鲁科版选修3-4 5.1光的干涉 达标作业（解析版)

5.1光的干涉
达标作业（解析版)
1．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、间距相等的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间、间距不等的条纹
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，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
2．在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（　　）
A．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
B．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
C．用紫光作为光源，中央明条纹宽度是两边条纹宽度的2倍
D．在实验装置不变的情况下，红光条纹间距小于蓝光的条纹间距
3．在阳光下，竖直放置的肥皂膜上呈现彩色条纹，可以观察到（　　）
A．竖直方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
B．竖直方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
C．水平方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
D．水平方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
4．在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是( )
A．改用频率更小的光波 B．改用波长更长的光波
C．减小双缝间距 D．减小双缝与光屏间距
5．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象下列说法不正确的是 ( )
A．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的暗纹是由于膜前后表面两反射光叠加减弱产生的
D．从右侧向左看，可以看到干涉条纹
6．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图(甲)所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图(乙)所示．他改变的实验条件可能是
A．减小光源到双缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
7．为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为
A． B． C．4d D．4nd
8．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
9．下列现象中，属于光的衍射现象的是
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．镀膜后，望远镜的镜头透入光的亮度增强
D．拍摄玻璃橱窗内的展品时，在镜头前加装一元件，可以有效阻挡玻璃的反射光进入相机镜头
10．下列说法正确的是 ．
A．光的偏振现象说明光是一种纵波
B．雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的折射现象
C．激光全息照相时利用了激光相干性好的特性
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
11．用铁环粘上肥皂液，用白炽灯光照射，从反射光的方向去看，呈现如图A所示的现象，最上部是较宽的黑色条纹，其下是若干彩色条纹图. 改用单色钠黄光照射，则呈现如图B所示的现象，形成黄色和黑色相间的条纹. 已知可见光的频率为3.9×1014 Hz～7.5×1014Hz.请回答下列问题：
（1）为什么肥皂膜最上面的区域都是黑色的？并估算这一部分肥皂膜的厚度.
（2）为什么两个图形中肥皂膜上的条纹都是从上往下逐渐变窄？
12．如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与、距离之差为，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？
已知A光在空气中的波长为；?
已知B光在某种介质中波长为，当B光从这种介质射向空气时，临界角为
13．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可以测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是________(填“单缝”或“双缝”)。当研究干涉现象时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较________(填“宽”或“窄”)的双缝，或使双缝屏与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)。
14．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______．
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹。故A错误。
B．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹，屏上将呈现红黑相间、间距相等的条纹，故B错误。
C．两狭缝用不同的光照射，由于两列光的频率不同，所以是非相干光，故不会发生干涉现象，故C错误。
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽，两侧窄，间距越来越大的衍射条纹。故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
A．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹，则出现红黑相间的条纹，故A正确；
B．由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹，故B错误；
C．用紫光作为光源，出现紫黑相间的条纹，是等宽、等亮的条纹，故C错误；
D．红光波长大于蓝光的波长，根据条纹间距公式，红光条纹间距大于蓝光的条纹间距，故D错误；
故选A
3．C
【解析】
【详解】
薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，故从肥皂薄膜的观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹，即不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果．
A．竖直方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论不相符，选项A错误；
B．竖直方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论不相符，选项B错误；
C．水平方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论相符，选项C正确；
D．水平方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
4．D
【解析】
【详解】
根据
可知，减小干涉条纹间距的方法是减小l和λ，或者增加d；
A．频率小的光波波长大，则条纹间距变大，A不符合题意；
B．改用波长更长的光波会增加条纹间距，B不符合题意；
C．减小双缝间距d会增加条纹间距，C不符合题意；
D．减小双缝与光屏间距l可减小条纹间距，D符合题意。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故A正确，不符合题意；
B．条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距小，故B正确，不符合题意；
C．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，干涉条纹间的暗纹是由于膜前后表面两反射光叠加减弱产生的，选项C正确，不符合题意；
D．前后表面的反射光在前表面发生叠加，所以在薄膜的左侧出现条纹，从右侧向左看，不可以看到干涉条纹，选项D错误，不符合题意。
6．B
【解析】
【详解】
乙图中条纹的间距比甲图大，根据双缝干涉的条纹间距公式知，乙图中可能是光的波长较长，即频率较低，也可能缝与屏间距增大，也可能双缝间距减小。
A．减小光源到双缝的距离，与结论不相符，选项A错误；
B．减小双缝之间的距离，与结论相符，选项B正确；
C．减小双缝到光屏之间的距离，与结论不相符，选项C错误；
D．换用频率更高的单色光源，与结论不相符，选项D错误；
7．D
【解析】本题考查薄膜干涉。设绿光在膜中的波长为λ，则由d=λ/4，得λ=4d；则绿光在真空中的波长为：λ0=nλ=4nd。故选D。
点睛：光的透射能力是由薄膜的厚度决定，当厚度正好使得两反射光的光程差等于半个波长，出现振动减弱的现象．此时光的透射性最强．
8．D
【解析】
试题分析：检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故A错误；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故B错误；光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射，故C错误；增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；故选D．
考点：光的干涉；光的色散；全反射
【名师点睛】人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用，平时要注意观察积累生活中的光现象．
9．B
【解析】
【详解】
A. 雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故A错误；
B. 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故B正确；
CD. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片，其作用是减弱反射光的强度，从而增大透射光的强度，故C、D错误。
10．C
【解析】光的偏振现象说明光是一种横波，故A错误；雨后公路积水表面漂浮的油膜看起来是彩色的，这是光的干射现象，故B错误；激光全息照相时利用了激光相干性好的特性，故C正确；红光和黄光分别通过同一双逢干涉装置，根据公式： ，可知，波长比较长的红光形成的相邻亮条纹间距大而绿光间距小，故D错误。所以C正确，ABD错误。
11．（1）100nm （2）肥皂膜的形状如图所示，两表面ab、cd都是曲面，膜的厚度的变化呈非线性，使肥皂膜内向下方向光的传播路程的增加也是非线性，而且传播路程增大得越来越快，故干涉条纹变得越来越窄.
【解析】
【详解】
（1）由于重力作用，肥皂液逐渐向下流动，形成上薄下厚的形状，上部的肥皂膜变得越来越薄，当厚度小于所有可见光的波长的1/4时，从膜的前表面反射回来的光和从后表面反射回来的光的光程差总小于1/2波长，叠加的结果都不会达到加强，而且两个表面反射回来的光的能量与透射光的能量相比都很小，所以看起来是黑色.
用波长最长的可见光进行估算，膜的厚度在
因此膜的厚度应小于192.3nm，其数量级为10-7m，即100nm.
（2）肥皂膜的形状如图所示，两表面ab、cd都是曲面，膜的厚度的变化呈非线性，使肥皂膜内向下方向光的传播路程的增加也是非线性，而且传播路程增大得越来越快，故干涉条纹变得越来越窄.
12．暗条纹亮条纹
【解析】
【分析】
已知P点与和的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹根据，，频率f相等，求出A光在空气中的波长对于B光，根据临界角公式求出折射率，再用同样的方法求出B光在空气中的波长再判断是亮条纹还是暗条纹．
【详解】
两缝到P的路程之差为：，
所以有：
由此可知，从和到P点的路程差是波长的倍，所以P点为暗条纹．
根据临界角与折射率的关系有：
得：
由此可知，B光在空气中波长为：
路程差和波长的关系为：
可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
【点睛】
解决本题的关键掌握形成明条纹或暗条纹的条件、折射率与波长的关系等等知识，注意正确的计算，及路程差的概念。
13．单缝 窄 增大
【解析】
【详解】
[1]由图乙可知，光强分布条纹中间宽、两边窄，可知是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单缝；
[2][3]根据知，要使干涉条纹间距变大，双缝的宽度需减小，即选择宽度较窄的双缝或使双缝屏与光屏间的距离增大。
14．5×1014
【解析】
【详解】
[1]．当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到Q处的路程差是9×10-7m，则有：
由，解得：