1.56 μm　(2)见解析