宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 同步练习（含解析）

5.1光的干涉
1．根据德布罗意理论，实物粒子也具有波动性，其波长，其中h为普朗克常量，p为实物粒子的动量。某实验小组用电子束做双缝干涉实验，实验时用50kV电压加速电子束，然后垂直射到间距为1mm的双缝上，在与双缝距离约为35cm的光屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小。要使干涉条纹间距变大，下列措施一定可行的是（　　）
A．减小加速电子的电压，减小双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离
B．减小加速电子的电压，减小双缝间的距离，减小双缝到光屏的距离
C．增大加速电子的电压，减小双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离
D．增大加速电子的电压，增大双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离
2．在“观察光的干涉现象”实验中，用白光入射双缝时，在光屏上可观察到彩色条纹，若用红色和绿色玻
璃各挡住一条缝，则在光屏上可以观察到
A．黄色的干涉条纹
B．绿色的干涉条纹
C．红绿相间的条纹
D．两种色光叠加，但无干涉条纹
3．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
4．激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强弱强弱强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．A束激光的频率大于B束激光的频率
B．整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大
C．整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹
D．整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长
5．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（
）
A．2.06×10－7m
B．2.06×10－4m
C．1.68×10－4m
D．1.68×10－3m
6．如图所示，一束由两种频率不同的单色光组成的复色光由空气从P点射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束.下列关于a、b两束光的描述正确的是（　　）
A．a光的频率比b光的频率小
B．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大
C．从P点垂直穿过玻璃三棱镜，a光所用时间比b光短
D．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
7．如图所示，在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，屏上P点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为c，双缝与之间距离为d，双缝到屏的距离为L，若整个装置处于真空中，则下列说法正确的是（　　）
A．来自双缝和的光传播到P点处的时间差为
B．屏上P点和点之间仅能观察到两条暗条纹
C．仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹
D．仅将屏向右（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹
8．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有
A．改用红光作为入射光
B．改用蓝光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离
D．增大双缝之间的距离
9．某容器中盛有水,底部O处发出的光束中含有a、b两种色光,在水与空气界面的折射情况如图所示。以下判断正确的是
。
A．水对a光折射率比水对b光折射率小
B．在水中a光的速度比b光速度小
C．在真空中,a光的波长比b光的波长小
D．增大光束在水中的入射角,界面处折射光先消失的是b光
E.
用同一实验装置做光的干涉实验,屏上相邻亮条纹中心间距,a光间距比b光大
10．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．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
11．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。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，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。
（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图所示，则对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm
（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号表示），λ=_____mm(保留三位有效数字)
12．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点P的距离之差为0.6
μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断点P应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？
13．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。测量时，选用的双缝的间距为0.250mm，测得屏与双缝间的距离为1.30m，第1条暗条纹到第5条暗条纹之间的距离为9.48mm。求所测单色光的波长。(结果以纳米为单位，保留3位有效数字)。
参考答案
1．A
【解析】
根据相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式可知，要使干涉条纹间距变大，可以减小双缝间的距离d，增大双缝到光屏的距离l，增大；减小加速电压使粒子p减小，根据可知，增大。故BCD错误，A正确。
故选A。
2．D
【解析】
若用红色和绿色玻璃各挡住一条缝，只有红色光和绿色光通过，由于红色光和绿色光的频率不同，则屏上是两种色光的叠加，但不能发生干涉，故不能看的干涉条纹。故只有D正确。
3．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．
4．D
【解析】
A．由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，A错误；
B．由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变小，B错误；
C．整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，C错误；
D．由于C处出现了强弱强弱强的变化，因此两束激光的路程差依次为，因此变化了2个波长，D正确。
故选D。
5．C
【解析】
根据双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式有：Δx=，解得：d==×589×10－9m＝1.68×10－4m，故C正确，ABD错误．
6．ABC
【解析】
A．由图可知，b光的偏折角大于a光的偏折角，故说明a光的折射率小于b光的折射率，根据折射率与光的频率的关系可知，a光的频率小于b光的频率，故A正确；
B．a光的频率小于b光的频率，根据可知，a光的波长大于b光，由公式可知a光的干涉条纹大于b光的干涉条纹，故B正确。
C．a光的折射率小于b光的折射率，根据可知a光在介质中的速度大于b光的速度，所以从P点垂直穿过玻璃三棱镜，a光所用时间比b光短，故C正确。
D．a光的折射率小于b光的折射率，根据公式分析知，a光临界角比b光的大，故D错误。
故选ABC。
7．AD
【解析】
A．来自双缝和的光传播到P点处的路程差为3λ，则时间差为，选项A正确；
B．由题意可知，屏上P点和点之间仅能观察到三条暗条纹，选项B错误；
C．根据可知，仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，条纹间距不变，则P点处仍是亮条纹，选项C错误；
D
．根据可知，仅将屏向右（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，l变大，则条纹间距变大，则P点处能观察到暗条纹，选项D正确。
故选AD。
8．AC
【解析】
光的干涉现象中，条纹间距公式，即干涉条纹间距与入射光的波长成正比，与双缝到屏的距离成正比，与双缝间距离成反比，红光波长大于黄光波长，则条纹间距增大，故A正确；蓝光波长小于黄光波长，则条纹间距减小，故B错误；增大双缝到屏的距离，条纹间距增大，故C正确；增大双缝之间的距离，条纹间距减小．故D错误．
9．ADE
【解析】
A、由图可知水对a光折射率比水对b光折射率小，故选项A正确；
B、由可知在水中a光的速度比b光速度大，故选项B错误；
C、a光频率比b光频率小，在真空中，a光的波长比b光的波长大，故选项C错误；
D、由临界角公式可知b光的临界角小于a光的临界角，增大光束在水中的入射角，界面处折射光先消失的是b光，故选项D正确；
E、根据双缝干涉条纹的间距公式可知两种色光的波长越长，条纹间距较大，所以a光的条纹间距比b光波长大，故选项E正确。
10．BD
【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．根据波的干涉条件可知，当频率相同时，两列波会形成稳定的干涉图样，故B正确；
C．根据多普勒效应可知，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．“增透膜”利用了光的薄膜干涉原理，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D正确；
故选BD。
11．2.190或2.191
7.869或7.870
6.76×10-4
【解析】
（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×19.1=0.191mm，所以最终读数为2.191mm．
?[2]．测第4条时固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.9=0.369mm，所以最终读数为7.869mm．
（2）[3][4]．根据双缝干涉条纹的间距公式，知
．
代入数据得：
12．用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹
【解析】
如图所示，双缝S1、S2到光屏上任一点P的路程差Δr＝S2S2′，当Δr等于单色光波长的整数倍时，S2和S1同时到达波峰或波谷，由S1和S2发出的光在点P互相加强，点P出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，若S2到达波峰(波谷)，则S1到达波谷(波峰)，这样由S1和S2发出的光在点P互相抵消，点P出现暗条纹．
频率为f1的单色光波长
λ1＝＝＝0.6×10－6m＝0.6μm
频率为f2的单色光波长
λ2＝＝＝0.4×10－6
m＝0.4μm
可见
Δr＝λ1，Δr＝λ2
可见，用频率为f1的单色光照射时，点P出现亮条纹，且为第一条亮条纹；用频率为f2的单色光照射时，点P出现暗条纹，且为第二条暗条纹．
13．
【解析】
第1条暗条纹到第5条暗条纹之间的距离为9.48mm，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为
将数据代入公式可得该色光的波长