人教版高中物理必修3-4讲义资料，复习补习资料：20光的干涉(提高)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修3-4讲义资料，复习补习资料：20光的干涉(提高) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 189.1KB | ||
| 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 | 2019-12-16 21:12:47 | ||
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文档简介
光的干涉
【学习目标】
1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．
2．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．
4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理．
5．知道实验操作步骤．
6．会进行数据处理和误差分析．
【巩固练习】
一、选择题
1．某同学自己动手利用如图所示器材，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，最大的可能是（ ）．
A．单缝S太窄 B．单缝S太宽
C．S到S1和S2距离不等 D．阳光不能作光源
2．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，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．
3．（2019 成都校级月考）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 ( )
A．O点是红光的亮条纹
B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
4．下列说法正确的是（ ）．
A．用白光做光的干涉实验时，中央明条纹是彩色的
B．用白光做光的干涉实验时，中央明条纹是白色的
C．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光
D．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光
5．两盏普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为（ ）．
A．两盏灯亮度不同 B．灯光的波长太短
C．两灯光的振动情况不同 D．电灯发出的光不稳定
6．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（ ）．
A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰
B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
C．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离不变
7．利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E．去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是（ ）．
8．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（ ）．
A．不同的色光有可能产生干涉现象 B．不同的色光不可能产生干涉现象
C．光的强度不同有可能产生干涉现象 D．光的强度不同不可能产生干涉现象
9．用单色光做双缝干涉实验时（ ）．
A．屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹
B．屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹
C．屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D．屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
10．光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现（ ）．
A．黄色的干涉条纹 B．红绿相间的条纹 C．黑白相间的条纹 D．无干涉条纹
11．（2019 南昌校级月考）把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示．这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是 ( )
A．干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
二、填空题
12．（2019 新课标I卷）在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2 （填“＞”“＜”或“＝”）。若实验中红光的波长为630nm，双缝到屏幕的距离为1m，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5nm，则双缝之间的距离为 mm。
13．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4 mm，双缝到光屏间的距离L=0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=________mm，xB=________mm，相邻两条纹间距Δx=________mm；
（2）波长的表达式=________（用Δx、L、d表示），该单色光的波长=________m；
（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________（填“变大”“不变”或“变小”）．
三、解答题
14．如图所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置．若将单缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？若将双缝绕中心轴旋转（不超过90°）条纹将发生什么变化？
15．如图所示，在双缝干涉中，若用1=5.0×10－7 m的光照射，屏上O为中央亮条纹，屏上A为第二级亮条纹所在处．若换用2=4.0×10－7 m的光照射时，屏上D处是什么情况？屏上A处又是什么情况？
【答案与解析】
一、选择题
1．【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不满足相干条件，单缝太宽．
2．【答案】D
【解析】由题中条件可知，，又因为，则可得D项正确．
3．【答案】AC
【解析】O点处光程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，故A对，B错；红光的波长比绿光长，蓝光的波长比绿光短，根据可知，C对，D错．
4．【答案】B、D
5．【答案】C
【解析】一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况、频率往往是不同的．两盏普通白炽灯发出的光正是由于振动情况、频率不同，不是相干光源，所以观察不到干涉条纹，C项正确．
6．【答案】B
【解析】根据双缝干涉相邻亮纹或暗纹的间距与双缝间的距离d、双缝到像屏的距离L之间的关系分析可知，像屏向右平移一小段距离时L变大，条纹间距增大．
7．【答案】A、B、D
【解析】由条纹间距公式，d指双缝间距离，是双缝到屏的距离，可知：A项中减小，Δx变小；B项中变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．
8．【答案】B、C
【解析】两列光波叠加是否发生干涉现象关键是看两列光是不是相干光，与光的频率、相位、振动方向有关，不同的色光频率一定不相同，所以不可能产生干涉现象，B项正确．光的强度不同但有可能满足相干光，若满足，当然能产生干涉现象，C项正确．
9．【答案】A、B
【解析】在双缝干涉实验中屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹，可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A项正确，C项错误．屏上到双缝的路（光）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（明条纹），B项正确．两列光波的波峰与波谷相遇的地方。应是暗条纹，D项错误．
10．【答案】D
【解析】红光和绿光的频率不同，根据干涉的条件，不能产生干涉现象，所以D项正确．
11．【答案】AC
【解析】根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项对，B项错．因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误．条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确．
二、填空题
12．【答案】> 0.300
【解析】光的双缝干涉条纹间距 (λ为光的波长，L为屏与双缝之间距离，d为双缝之间距离)，红光波长长λ红 >λ绿 ，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1 > Δx2 , 条纹间距根据数据可得 ,根据 可得 ,代入数值得：d = 3.00×10-4m = 0.300mm .
13．【答案】（1）11.1 15.6 0.75 （2） 6.0×10－7 （3）变小
【解析】游标卡尺读数时：一要注意精确度，二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数：三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数要以mm为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字单位是cm，不是mm．从可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大．根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小．
三、解答题
14．【答案】见解析
【解析】在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源。当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗．当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗，同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转．
15．【答案】O处为亮条纹，A处为第三级暗条纹．
【学习目标】
1．知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．
2．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．
4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理．
5．知道实验操作步骤．
6．会进行数据处理和误差分析．
【巩固练习】
一、选择题
1．某同学自己动手利用如图所示器材，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，最大的可能是（ ）．
A．单缝S太窄 B．单缝S太宽
C．S到S1和S2距离不等 D．阳光不能作光源
2．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第三条暗条纹，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．
3．（2019 成都校级月考）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 ( )
A．O点是红光的亮条纹
B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
4．下列说法正确的是（ ）．
A．用白光做光的干涉实验时，中央明条纹是彩色的
B．用白光做光的干涉实验时，中央明条纹是白色的
C．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光
D．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光
5．两盏普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为（ ）．
A．两盏灯亮度不同 B．灯光的波长太短
C．两灯光的振动情况不同 D．电灯发出的光不稳定
6．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为L，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（ ）．
A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰
B．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
C．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离不变
7．利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E．去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是（ ）．
8．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（ ）．
A．不同的色光有可能产生干涉现象 B．不同的色光不可能产生干涉现象
C．光的强度不同有可能产生干涉现象 D．光的强度不同不可能产生干涉现象
9．用单色光做双缝干涉实验时（ ）．
A．屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹
B．屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹
C．屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D．屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
10．光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现（ ）．
A．黄色的干涉条纹 B．红绿相间的条纹 C．黑白相间的条纹 D．无干涉条纹
11．（2019 南昌校级月考）把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示．这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是 ( )
A．干涉条纹是光在空气尖劈膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
二、填空题
12．（2019 新课标I卷）在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2 （填“＞”“＜”或“＝”）。若实验中红光的波长为630nm，双缝到屏幕的距离为1m，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5nm，则双缝之间的距离为 mm。
13．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d=0.4 mm，双缝到光屏间的距离L=0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=________mm，xB=________mm，相邻两条纹间距Δx=________mm；
（2）波长的表达式=________（用Δx、L、d表示），该单色光的波长=________m；
（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________（填“变大”“不变”或“变小”）．
三、解答题
14．如图所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置．若将单缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？若将双缝绕中心轴旋转（不超过90°）条纹将发生什么变化？
15．如图所示，在双缝干涉中，若用1=5.0×10－7 m的光照射，屏上O为中央亮条纹，屏上A为第二级亮条纹所在处．若换用2=4.0×10－7 m的光照射时，屏上D处是什么情况？屏上A处又是什么情况？
【答案与解析】
一、选择题
1．【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不满足相干条件，单缝太宽．
2．【答案】D
【解析】由题中条件可知，，又因为，则可得D项正确．
3．【答案】AC
【解析】O点处光程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，故A对，B错；红光的波长比绿光长，蓝光的波长比绿光短，根据可知，C对，D错．
4．【答案】B、D
5．【答案】C
【解析】一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况、频率往往是不同的．两盏普通白炽灯发出的光正是由于振动情况、频率不同，不是相干光源，所以观察不到干涉条纹，C项正确．
6．【答案】B
【解析】根据双缝干涉相邻亮纹或暗纹的间距与双缝间的距离d、双缝到像屏的距离L之间的关系分析可知，像屏向右平移一小段距离时L变大，条纹间距增大．
7．【答案】A、B、D
【解析】由条纹间距公式，d指双缝间距离，是双缝到屏的距离，可知：A项中减小，Δx变小；B项中变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．
8．【答案】B、C
【解析】两列光波叠加是否发生干涉现象关键是看两列光是不是相干光，与光的频率、相位、振动方向有关，不同的色光频率一定不相同，所以不可能产生干涉现象，B项正确．光的强度不同但有可能满足相干光，若满足，当然能产生干涉现象，C项正确．
9．【答案】A、B
【解析】在双缝干涉实验中屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹，可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A项正确，C项错误．屏上到双缝的路（光）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（明条纹），B项正确．两列光波的波峰与波谷相遇的地方。应是暗条纹，D项错误．
10．【答案】D
【解析】红光和绿光的频率不同，根据干涉的条件，不能产生干涉现象，所以D项正确．
11．【答案】AC
【解析】根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜前后表面反射的两列光叠加而成，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以A项对，B项错．因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D项错误．条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C项正确．
二、填空题
12．【答案】> 0.300
【解析】光的双缝干涉条纹间距 (λ为光的波长，L为屏与双缝之间距离，d为双缝之间距离)，红光波长长λ红 >λ绿 ，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1 > Δx2 , 条纹间距根据数据可得 ,根据 可得 ,代入数值得：d = 3.00×10-4m = 0.300mm .
13．【答案】（1）11.1 15.6 0.75 （2） 6.0×10－7 （3）变小
【解析】游标卡尺读数时：一要注意精确度，二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数：三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数要以mm为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字单位是cm，不是mm．从可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大．根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小．
三、解答题
14．【答案】见解析
【解析】在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源。当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗．当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗，同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转．
15．【答案】O处为亮条纹，A处为第三级暗条纹．