山东省济南中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 课时训练（含解析）

5.1光的干涉
1．在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到时，亮度再一次增到最亮，则
A．出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强
B．出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强
C．温度从升至过程中，A的高度增加
D．温度从升至过程中，A的高度增加
2．从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两束光（　　）
A．在雨滴中传播时，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小
C．以相同的入射角从水中射向空气，在空气中只有一种色光时，一定是b光
D．用同一装置做双缝干涉实验，a光干涉条纹间距较大
3．下列说法正确的是（　　）
A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
C．较弱的声音也可以震碎玻璃杯，是因为玻璃杯和声波发生了共振
D．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小
4．用单色光做双缝干涉实验，屏上出现了明暗相间的条纹，则（　　）
A．中间的亮条纹宽，两侧的亮条纹越来越窄
B．中间的亮条纹窄，两侧的亮条纹越来越宽
C．遮住一条缝后，屏上仍有明暗相间的条纹
D．若改用白光做实验，不能获得干涉条纹
5．用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、紫光分别做单缝衍射实验，得到的图样如图所示（黑色部分表示亮纹）。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　）
A．红、黄、蓝、紫
B．红、紫、蓝、黄
C．蓝、紫、红、黄
D．蓝、黄、红、紫
6．如图为一束单色光通过某装置后在光屏上产生的条纹，则该装置为（　　）
A．单缝，条纹为干涉条纹
B．单缝，条纹为衍射条纹
C．双缝，条纹为干涉条纹
D．双缝，条纹为衍射条纹
7．下列说法正确的是________。
A．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
B．在同一种介质中，不同频率的声波的传播速度不同
C．黄光的双缝干涉条纹间距可能小于蓝光双缝干涉条纹间距
D．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关
E.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用
8．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（
）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E.将光源向远离双缝的位置移动
9．用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则（　　）
A．由O到达a、b的路程差为零
B．由M、N到达b的路程差为λ
C．由O到达a、c的路程差为4λ
D．由M、N到达e的路程差为2λ
10．如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小
C．a光和b光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长
D．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光大
11．利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d=0.5mm,
双缝光屏间距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为______，B位置的游标卡尺读数为________，
单色光的波长为________m。
12．在杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ=5.89×10-7m，双缝间的距离d=1mm，双缝到屏的距离=2m.则第1个亮光条到第11个亮条纹的中心为________
13．杨氏双缝于涉实验中，双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，还能看到干涉现象吗？为什么？
14．在双缝干涉实验中，光屏上点到双缝、的距离之差，光屏上点到双缝、的距离之差．若用频率的黄光照射双缝，判定点与点出现的条纹的亮暗．
参考答案
1．BD
【解析】
AB．出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故A错误，B正确；
CD．温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍，出现明条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加，故C错误，D正确。
故选D。
2．C
【解析】
A．根据光路图可知，第一次折射时，b光的折射角较大，入射角相等，根据折射率公式
?得知，b光的折射率较小，频率较小，根据
可知在雨滴中传播时，a光的传播速度小于b光，故A错误；
B．b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，a光侧移量大，故B错误；
C．根据全反射临界角
可知b光的折射率较小，临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故C正确；
D．b光的折射率较小，频率较小，波长较长，根据干涉条纹间距公式
可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
A．全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，故A错误；
B．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B错误；
C．玻璃杯也在振动，有其固有振动频率，当声波频率和玻璃杯振动的固有频率相同时，发生共振，可以震碎玻璃，故C正确；
D．根据多普勒效应可知，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
AB．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知同种光的条纹间距相等，故AB不符合题意；
C．若把其中一缝遮住，会发生单缝衍射现象，所以仍出现明暗相间的条纹，故C符合题意；
D．用白光做实验，也能获得干涉条纹，屏中央为白色亮条纹，两侧为不等间距的彩色条纹，故D不符合题意。
故选C。
5．B
【解析】
双缝干涉的图样时明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，因此第一个和第三个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距
可知，波长越大，越大，因此第一个是红光，第三个是蓝光。
单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越长，中间亮条纹越粗，因此第二个和第四个是单缝衍射图样，而第二个是紫光，第四个是黄光。
综上所述，从左到依次是红、紫、蓝、黄，故ACD错误，B正确。
故选B。
6．C
【解析】
双缝是干涉，条纹间距相等，单缝是衍射，条纹间距不相等，中央亮条纹最宽，两侧为不等间距的明暗相间的条纹。由图可知，该装置为双缝，条纹为干涉条纹，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．ACE
【解析】
A．干涉和衍射现象是波特有的现象，机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，故A正确；
B．声波的传播速度由介质决定，所以在同种介质中，不同频率的波的传播速度相同，故B错误；
C．根据
当用同一装置做双缝干涉实验时，双缝干涉条纹间距与光的波长成正比．黄光的波长比蓝光长，黄光的双缝干涉条纹间距大于蓝光双缝干涉条纹间距，但是用不同装置做双缝干涉实验时，黄光的双缝干涉条纹间距可能小于蓝光双缝干涉条纹间距，故C正确；
D．简谐运动的物体，其振动能量用振幅来反映，故D错误；
E．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系
对电磁波也适用，故E正确。
故选ACE。
8．ACD
【解析】
A.
根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B.
根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C.
根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D.
根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E.
根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
9．BD
【解析】
AC．从O到达某点可以经过M也可以经过N，故无法比较从O到达某两点的路程差，故AC错误；
B．b为中心亮纹旁边的第一条亮纹，则N、M到达b的路程差为波长λ，故B正确；
D．e为中心亮纹旁边的第二条亮纹，N、M到达e的路程差为2λ，故D正确。
故选BD。
10．AD
【解析】
A．a光和b光在两直角边的入射角相等，由图可知，经过玻璃棱镜后b光的偏折程度比a光大，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，故A正确；
B．光的频率由光源决定，与介质无关，当a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都不变，故B错误；
C．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，在真空中a光的折射率小于对b光的折射率，a光的波长大于b光的波长，设光在真空中的波长为λ0，在介质中波长为λ，由
解得
由于在真空中a光的波长较长，而a光的折射率较小，则知a光和b光在玻璃中传播时a光的波长大于b光的波长，故C错误；
D．a光的波长较长，因为在相同条件下进行双缝干涉实验，双缝干涉条纹的间距与波长成正比，则相同条件下a光的干涉条纹间距大，故D正确；
故选AD。
11．11.1mm
15.6mm
【解析】
[1]．图A游标卡尺的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm．
[2]．图B游标卡尺读数为：15mm+0.1×6mm=15.6mm．
[3]．根据
其中
得
．
12．1.178×10–2m
【解析】
相邻亮条纹的中心间距
由题意知，亮条纹的数目n=10
解得，代入数据得L=1.178×10–2m
13．见解析
【解析】
不能看到干涉现象，因为只有当两束频率相等的光相遇时才会发生干涉现象．当双缝的一条缝前放一块绿色滤光片，另一条缝前放一块黄色滤光片，这时就变成一束绿光和一束黄光相遇，它们的频率不等，故它们相遇时不会发生干涉现象．
14．点出现暗条纹，点出现亮条纹．
【解析】
由光的频率，知光的波长
点到双缝、的距离之差
点到双缝、的距离之差
因此，点出现暗条纹，点出现亮条纹。