高中物理人教版选修3-4 随堂检测第十三章 第3节　光的干涉 Word版含解析

[随堂检测]
1．对于单缝衍射现象，下列说法正确的是(　　)
A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮
B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显
C．缝的宽度d越小，光的传播路线越接近直线
D．入射光的波长越短，衍射现象越明显
解析：选B.当单缝宽度一定时，波长越长，衍射现象越明显，故D错误，当光的波长一定时，缝的宽度越小，衍射现象越明显，条纹越暗，故A、C错误，B正确．
2．将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图中的(　　)
解析：选A.将激光束照在如图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图象的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹，故A正确．
3.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．
解析：选D.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＝.
4．如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等．当用波长为0.75 μm的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6 μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？
解析：P点是亮纹还是暗纹，关键取决于P到S1和S2的路程差Δr＝r2－r1；P是第几条亮(暗)纹，关键取决于Δr是光波长(半波长)的多少倍．当用波长为λ1＝0.75 μm的单色光照射时P为O上方第二条亮纹，所以P到双缝S1、S2的路程差Δr＝2λ1＝2×0.75 μm＝1.5 μm；改用λ2＝0.6 μm的单色光照射时，路程差Δr＝λ2，所以P为暗纹，从O到P路程差由零逐渐增大，必有路程差为和λ2的两点，即OP之间还有两条暗纹．
答案：暗纹　两条
[课时作业] [学生用书P113(单独成册)]
一、单项选择题
1．以下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．出自一个点光源的两束光
解析：选D.A、B、C三项中的光源均不是相干光源，故A、B、C均错；D项中两束光是来自同一点光源，两束光完全相同是相干光源，故D对．
2．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(　　)
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
解析：选B.在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故A项错误，B项正确；在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，C项错误；两列光波要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故D项错误．
3．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
解析：选C.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，但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选项C正确．
4．由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为(　　)
A．两个光源发出光的频率相同
B．两个光源发出光的强度不同
C．两个光源的光速不同
D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
解析：选D.题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，没法比较，选项A错误；光的强度对光的干涉没有影响，选项B错误；光速在真空中是确定的，它对光的干涉也没有影响，选项C错误；不同光源发出的光频率一般不同，所以不会产生干涉现象，这样的光源不是相干光源，选项D正确．
5．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图．乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光的波长最短．则以下说法正确的是(　　)
A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
解析：选A.根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此选项B、C、D错误，A正确．
6．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm.若用频率f＝6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则(　　)
A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹
B．P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹
C．两点均出现亮条纹
D．两点均出现暗条纹
解析：选B.由光的频率f＝6.0×1014 Hz，知光的波长λ＝＝5×10－7 m．P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm＝7.5×10－7 m＝1.5λ.Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm＝1.5×10－6 m＝3λ.因此，P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹，选B.
二、多项选择题
7．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　　)
A．减小S1与S2的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
解析：选AC.在波的干涉中，干涉条纹的间距Δx＝λ，由公式可得，条纹间距与波长、双缝屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大间距，应减小d，或增大双缝到光屏的距离，或增大光的波长，故A、C正确，B、D错误．
8.用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则(　　)
A．O到达a、b的路程差为零
B．M、N到达b的路程差为λ
C．O到达a、c的路程差为4λ
D．M、N到达e的路程差为2λ
解析：选BD.振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足Δx＝nλ(n＝0，1，2，3…)．“路程差”是指从双缝M、N到屏上某点的路程差，与O无关，A、C错误；b是n＝1时的第一级亮条纹，e是n＝2时的第二级亮条纹，故B、D正确．
9．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点出现距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，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况正确的是(　　)
A．在O点出现红光的亮条纹
B．红光的第一条亮条纹出现在P点的上方
C．在O点不出现蓝光的亮条纹
D．蓝光的第一条亮条纹出现在P点的上方
解析：选AB.由于O点到双缝的路程差为零，所以在O点出现各种单色光的亮条纹，在P点出现绿光的第一条亮条纹，因为λ红＞λ绿＞λ蓝，所以红光条纹间距大于绿光条纹间距，绿光条纹间距大于蓝光条纹间距．A、B正确．
10．为检测矿泉水的品质，我们可以利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器，特制容器不影响光的传播，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气，特制容器未画出)，通过对比填充矿泉水后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1，就可以计算出该矿泉水的折射率．设空气的折射率为1，则下列说法正确的是(　　)
A．x2＞x1
B．x2＜x1
C．该矿泉水的折射率为
D．该矿泉水的折射率为
答案：BC
三、非选择题
11．频率为6×1014 Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6 m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗纹、几条亮纹？(不含O、P两点处)
解析：单色光的波长λ＝＝ m＝5×10－7 m，路程差为3×10－6 m，＝＝12，即路程差是半波长的偶数倍，P点出现亮纹，而O点处为中央亮纹，所以，在PO间有5条亮纹，6条暗纹．
答案：亮条纹　6条暗纹　5条亮纹
12．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离L＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm，则氦氖激光器发出红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
解析：由Δx＝λ，可以得出红光的波长λ＝·Δx＝ m≈6.3×10－7 m.
所以激光器发出的红光的波长是6.3×10－7 m.
如果将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点可知：光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速发生改变，但频率不变．由此可知＝，而＝n，则λ′＝＝ m≈4.7×10－7 m.
这时屏上条纹的间距是Δx′＝·λ′
＝ m≈2.8×10－2 m.
答案：6.3×10－7 m　2.8×10－2 m