济南济北中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 配套作业（含解析）

5.1光的干涉
1．关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是（　　）
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的衍射原理
B．两列波发生干涉时，振动加强区域的质点的位移一定始终最大
C．声波容易发生衍射是因为声波的波长较短
D．观察薄膜干涉时，应该在入射光的同一侧
2．在白炽灯的照射下，能从紧压在一起的两块玻璃板的表面看到彩色条纹。这是光的（　　）
A．双缝干涉现象
B．薄膜干涉现象
C．单缝衍射现象
D．色散现象
3．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜，光的传播路径与方向可能正确的是(????)
A．
B．
C．
D．
4．用、两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是光照射时形成的，图乙是光照射时形成的。则关于、两束单色光，下列说法中正确的是（　　）
A．光的频率比光的小
B．在水中光传播的速度比光的小
C．水对光的折射率比光的小
D．光的波长比光的短
5．下列说法正确的是（　　）
A．海市蜃楼是光发生干涉的结果
B．照相机镜头的增透膜，应用了光的衍射原理
C．用双缝干涉实验装置观察白光的干涉现象，中央条纹是红色的
D．肥皂膜上看到的彩色条纹是膜的两表面反射光干涉的结果
6．如图所示，甲、乙分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是
A．a、b光在真空中的波长满足λa>λb
B．a、b光在玻璃中的折射率满足naC．若该两束光分别为红光和紫光，则a为红光
D．若a、b光分别从玻璃射入空气，则a光临界角较小
7．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处如图所示．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为(　　)．
A．λ
B．λ
C．λ
D．λ
8．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是（
）
A．A光的频率比B光的频率高
B．在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度小
C．在该玻璃体中，A光的临界角大于B光的临界角
D．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
9．如图所示，是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于放置的光屏，沿方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P，根据该光路图，下列说法正确的是（
）
A．若A光和B光以相同角度从玻璃斜射入空气，随着入射角增大，B光先消失。
B．光从空气进入该玻璃体后，其频率不变
C．在真空中，A光光速比B光的光速大
D．A光B光照射同一双缝A光相邻亮条纹间距大
10．图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B为被检查其平面的物体，C为入射光，图乙和图丙分别为两次观察到的干涉条纹，下列说法正确的是
。
A．入射光C应采用单色光
B．图示条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的
C．当AB之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹
D．若所观察的条纹是图乙，被检查表面上有洞状凹陷
E.若所观察的条纹是图丙，被检查表面上有沟状凹陷
11．(1)如图1所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、________（填写相应的器材）、双缝、遮光筒、光屏。某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，可以采取的方法是_________。
A．换用紫色的滤光片
B．换用红色的滤光片
C．使光源离双缝距离近一些
D．使光屏离双缝距离远一些
(2)选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离为L。然后，接通电源使光源正常工作。
①已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数______________；
②观察图2、图3，为__________个暗条纹的宽度。
③在已知条纹间距为，双缝间距d，像屏与双缝屏间的距离为L的情况下，这种色光的波长_____________（用所给字母表示）。
12．在双缝干涉实验中，用频率的单色光照射双缝，若屏上点到双缝距离之差为，则点将出现什么条纹？若将整个装置放入折射率的介质中进行上述实验，则点又将出现什么条纹？
13．如图所示，在双缝干涉实验中，若用的光照射，屏上点是中央亮条纹，屏上点为第二级亮条纹所在处。若换用的光照射时，屏上点处是什么情况？屏上点处又是什么情况？
参考答案
1．D
【解析】
A．医院中用于体检的“B超”利用了超声波的反射原理，选项A错误；
B．两列波发生干涉时，振动加强区域的质点的振幅较大，但是位移不一定始终最大，选项B错误；
C．声波容易发生衍射是因为声波的波长较长，选项C错误；
D．观察薄膜干涉时，应该在入射光的同一侧，选项D正确。
故选D。
2．B
【解析】
光照射到两块玻璃板之间的空气膜，在上下表面发生反射，产生叠加，形成干涉条纹，属于薄膜干涉。干涉现象说明光具有波动性。故B正确，ACD错误。
故选B。
3．D
【解析】
AB．a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式
知，a光的波长长，则同一介质对a的折射率小，对b光的折射率大。根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故AB错误；
C．根据
分析可知，a光的临界角较大。当光从棱镜射入空气中时，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射从棱镜射出，故C错误；
D．当光从棱镜射入空气中时，若a不发生全反射，能射出棱镜，b光可能发生全反射不从棱镜射出，此图是可能的，故D正确。
故选D。
4．B
【解析】
AD．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知乙图条纹间距大，则b光的波长较长，根据
可知b光的频率较小，故AD错误；
B．b光的频率较小，则折射率小，根据
可知b光在水中的传播速度较大，故B正确；
C．b光的频率较小，则水对b光折射率小，故C错误。
故选B。
5．D
【解析】
A．海市蜃楼是光发生全反射的结果，选项A错误；
B．照相机镜头的增透膜，应用了光的干涉原理，选项B错误；
C．用双缝干涉实验装置观察白光的干涉现象，中央条纹是彩色的，选项C错误；
D．肥皂膜上看到的彩色条纹是膜的两表面反射光干涉的结果，选项D正确。
故选D。
6．D
【解析】
A.根据双缝干涉相邻条纹间距公式可得在其它条件不变的情况下，相干光的波长越大，条纹间距越大，由题图可知光的波长小于光的波长，故选项A错误；
C.由于光的波长小于光的波长，所以光的频率大于光的频率，若该两束光分别为红光和紫光，则光为红光，故选项C错误；
BD.由于对于同一种介质，频率越大，折射率越大，故光在玻璃中的折射率大于光在玻璃中的折射率，由知光的临界角小于b光的临界角，故选项D正确，B错误。
7．B
【解析】
因为薄膜的厚度为波长的，所以两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光，而减少了反射光的能量．故选B．
【点睛】
本题考查了光的干涉，要知道两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光；知道波程差为半波长的奇数倍时为减弱点．
8．CD
【解析】
B光的偏折程度比A光大，则B光的折射率大于A光的折射率，说明B光的频率较高，故A错误；根据知，A光的折射率较小，所以在该玻璃体中，A光的速度比B光的速度大，故B错误；B光的折射率大于A光的折射率，由临界角公式知，A光的临界角大于B光的临界角，故C正确；同一双缝干涉实验装置分别以A、B光做实验，根据双缝干涉条纹的间距，知干涉条纹的间距与波长成正比，则A光的干涉条纹间距大于B光的干涉条纹间距，故D正确；故选CD．
【点睛】根据光线的偏折程度比较玻璃体对A、B两光的折射率大小，从而得出频率关系、波长关系．根据判断临界角大小，分析全反射现象．根据双缝干涉条纹间距与波长成正比，分析干涉条纹的宽度关系．
9．ABD
【解析】
A．A光线通过玻璃体后，A光的偏折程度比B光的小，可知A光的折射率比对B光的折射率小，发生全反射的临界角为
可知随着入射角增大，B光先发生全反射，B光先消失，故A正确；
B．光的频率是光的基本性质，不会随着介质改变而改变，故B正确；
C．在真空中，各光光速相等，故C错误；
D．双缝实验相邻亮条纹间距离为
根据波长频率公式
可知A光频率小，A光波长长，照射同一双缝A光相邻亮条纹间距大，故D正确。
故选ABD。
10．ABE
【解析】
A．入射光C应采用单色光，波长一定，不会出现干涉条纹重合，故A正确；
B．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生，故B正确；
C．当AB之间某处上下反射光的光程差为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹，故C错误；
D．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明被检查表面上有凸起，故D错误；
E．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹左偏说明被检查表面上有凹陷，故E正确。
故选ABE。
11．单缝
BD
15.02
6
【解析】
(1)根据实验原理，即可确定，再依据双缝干涉条纹间距公式，若要增加条纹宽度，则分析即。
(2)根据可知要求波长，已知L和d，则必需知道条纹间距，根据图2(a)指示的为第0条亮条纹中央所在的位置，而图3(a)指示的为第6条亮条纹中间所在的位置。故图2(a)中亮条纹与图3(a)中亮纹间的间隔为6个，从而求出，最后求出。
本题关键根据双缝干涉条纹间距公式列式分析，要明确公式中的各个物理量的含义。
【解答】
(1)[1]该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上。
[2]根据知，增大双缝和遮光屏的间距或减小双缝间的间距，可以增加相邻亮纹暗纹间的距离，若将黄色滤光片改成红色滤光片，则变大，故条纹间距变大。选项BD正确，AC错误。
故选BD。
(2)①[3]由3(b)知
②[4]观察图2、图3，很容易得到图中暗纹2(a)与图3(a)中暗纹间的间隔为6个；
③[5]由得
12．暗，亮
【解析】
由得
即
故点出现暗条纹
放入的介质中，
由得
即
故点出现亮条纹
13．亮条纹
第三级暗条纹
【解析】
从双缝到屏上O点的距离之差，无论用何种频率的光照射，路程差总是零．所以O点仍然是亮条纹；
从双缝到屏上A点的路程差：
，
用波长为的光照射时为第二级亮条纹，即
，
代入数据得
，
这个路程差是的2.5倍，即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹，由于
解得
，
当时为第一级暗条纹，所以当时应为第三级暗条纹．
【点睛】
当光屏上的点到双缝的光程差是波长的整数倍时，出现明条纹；当光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹．