2019-2020学年人教版选修3-4 13.3光的干涉 课时对点练（解析版）
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年人教版选修3-4 13.3光的干涉 课时对点练（解析版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 55.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-12-09 13:22:24 | ||
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文档简介
课时对点练
一、选择题
考点一 双缝干涉实验
1．用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是( )
A．明暗相间的条纹 B．彩色条纹
C．一片红光 D．晃动的条纹
答案 C
解析 两灯泡不是相干光源，故选C.
2．(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一条缝改用蓝光，下列说法正确的是( )
A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象
C．频率不同的两束光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹
D．尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象
答案 BD
解析 频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误．
3．某同学自己动手利用如图1所示器材观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏．当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因，最大的可能性是( )
图1
A．单缝S太窄
B．单缝S太宽
C．S到S1与到S2的距离不等
D．阳光不能作为光源
答案 B
解析 本实验中，单缝S应非常窄，才可看成“理想线光源”，才能成功地观察到干涉现象，移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，故A错误，B正确；S到S1和S2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光可以作为光源，D错误．
考点二 决定条纹间距的条件
4．(多选)用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图2所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是( )
图2
A．a光的频率比b光的大
B．在水中a光传播的速度比b光的大
C．水对a光的折射率比b光的大
D．b光的波长比a光的短
答案 AC
解析 从题图可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，选项A正确，D错误；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误．
5．(2017·泉州高二检测)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的( )
A．传播速度不同 B．强度不同
C．振动方向不同 D．频率不同
答案 D
解析 两侧条纹间距与各色光的波长成正比，不同色光的频率不同、波长不同．这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了彩色条纹．
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完全相同的相干光源
C．用红光和绿光分别做双缝干涉实验(λ红>λ绿)，绿光干涉图样的条纹间距比红光大
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
答案 B
解析 在双缝干涉实验中，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相干光源，故选项A错误，B正确．绿光波长比红光短，所以条纹间距较小，选项C错误．两列光波只要相遇就会叠加，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方便肉眼观察，故选项D错误．
考点三 亮、暗条纹的判断
7.(2017·郑州高二检测)瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等方面危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体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3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点变为暗条纹，说明B中气体( )
图3
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
8．(多选)用单色光做双缝干涉实验时( )
A．屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹
B．屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹
C．屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D．屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
答案 AB
解析 在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，是振动加强处，不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方，也可能是波谷与波谷相遇的地方，A选项正确，C选项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(亮条纹)，B选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误．
9．(多选)(2017·开封高二检测)双缝干涉实验装置如图4所示，绿光通过单缝S后，投射到有双缝的挡板上，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，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )
图4
A．O点是红光的亮条纹
B．红光的同侧第一条亮条纹在P点的上方
C．O点不是蓝光的亮条纹
D．蓝光的同侧第一条亮条纹在P点的上方
答案 AB
解析 中央O点到S1、S2的路程差为零，所以换不同颜色的光时，O点始终为亮条纹，选项A正确，C错误；波长越长，条纹间距越宽，所以红光的第一条亮条纹在P点上方，蓝光的第一条亮条纹在P点下方，选项B正确，D错误．
10.在双缝干涉实验中，光源发射波长为6.0×10－7 m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹．其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A点是暗条纹位置，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是( )
A．8.0×10－7 m B．4.8×10－7 m
C．4.0×10－7 m D．3.4×10－7 m
答案 B
解析 可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×1014 Hz 依据公式c＝λf，可知其波长范围是4.0×10－7～7.69×10－7 m，A、D选项错误．根据公式Δr＝(n为整数)可知，n为偶数的地方出现亮条纹，n为奇数的地方出现暗条纹．因此n＝4时，出现距中心条纹的第二条亮条纹，所以A点到两条缝的路程差Δr＝4× m＝1.2×10－6 m，要想出现暗条纹，n需取奇数才行．当入射光波长为4.8×10－7 m时，1.2×10－6 m＝n m，n＝5为奇数，所以A点出现暗条纹，B选项正确．当入射光波长为4.0×10－7 m时，1.2×10－6 m＝n m，n＝6为偶数，所以A点出现亮条纹，C选项错误．
二、非选择题
11．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5所示，则：
图5
(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)
答案 (1)暗条纹 (2)5条暗条纹，6条亮条纹
解析 (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点路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹．
12．用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差δ＝1.5×10－6 m，当单色光波长λ1＝0.5 μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6 μm，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
答案 见解析
解析 由题意知，P到双缝的路程差δ＝λ1＝3λ1，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹．当单色光波长λ2＝0.6 μm，δ＝λ2＝λ2，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹，在0～λ2范围内λ2和λ2满足半波长的奇数倍，出现暗条纹，此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹.
一、选择题
考点一 双缝干涉实验
1．用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是( )
A．明暗相间的条纹 B．彩色条纹
C．一片红光 D．晃动的条纹
答案 C
解析 两灯泡不是相干光源，故选C.
2．(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一条缝改用蓝光，下列说法正确的是( )
A．在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹
B．只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象
C．频率不同的两束光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹
D．尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象
答案 BD
解析 频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误．
3．某同学自己动手利用如图1所示器材观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏．当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因，最大的可能性是( )
图1
A．单缝S太窄
B．单缝S太宽
C．S到S1与到S2的距离不等
D．阳光不能作为光源
答案 B
解析 本实验中，单缝S应非常窄，才可看成“理想线光源”，才能成功地观察到干涉现象，移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，故A错误，B正确；S到S1和S2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光可以作为光源，D错误．
考点二 决定条纹间距的条件
4．(多选)用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图2所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是( )
图2
A．a光的频率比b光的大
B．在水中a光传播的速度比b光的大
C．水对a光的折射率比b光的大
D．b光的波长比a光的短
答案 AC
解析 从题图可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，选项A正确，D错误；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误．
5．(2017·泉州高二检测)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的( )
A．传播速度不同 B．强度不同
C．振动方向不同 D．频率不同
答案 D
解析 两侧条纹间距与各色光的波长成正比，不同色光的频率不同、波长不同．这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了彩色条纹．
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完全相同的相干光源
C．用红光和绿光分别做双缝干涉实验(λ红>λ绿)，绿光干涉图样的条纹间距比红光大
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
答案 B
解析 在双缝干涉实验中，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相干光源，故选项A错误，B正确．绿光波长比红光短，所以条纹间距较小，选项C错误．两列光波只要相遇就会叠加，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方便肉眼观察，故选项D错误．
考点三 亮、暗条纹的判断
7.(2017·郑州高二检测)瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等方面危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体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3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点变为暗条纹，说明B中气体( )
图3
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
8．(多选)用单色光做双缝干涉实验时( )
A．屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹
B．屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹
C．屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D．屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
答案 AB
解析 在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，是振动加强处，不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方，也可能是波谷与波谷相遇的地方，A选项正确，C选项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(亮条纹)，B选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误．
9．(多选)(2017·开封高二检测)双缝干涉实验装置如图4所示，绿光通过单缝S后，投射到有双缝的挡板上，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，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是( )
图4
A．O点是红光的亮条纹
B．红光的同侧第一条亮条纹在P点的上方
C．O点不是蓝光的亮条纹
D．蓝光的同侧第一条亮条纹在P点的上方
答案 AB
解析 中央O点到S1、S2的路程差为零，所以换不同颜色的光时，O点始终为亮条纹，选项A正确，C错误；波长越长，条纹间距越宽，所以红光的第一条亮条纹在P点上方，蓝光的第一条亮条纹在P点下方，选项B正确，D错误．
10.在双缝干涉实验中，光源发射波长为6.0×10－7 m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹．其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A点是暗条纹位置，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是( )
A．8.0×10－7 m B．4.8×10－7 m
C．4.0×10－7 m D．3.4×10－7 m
答案 B
解析 可见光的频率范围是3.9×1014～7.5×1014 Hz 依据公式c＝λf，可知其波长范围是4.0×10－7～7.69×10－7 m，A、D选项错误．根据公式Δr＝(n为整数)可知，n为偶数的地方出现亮条纹，n为奇数的地方出现暗条纹．因此n＝4时，出现距中心条纹的第二条亮条纹，所以A点到两条缝的路程差Δr＝4× m＝1.2×10－6 m，要想出现暗条纹，n需取奇数才行．当入射光波长为4.8×10－7 m时，1.2×10－6 m＝n m，n＝5为奇数，所以A点出现暗条纹，B选项正确．当入射光波长为4.0×10－7 m时，1.2×10－6 m＝n m，n＝6为偶数，所以A点出现亮条纹，C选项错误．
二、非选择题
11．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5所示，则：
图5
(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)
答案 (1)暗条纹 (2)5条暗条纹，6条亮条纹
解析 (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点路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹．
12．用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差δ＝1.5×10－6 m，当单色光波长λ1＝0.5 μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6 μm，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
答案 见解析
解析 由题意知，P到双缝的路程差δ＝λ1＝3λ1，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹．当单色光波长λ2＝0.6 μm，δ＝λ2＝λ2，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹，在0～λ2范围内λ2和λ2满足半波长的奇数倍，出现暗条纹，此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹.