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．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等．(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲所示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　)
A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
2．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
3．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
4．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
5．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
6．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，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
7．用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后
A．干涉条纹消失
B．彩色条纹中的红色条纹消失
C．中央条纹变成暗条纹
D．中央条纹变成红色
8．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．增大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
9．如图中所示是用于干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹，是由下列哪个表面反射的光线叠加而成的．
A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的下表面
D．a的下表面和b的上表面
10．如图所示为一显示薄膜干涉及现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯．往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到干涉图象应是图中的（ ）
A． B． C． D．
11．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和S2距离之差为2.1×10－6 m，今分别用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°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)；
(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象.

12．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？
13．（1）（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
（2）在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为，两光源、的振动情况恰好相反，光屏上的点到与到的路程差为，如图所示，则：
①点是明条纹还是暗条纹？
②设为到、路程相等的点，则间还有几条明纹，几条暗纹？（不包括、两处的条纹）
14．表面附有油膜的透明玻璃片，当有阳光照射时，可在表面和玻璃片边缘分别看到彩色图样，则前者是________现象，后者是________现象．
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
光照射到一个位置，在楔形模的上下两个面发生两次反射，叠加后形成干涉图样，厚度的两倍为光程差，光程差相同的点构成同一条亮（暗）条纹，当抽去一张纸片后，相同的厚度间隔变稀，A对；
2．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。
3．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
4．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．
5．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。
6．C
【解析】
【详解】
两列光波发生干涉的条件之一是频率相等，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，若分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光的频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹．故C正确，ABD错误。
7．D
【解析】当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故选项D正确，ABC错误；
点睛：本题考查了光的干涉现象，注意只有频率相同、振动相同的两列波才能形成稳定的干涉图像，同时要掌握哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点。
8．C
【解析】
【详解】
据光的干涉产生的条纹间距满足该关系Δx=Lλ/d，由此可知，增加S1与S2的间距，条纹间距减小，A选项错误；减小双缝到屏的距离，条纹间距减小，B选项错误；将绿光换成红光，波长增加，条纹间距增大，C选出正确；绿光换成紫光，波长变小，条纹间距减小，D选项错误．
9．D
【解析】
【详解】
薄膜干涉，入射光在楔形模的上下表面发生两次反射，叠加后形成了稳定的干涉图样，故D正确，ABC错误。
10．D
【解析】
【详解】
在肥皂膜上观察到的干涉图象应是水平平行等距的彩色条纹，选项D正确．
11．(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3) 光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗.
【解析】
【详解】
(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由得
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
由此可知，从S1和S2到P点的路程差Δr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sin C＝得

由此可知，B光在空气中波长λ3为
λ3＝nλ介＝×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m
所以
可见，用B光做光源，P点为亮条纹.
(3)光屏上仍出现明暗相间的条纹，但中央条纹最宽最亮，两边条纹变窄变暗.
12．（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.
13．（1）BCE（2）①暗条纹②5条暗条纹，6条亮条纹
【解析】
【详解】
（1）选B、C、E。两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同颜色的光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故选项B正确，A错误；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，故选项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，故选项E正确。
（2）①由波长计算公式得
，
由于两光源的振动情况恰好相反，所以P为暗条纹。
②0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。
14．干涉衍射
【解析】
【分析】
光线在油膜的前后表面分别反射，形成薄膜干涉，光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘出来，玻璃片的边缘充当障碍物，发生衍射．
【详解】
光线照射到透明玻璃片的表面时，光线在油膜的前后表面分别反射，形成薄膜干涉，可在照射面前边看到彩色的条纹；同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘出来，发生衍射，可从玻璃片的旁边看到彩色图样．