山东省章丘中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 配套练习（含解析）

5.1光的干涉
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
3．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．下列说法正确的是(
)．
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小
D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
4．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5，所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014
Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是(　　)
A．9.25×10－8
m
B．1.85×10－7
m
C．1.23×10－7
m
D．6.18×10－8
m
5．下面事实与光的干涉有关的是（　　）
A．用光导纤维传输信号
B．水面上的油膜呈现彩色
C．水中的气泡显得格外明亮
D．一束白光通过三棱镜形成彩色光带
6．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光
A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大
B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大
C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大
D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大
7．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。他改变的实验条件是（　　）
A．减小双缝之间的距离
B．减小光源到双缝的距离
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
8．下列说法正确的是（　　）
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的
B．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的
C．光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的折射角大于紫光的折射角
9．虹是由阳光射入雨滴（视为球形）时，经一次反射和两次折射而产生色散形成的。现有白光束L由图所示方向射入雨滴，a、b是经反射和折射后的其中两条出射光线。下列说法正确的是（　　）
A．光线b在雨滴中传播时的波长较短
B．光线b在雨滴中的全发射临界角较大
C．光线b在雨滴中的传播速度较大
D．若分别让a、b两色光通过同一双缝装置，则b光形成的干涉条纹的间距较小
10．如下图所示，在一块平板玻璃上放置-平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如右图所示的同心内疏外密的團环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（
）
A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
11．某同学用如图所示的实验装置测量光的波长。
(1)用某种单色光做实验时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第4条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。图甲读数为__________mm，图乙读数为___________mm。已知两缝间的间距为0．3mm，由以上数据，可得该单色光的波长是_________m(结果保留2位有效数字)。
(2)若实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善方法有____________。
A．改用波长较短的光作为入射光
B．增大双缝到屏的距离
C．换窄一点的单缝
D．换间距为0.2mm的双缝
12．如图所示是双缝干涉实验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等．当用波长为0.75μm的单色光照射时，P是位于O上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6μm的单色光做实验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？
13．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。
(i)求相邻亮条纹的中心间距Δx
(ii)求红色光的波长入(结果保留3位有效数字)
(ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小?
参考答案
1．A
【解析】
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．C
【解析】
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。
3．B
【解析】
试题分析：根据公式，减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离变大，A错误，
根据公式，增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大，B正确，
根据公式，将绿光换为红光，频率减小，即波长增大，所以干涉条纹间的距离增大，C错误
根据公式，将绿光换为紫光，频率增大，即波长减小，所以干涉条纹间的距离减小，D错误，
考点：本题考查光波的干涉条纹的间距公式，
点评：应牢记条纹间距的决定因素，不要求定量计算，但要求定性分析．
4．C
【解析】
为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差（大小等于薄膜厚度d的2倍）应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d=Nλ′（N=1，2，…）．因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的．紫外线在真空中的波长是
λ==3.7×10-7?m
在膜中的波长是
λ′==2.47×10-7?m
故膜的厚度至少是1.23×10-7?m，故C正确，ABD错误．
故选C．
点睛：本题题型新颖，考查了光的干涉，是典型的物理知识与生活实际相联系的题目，关键理解干涉的原理，明确反射光的光程差是光的波长的整数倍时振动加强．
5．B
【解析】
A．光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的干涉无关，故A错误；
B．光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，故与光的干涉有关，故B正确；
C．光从水或玻璃射到气泡中时，由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射，所以气泡看起来特别明亮，与干涉无关，故C错误；
D．白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】
根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大，可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小，以及波长、临界角等大小情况，然后以及相关物理知识即可解答．
【详解】
A．由可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A错误；
B．以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，故B错误；
C．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式可知，红光的折射率小，临界角大，故C正确；
D．用同一装置进行双缝干涉实验，由公式可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，故D错误．
7．A
【解析】
ACD．由图可知，亮纹的宽度变大了，根据相邻两个亮（暗）纹间距
可知，若想增大亮纹宽度，可增大双缝到光屏之间的距离L，增大波长或减小两个双缝间的距离d，而根据
增大波长相当于减小光的频率，因此A正确，CD错误；
B．改变光源到双缝的距离，不会改变条纹的宽度，B错误。
故选A。
8．BD
【解析】
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象，故A错误；
B．由条纹间距公式
由于红光的波长大于绿光的波长，可知，在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的，故B正确；
C．光导纤维传送图像信息利用了光的全反射原理，故C错误；
D．因为红光的折射率小于紫光的折射率，光从真空中以相同的入射角斜射入水中，所以红光的折射角大于紫光的折射角，故D正确。
故选BD。
9．BC
【解析】
A．由题分析可知，第一次折射时，b光的折射角较小，其折射率较小，频率较小，波长较长，选项A错误；
B．b光的折射率较小，由知b在雨滴中的全发射临界角较大，选项B正确；
C．由公式得到，b光在雨滴中的传播速度较大，选项C正确；
D．由于干涉条纹的间距与波长成正比，b光波长较长，则b光形成的干涉条纹的间距较大，选项D错误。
故选BC。
10．AC
【解析】
凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成．故A正确，B错误．干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面，使得空气膜的厚度不是均匀变化，导致间距不均匀增大，从而观察到如图所示的同心内疏外密的圆环状条纹．故C正确，D错误．故选AC．
【点睛】从空气层的上下表面反射的两列光为相干光，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹．使牛顿环的曲率半径越大，相同的水平距离使空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大．
11．0.250
8.650
7.010-7
BD
【解析】
（1）[1]
螺旋测微器读数为
x1=0.0mm+0.01mm×25.0=0.250mm
[2]
螺旋测微器读数为
x2=8.5mm+0.01mm×15.0=8.650mm
[3]
根据公式
代入数据得
（2）[4]
根据公式：，实验中发现条纹太密，可以通过增大双缝到屏的距离，或增大波长，或减小双缝间距来增大条纹间距，故BD正确，AC错误。
故选BD。
12．暗纹
有两条暗纹
【解析】
当用波长为λ1=0.75μm单色光时P为O上方第二条亮纹，
所以P到双缝S1、S2的距离差△r=2λ1=2×0.75μm=1.5μm.
改用λ2=0.6μm.的单色光时，路程差△r=λ2，所以P为暗纹，
从O到P路程差由零逐渐增大，必有路程差为和λ2的两点，即OP之间还有两条暗纹．
13．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ)；(ⅲ)变小
【解析】
(i)图乙手轮固定刻度读数2mm，可动刻度读数为
图乙手轮上的示数2.320mm；图丙手轮固定刻度读数为18.5mm，可动刻度读数为
图丙手轮上的示数18.870mm；所以有
(ii)依据双缝干涉条纹间距规律可得
代入数据解得
(ii)因为绿色光的波长比红色光的波长短，在其他条件不变的情况下，将红色光改成绿色光，由可知条纹间距将变小。