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

1．(双缝干涉实验)在双缝干涉实验中，双缝的作用是(　　)
A．遮住过于强烈的光
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　双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源，得到相干光，B正确；A、C、D错误。
2．(光的双缝干涉)从两只手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉条纹，是因为(　　)
A．手电筒射出的光不是单色光
B．周围环境的漫反射光太强
C．干涉图样太细小看不清楚
D．两个光源是非相干光源
答案　D
解析　两只手电筒属两个各自独立发光的光源，二者发出的光频率不一定相同，是非相干光，因此它们照射到同一点时不发生干涉，因此无干涉条纹，A、B、C错误，D正确。
3．(光的双缝干涉)(多选)已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长依次减小。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．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹
答案　BD
解析　用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误，D正确；用红光作为光源，屏上将呈现相间的红色条纹与暗条纹(即黑条纹)，B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。
4．(出现亮、暗条纹的条件)(多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　　)
A．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的光程差为nλ的点形成明条纹
C．在距双缝的光程差为n的点形成明条纹
D．在距双缝的光程差为λ的点形成暗条纹
答案　BD
解析　在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ＝nλ(n＝0,1,2,3，…)这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)这点为减弱点，该处出现暗条纹。B、D正确。
5．(光的双缝干涉)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。
6．(光的双缝干涉)如图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮条纹，已知从S1和S2发出的两束相干光到Q处的路程差是9×10－7 m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗条纹到双缝的路程差为多少？
答案　×1015 Hz　1.35×10－6 m
解析　由于Q是第一条亮条纹
所以QS2－QS1＝λ＝9×10－7 m。
由c＝fλ得：f＝＝ Hz＝×1015 Hz
第二条暗条纹到S1、S2的路程差为：
Δs＝λ＝1.35×10－6 m。
B组：等级性水平训练
7．(光的双缝干涉)(多选)关于光的干涉，下列说法正确的是(　　)
A．频率相同的两列光波一定能产生干涉现象
B．频率不同的两列光波不可能产生干涉现象
C．用单色光做双缝干涉实验，可观察到明暗相间等间距的条纹
D．单色光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
E．屏上某点到双缝的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
答案　BCE
解析　由干涉现象产生的条件可知A错误，B正确；用单色光做双缝干涉实验，可观察到明暗相间等间距的条纹，C正确；屏上某点到双缝的距离差为波长整数倍时为明条纹，距离差为半波长奇数倍时为暗条纹，D错误，E正确。
8．(光的双缝干涉)(多选)对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是(　　)
A．不同颜色的光有可能发生干涉现象
B．不同颜色的光不可能发生干涉现象
C．光的强度不同有可能发生干涉现象
D．光的强度不同不可能发生干涉现象
E．光的强度相同不一定会发生干涉
答案　BCE
解析　不同颜色的光频率不同，所以不可能发生干涉现象，B正确，A错误；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件发生干涉现象，C正确，D错误；光的强度相同时频率不一定相同，相位差也不一定恒定，E正确。
9．(光的双缝干涉)如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时产生干涉条纹，已知入射激光的波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹。设直线S1P1的长度为δ1，S2P1的长度为δ2，则δ2－δ1等于(　　)
A．9λ B．10λ C．11λ D．18λ
答案　B
解析　当δ2－δ1＝nλ(n＝0,1,2，…)时，出现亮纹，由题意知，0号亮纹时n＝0,1号亮纹时n＝1，故10号亮纹时δ2－δ1＝10λ。
10．(光的双缝干涉的应用)煤矿中的瓦斯危害极大，容易发生瓦斯爆炸事故，造成矿工伤亡。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的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点变为暗纹，说明B中气体 (　　)
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
解析　如果屏的正中央O变为暗纹，而从两列相干光源到屏的光程差恒为零，说明光经B中气体时波长发生变化，所以B中气体一定含瓦斯，A正确。
11．(判断亮、暗条纹的方法)如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°；
(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。
答案　(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3)见解析
解析　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m
根据路程差Δr＝2.1×10－6 m，
所以N1＝＝＝3.5
由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系
sinC＝得n＝＝
由此可知，B光在空气中波长λ2为：
λ2＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m
由路程差Δr和波长λ的关系
N2＝＝＝4
可见，用B光作光源，P点为亮条纹。
(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，这时不能发生干涉，但光屏上仍有光亮。