东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 课时作业（含解析）

5.1光的干涉
1．如图所示，在一个空长方体箱子的一边刻上一个双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时，在箱子的对面壁上产生干涉条纹。如果把透明的油缓慢地灌入这箱子时，条纹的间隔将会发生什么变化？（　　）
A．保持不变
B．条纹间隔减小
C．条纹间隔有可能增加
D．条纹间隔增加
2．如图所示的双缝干涉实验，用黄光照射单缝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．将黄光换为红光
C．将黄光换为紫光
D．减小双缝屏到光屏的距离
3．关于薄膜干涉，下列说法中正确的是（　　）
A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象
B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象
C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹
D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧
4．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。如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：
①O点是红光的亮条纹；
②红光的第一条亮条纹在P点的上方；
③O点不是蓝光的亮条纹；
④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。其中正确的是（　　）
A．只有①②正确
B．只有①④正确
C．只有②③正确
D．只有③④正确
5．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（　　）
A．x2=x1
B．x2>x1
C．该矿泉水的折射率为
D．该矿泉水的折射率为
6．以下物理学知识的相关叙述中，正确的是
A．交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普效应
B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，说明光具有波动性
D．红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线
E.在“用单摆测重力加速度”的实验中，为了减小测量单摆周期的误差，应选小球运动中的最低点为计时起点，测其n次全振动的时间
7．如图所示，水下光源S向水面A点发射一束光线，折射光线分成a、b两束，则（　　）
A．a、b两束光相比较，a光的波动性较强
B．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
C．若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先消失
D．在水中a光的速度比b光的速度大
8．以下说法中正确的是________。
A．全息照相利用了光的衍射现象
B．如果两个波源振动情况完全相同，在介质中能形成稳定的干涉图样
C．声源远离观察者时，听到的声音变得低沉，是因为声源发出的声音的频率变低了
D．人们所见到的“海市蜃楼”现象，是由于光的全反射造成的
E.摄像机的光学镜头上涂一层“增透膜”后，可减少光的反射，从而提高成像质量
9．如图，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光P，下列说法正确的是（　　）
A．A光的频率大于B光的频率
B．A光穿过玻璃砖的时间短
C．用同一装置做双缝干涉实验，A光条纹间距小
D．两种单色光由玻璃射向空气时，A光的临界角较大
10．下列属于光的干涉现象的是(　　)
A．B．C．D．
11．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图a所示，已知单缝与双缝的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，单缝宽为d1，双缝间距为d2。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。
（1）分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数为x1=2.190mm，对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图b所示，则此时读数x2=______mm。
（2）相邻两条亮纹间的距离公△x=_____mm，入射光的波长为=_______（用题中的母表示）。
12．如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。
（1）若A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4l0-7m，则P点是亮条纹还是暗条纹；
（2）若B光在某介质中的波长为3.15l0-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点是亮条纹还是暗条纹。
13．如图所示，一束频率为f=6×1014Hz的绿光从截面为等腰直角三角形的三棱镜AB面射入棱镜，从AC面射出，方向平行于BC。已知三棱镜对绿光的折射率为n=，不计二次反射。（光在真空中的速度c=3×108m/s）
（1）通过计算在图上作出光束在射出三棱镜前的光路图；
（2）求光束在射出三棱中传播的速度；
（3）用出射光做双缝干涉实验，通过计算判断光屏上到两缝距离之差为Δr=7.5×10-7m的某点处出现的是明条纹还是暗条纹?
参考答案
1．B
【解析】
箱子灌满油时，折射率增大，根据可知光速减小，根据可知光的波长减小，根据干涉条纹间距宽度公式可知条纹间隔减小，ACD错误，B正确。
故选B。
2．B
【解析】
在波的干涉中，干涉条纹的间距，由公式可得，条纹间距Δx与波长λ、屏之间的距离L成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大条纹间距Δx应减小双缝间的距离d，增大双缝屏到光屏的距离L或增大光的波长λ，故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【解析】
ABC．当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹，这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现。当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的，故ABC错误；
D．观察薄膜干涉条纹时，是两列频率相同的反射光在薄膜上出现的现象，因此在入射光的同一侧，故D正确。
故选D。
4．A
【解析】
因为O到双缝的路程差为0，知O点出现亮条纹，根据双缝干涉的条纹间距公式知，，入射光由绿光换成红光，波长增大，则相邻条纹间距变大，则距O点的最近第一条亮纹与O点的距离增大，则P点的上方。而蓝光波长比绿光短，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，故①②正确，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【解析】
AB．根据双缝干涉条纹的间距公式
可以知道光在水中的波长小于空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距小于填充前的干涉条纹间距，所以AB错误；
CD．根据双缝干涉条纹的间距公式
可得
所以
故C正确，D错误。
故选C。
6．ACE
【解析】
A项：交警通过发射超声波测量车速是利用了波的多普现象，从汽车上反射回的超声波的频率发生了变化，故A正确；
B项：用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，故B错误；
C项：通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，是波的衍射图样，说明光具有波动性，故C正确；
D项：红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体也能辐射红外线，故D错误；
E项：在“用单摆测重力加速度”的实验中，为了减小测量单摆周期的误差，应选小球运动
中的最低点为计时起点，因为最低点速度最大，测其n次全振动的时间，故E正确；
故选ACE．
7．ACD
【解析】
A．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，则b光的频率大，波长小，则a光的波动性较强，故A正确；
B．由公式可知，由于b光的波长小，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故B错误；
C．b光的折射率大，根据可知，b光的临界角小，若保持入射点A位置不变，将入射光线顺时针旋转，则从水面上方观察，b光先发生全反射，最先消失，故C正确；
D．由图知，b光的偏折程度大，所以b光的折射率大，根据在水中a光的速度比b光的速度大，故D正确。
故选ACD。
8．BDE
【解析】
A．全息照相利用了激光的干涉原理，可以记录光的强弱、频率和相位，故A错误；
B．当频率相同与振幅完全相同时，则会形成稳定的干涉图样，故B正确；
C．若声源远离观察者，观察者会感到声音的频率变低，是接收频率变小，而发射频率不变，故C错误；
D．海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，是由于光在密度不均匀的物质中传播时，发生折射而引起的，属于全反射，故D正确；
E．当薄膜的厚度为入射光在增透膜中波长的时，从薄膜前后表面的反射光相互抵消，从而减少了反射，增加了透射，故E正确。
故选BDE。
9．BD
【解析】
A．从图中我们可以看出，A光的入射角要比B光的入射角要大，它们的折射角相同。根据
（此处θ1指的是折射角，θ2指的是入射角）可知B的折射率大，所以B的频率大，故A错误；
B．由知，在玻璃砖中，vB＜vA，两种光在玻璃通过的路程都是半径，所以A光穿过玻璃砖的时间短，故B正确；
C．因为B的频率大于A的频率，所以B的波长小，根据条纹间距公式可知，
B光比A光条纹间距小，故C错误；
D．两种单色光由玻璃射向空气时，临界角的正弦
B的折射率大，所以，CB＜CA，故D正确。
故选BD。
10．BC
【解析】
A.图A属于单缝衍射，选项A错误；
B.图B属于薄膜干涉，选项B正确；
C.图C属于薄膜干涉，选项C正确；
D.图D属于白光折射产生的色散，选项D错误.
11．7.868(7.866～7.869）
1.893（或1.892）
【解析】
（1）[1]
图b中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.8mm=0.368mm，则最终读数为
x2=7.5mm+0.368mm=7.868mm(7.866～7.869）
（2）[2]相邻两条亮纹间的距离
（或1.892）
[3]根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
12．（1）暗条纹；（2）明条纹
【解析】
（1）由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变，故
根据
求得
k＝3.5
于是P点出现暗条纹。
(2）对B光由临界角为37°可知
故
根据
求得
于是P点出现明条纹
13．（1）见解析；（2）（3）暗条纹
【解析】
（1）设绿光在AC面上的折射角为α，则
得光在BC面上的入射角
r=30°
由几何关系可知，绿光在BC面上的反射角为75°。
因sin75°>，故绿光在BC面上发生全反射，则绿光在AB面上的折射角为30°，入射角为45°。光路图如图所示
（2）由解得
（3）绿光在空气中的波长
由Δr=1.5λ，可知该点出现的是暗条纹