东平高级中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 巩固练习（含解析）

5.1光的干涉
1．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）．则以下说法中正确的是
A．a光频率比b光频率大
B．水对a光的折射率比b光大
C．在真空中，a光的传播速度比b光大
D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，干涉条纹间距a光的比b光的宽
2．半圆形介质截面如图所示，O为圆心，两束不同颜色的单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，其中单色光a入射方向正对圆心O，单色光b的入射点位于圆心O的正上方。a光线恰好在半圆形介质的底边发生全反射，且光线a的入射角为，则下列说法正确的是（　　）
A．单色光a在介质中的折射率为2
B．单色光b比单色光a的频率大
C．光线b在介质中的折射角可能小于
D．在同一双缝干涉实验中，仅把用a光照射换成用b光照射，观察到的条纹间距变大
3．如图甲、乙所示，将一块平板玻璃ABCD放置在另一平板玻璃之上，在CD下夹入两张纸片，当光竖直向下射入后，从上往下看，下列说法正确的是（　　）
A．观察到的条纹如图丙所示
B．干涉条纹由空气薄膜上下两个表面反射的光线叠加而成
C．抽去一张纸片，干涉条纹变密
D．更换波长较长的光，重新观察，干涉条纹变密
4．半圆形介质截面如图所示，O为圆心，两束不同颜色的单色光a、b相互平行，从不同位置进入介质，其中单色光a入射方向正对圆心O，单色光b的入射点位于圆心O的正上方。且两束光线都恰好在半圆形介质的底边发生全反射，且光线a的入射角为45°，则下列说法正确的是
A．单色光a在介质中的折射率为2
B．单色光b比单色光a的频率大
C．光线b在介质中的折射角可能大于30°
D．在同一双缝干涉实验中，仅把用a光照射换成用b光照射，观察到的条纹间距变大
5．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，为光波波长)（　　）
A．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的光程差为的点形成明条纹
C．在距双缝的光程差为n的点形成明条纹
D．在距双缝的光程差为的点形成暗条纹
E.在双缝的光程差相等的点一定出现明条纹
6．把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入（如图），这时可以看到亮暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是（　　）
A．将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏
B．将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，条纹变疏
C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动
D．将上玻璃板平行上移，条纹远离劈尖移动
7．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．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
8．关于下列光学现象，说法正确的是（
）
A．水中蓝光的传播速度比红光快
B．光从空气向射入玻璃时可能发生全反射
C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深
D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
9．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．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
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
10．煤矿中瓦斯爆炸危害极大．某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示．在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．以下说法正确的是（　
）
A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹
11．如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图
（1）下图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的④是________。
（2）以下哪些操作能够增大光屏上和相邻两条纹之间的距离_________（填字母）
A．增大③和④之间的距离
B．增大④和⑤之间的距离
C．将红色滤光片改为绿色滤光片
D．增大双缝之间的距离
（3）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图a所示.然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹中心，这时手轮上的示数如图b所示，图b中示数____mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为____m.（计算波长结果保留二位有效数字）
12．在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝和的路程差为，如果用频率为的光照射双缝，试问：
（1）该光的波长是多少？
（2）试通过计算分析点出现亮条纹还是暗条纹？
13．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为．则在这里出现的什么条纹？现改用波长为的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将如何变化？
参考答案
1．D
【解析】
A、B项：a光照射的面积较大，知a光的临界角较大，根据，知a光的折射率较小，折射率小，频率也小，所以a光的频率小于b光，故AB错误；
C项：在真空中，两光的传播速度相等，故C错误；
D项：a光在水中传播的速度较大则a光的波长较长，条件间距公式，所以a光波长则条纹间距较宽，故D正确．
2．C
【解析】
A．根据临界角公式
可知单色光a在O点恰好发生全反射，则有
故A错误；
B．由于不知道b光在半圆形介质的底边否发生全反射，则无法确定单色光b与单色光a的频率大小关系，故B错误；
C．如果单色光b比单色光a在介质中的折射率更大，则有
得，即，故C正确；
D．由于无法确定单色光b与单色光a的频率大小关系，则无法确定两光波长关系，由公式
可知所以仅把用a光照射换成用b光照射，则无法确定观察到的条纹间距变化，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
A．任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等，故干涉条纹如图丁所示，A错误；
B．劈尖干涉是由空气薄膜上下两个表面反射的光线叠加而成，B正确；
C．抽去一张纸片后，空气薄膜的厚度变化范围减小，以致干涉时的光程差的变化范围减小，故条纹数减少，条纹变疏，C错误；
D．同理，更换波长较长的光后，干涉时的光程差的变化范围减小，故条纹数减少，条纹变疏，D错误。
故选B。
4．B
【解析】
A．根据临界角公式可知，，单色光a在O点恰好发生全反射，根据几何关系可知，入射角等于临界角，
C=45°
故A错误；
B．分析单色光b的光路图可知，在底边处，b的入射角小，临界角小，则折射率大，频率高，故单色光b比单色光a的频率高，故B正确；
C．b的折射率大于，根据折射定律可知
则折射角θ＜30°，故C错误；
D．单色光a比单色光b的频率低，则a光的波长大于b光；根据，在同一双缝干涉实验中，仅把用a光照射换成用b光照射，观察到的条纹间距变小，故D错误。
故选B。
5．BDE
【解析】
ABE．在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差为波长的整数倍时，即，n=0、1、2、3…这点为加强点，该处出现明条纹，故当在距双缝的光程差相等的点（n=0）形成明条纹，A错误BE正确；
CD．当距离之差为半波长的奇数倍时，即，n=0、1、2、3…这点为减弱点，该处出现暗条纹，C错误D正确。
故选BDE。
6．BC
【解析】
从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后形成的。
AB．当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，相邻亮条纹间距变小，所以干涉条纹会变密；若将薄片远离劈尖移动使劈角变小时，相邻亮条纹间距变大，所以干涉条纹会变疏；故A错误，B正确；
CD．将上玻璃板平行上移，导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动，因此出现条纹向着劈尖移动，故C正确，D错误。
故选BC。
7．CD
【解析】
本题主要考察光的折射、干涉和衍射现象等的相关概念。
【详解】
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干涉。故A错误；
B．三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，频率不同的光在同一介质中折射率不同，产生色散。故B错误；
C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象。故C正确；
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确。
故选CD。
8．CD
【解析】
蓝光的频率大于红光的频率，故水对蓝光的折射率较大，再根据可得水中蓝光的传播速度比红光慢，所以A错误；光从空气向射入玻璃时，是从光梳进入光密介质不可能发生全反射，所以B错误；根据光的折射定律可知，在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，所以C正确；根据知，同一装置，波长越长条纹间距越宽，故D正确．
9．AB
【解析】
A．根据折射率
由光路图可知，a光折射率更大一些，再由
故可知在介质中a的速度更小一些，故穿过同一块平板玻璃所用时间要长些，故A正确；
B．又因为
可知a光临界角要小些，故B正确；
C．折射率越大说明频率越大，波长越小，故b光波长大，干涉条纹间距要更宽些，故C错误；
D．由
可知，频率越大则光子能量越大，结合光电效应方程可知，照射同一种金属时，对应的光电子最大初动能大，故D错误。
故选AB。
10．BC
【解析】
A．由于光经过两容器时折射率不同，光速不同，到达正中央的光程差可能是波长的整数倍，也可能是半波长的奇数倍，所以中央可能是亮条纹，也可能是暗条纹，故B中气体可能含有瓦斯，也可能没有，故A错误；
B．如果屏的正中央是暗纹，必有路程差，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，含瓦斯，故B正确；
C．如果屏上干涉条纹不停移动说明路程差不稳定，即B中的气体瓦斯含量不稳定，故C正确；
D．无论用单色光还是白光照射单缝时，都能在屏上出现干涉条纹，故D错误。
故选BC。
11．双缝
B
10.294
【解析】
（1）[1]．图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的④是双缝；
（2）[2]．依据条纹间距公式知：
A．△x与单缝和双缝间的距离无关，故增大③和④之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离，故A错误；
B．增大④和⑤之间的距离l，由上式知，可增大相邻两条亮纹之间的距离，故B正确；
C．绿光的波长比红光短，由上知，将红色滤光片改为绿色滤光片，干涉条纹的间距减小，故C错误；
D．增大双缝之间的距离d，干涉条纹的间距减小，故D错误。
故选B。
（3）[3][4]．图a的示数：主尺刻度0.5mm，螺旋分尺刻度：0.01mm×14.2=0.142mm，所以图a的示数为0.642mm（0.640-0.643）；
图b主尺刻度：10mm，螺旋分尺刻度：0.01mm×29.4=0.294mm，所以图乙的示数为10.294mm（10.293-10.295）；
根据题意可知，亮纹间距
根据可得
12．（1）（2）暗条纹
【解析】
(1)由公式可得
(2)p到双缝S1和S2的路程差为
所以是暗条纹。
13．暗条纹，条纹间距变宽
【解析】
根据路程差
故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹
根据知，改用波长为的激光，则波长变大，条纹间距变宽．