邻水县第二中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.1光的干涉 巩固练习（含解析）

5.1光的干涉
1．如图所示，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，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．干涉条纹的产生是由于光在上面玻璃板的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹间距变窄
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光一侧
2．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6
μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014
Hz和f2＝7.5×1014
Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是(　　)
A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
B．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
C．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹
3．
下列四种现象中与光的干涉有关的是
A．雨后空中出现彩虹
B．肥皂泡的表面呈现彩色
C．拍照时在镜头前加偏振片
D．用门镜扩大观察视野
4．如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以45°的入射角射到玻璃砖的上表面，直线OO'与玻璃砖垂直且与其上表面交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，进入玻璃砖后两束光相交于图中的P点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．对同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽
D．同时增大入射角（入射角始终小于90°），则a光在下表面先发生全反射
5．△OMN为等腰三棱镜玻璃的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。由此可知
A．棱镜内a光的传播速度比b光的小
B．真空中a光的传播速度比b光的大
C．用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距大一些
D．通过同一窄缝时b光的中央衍射亮条纹更宽
6．下列说法中正确的是________
A．两束单色光以相同角度斜射到同一平行玻璃砖，透过平行表面后，频率大的单色光侧移量大
B．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音的频率变小
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速时利用了多普勒效应
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置．形成的干涉条纹间距较大的是绿光
E.在纵波的传播方向上，某个质点的振动速度等于波的传播速度
7．如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是(　　)
A．a光的波长小于b光波长
B．这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率
C．若用同一种装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
D．若从同一介质射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
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
E.A、B两种光从相同的介质入射到真空中,若A光的频率大于B光的频率,则逐渐增大入射角,A光先发生全反射
9．关于红光和紫光的比较，下列说法正确的是_______
A．红光在真空中的速度大于紫光在真空中的速度
B．同一种介质对红光的折射率小于对紫光的折射率
C．从玻璃到空气发生全反射时，红光的临界角大于紫光的临界角
D．在同一介质中，红光的波长大于紫光的波长
E.在同一杨氏双缝干涉装置中，红光的条纹间距小于紫光的条纹间距
10．一束白光通过三棱镜折射后，在屏上形成了彩色光带，可知
A．红光最先穿过棱镜
B．紫光最先穿过棱镜
C．红光的偏折角度度最大
D．紫光的偏折角度最大
11．（1）如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×m,屏上P点距双缝和的路程差为7.30×m.则在这里出现的应是_______（选填“明条纹”或“暗条纹”）．现改用波长为6.30×m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___________
（选填“变宽”、“变窄”、或“不变”）．
（2）如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C.假想有一列车沿AC方向以接近光速的速度行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是___________(　填“A先”、“C先”或“同时”　)．列车上观察者测得AB塔的距离比地面观察者测得AB塔的距离_________
填“大”或“小”或“相等”）
12．要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率_______，振动方向_______具有恒定的________。激光散斑测速应用了光的干涉原理，二次曝光照相获得的散斑对相当于双缝干涉实验中的双缝。待测物体运动速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距，已知二次曝光时间间隔为?t，双缝到屏的距离为L，相邻两条纹间距为?x，激光波长为，则运动物体的速度表达式为__________。
13．如图所示，一个直角三棱镜放置在空气中，∠A=30°，一束含有a、b两种光的复色光垂直AB边射入三棱镜，a光恰好在AC边发生全反射，b光的折射角为60°，则a、b两种光在棱镜中传播速度之比为______；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中，_______（选填“a”或“b”）光条纹间距较大。
参考答案
1．D
【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；
A、是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，且条纹间距都相等；故A错误；
B、条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
C、当将上玻璃板平行上移，条纹间距不变，故C错误；
D、薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D正确；
故选D．
2．B
【解析】
频率为的单色光的波长，频率为的单色光的波，因为，可知用频率为的单色光照射时，P点出现明条纹．因为，用频率为的单色光照射时，P点出现暗条纹．故B正确，ACD错误；故选B．
【点睛】
双缝到光屏上P点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．
3．B
【解析】
雨后空中出现彩虹是光的色散，是折射现象；肥皂泡的表面呈现彩色是光的干涉现象；拍照时在镜头前加偏振片是光的偏振现象；用门镜扩大观察视野是光的折射现象；故选B.
4．C
【解析】
A、所有色光在真空中传播速度都相同，都是，故A错误；
B、由图看出a的折射角大，入射角相等，由折射定律知，玻璃对a光的折射率小，由分析可知a光在玻璃中传播速度大，故选项B错误；
C、a光的折射率小，频率小，波长长，由公式知，干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的干涉条纹比b光的干涉条纹宽，故C正确；
D、a光射到下表面时，入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性原理得知，光线一定从下表面射出，不可能发生全反射，故D错误．
点睛：根据光路图正确判断光的折射率大小，然后根据折射率、波长、频率、光速等之间的关系进行求解，这些知识点是对学生的基本要求，平时要加强练习．
5．C
【解析】A、
a、b两光在棱镜侧面上的入射角相同，但是b光发生全反射，说明b光的临界角小于a光的临界角，根据知，a光的折射率小，根据知a光在棱镜中的传播速度大，故A错误；
B、在真空中两单色光的传播速度相同，故B错误；
C、a光的折射率小，其波长长，根据干涉条纹间距公式，知a光的干涉条纹宽度大，故C正确；
D、a光的波长长，波动性强，通过同一窄缝时a光的中央衍射亮条纹更宽，故D错误；
故选C。
6．ACD
【解析】
A．频率大的单色光折射大，根据折射定律知，两次折射时偏折程度厉害，透过平行表面后侧移量大，故A正确；
B．当观察者向静止的声源运动时，观察者与声源间距离减小，产生多普勒效应，接收到的声音的频率变大，故B错误；
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用了多普勒效应，故C正确；
D．让蓝光和绿光通过同一双缝干涉装置，因蓝光的波长小于绿光，因此形成的干涉条纹间距较大的是绿光，故Ｄ正确；
E．在同种均匀介质中波的传播过程中传播速度为定值，而质点的在平衡两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，和波速无关，故E错误。
故选ACD。
7．AB
【解析】a光的偏折程度大于b光，所以a光的折射率大于b光，a光的频率大于b光，a光的波长小于b光，选项AB正确；
根据可知，若用同一种装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，选项C错误；根据sinC=得，b光的折射率小，则临界角大．故D错误．故选AB.
点睛：解决本题的突破口在于比较出折射率的大小，从而得出频率的大小，波长、在介质中的速度、临界角等大小．
8．BDE
【解析】
A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象造成的，故A错误；
B．根据光的干涉条纹间距公式，可知，当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，因红光的波长比绿光长，故B正确；
C．光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故C错误；
D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，根据光的折射定律可知，红光的折射率小于紫光，因此红光偏折程度小，那么红光的折射角大于紫光的折射角，故D正确；
E．A光的频率大于B光的频率，则有A光的折射率较大，A光的临界角较小，AB两种光从相同的介质入射到真空中，逐渐增大入射角，A光先达到临界角，则A光先发生全反射，故E正确；
故选BDE．
9．BCD
【解析】
A．各种色光在真空中的速度都相等，选项A错误；
B．红光的频率较小，同一种介质对红光的折射率小于对紫光的折射率，选项B正确；
C．红光的折射率比紫光小，根据sinC=1/n可知，从玻璃到空气发生全反射时，红光的临界角大于紫光的临界角，选项C正确；
D．根据v=c/n可知红光在介质中的速度较大，根据
可知，在同一介质中，红光的波长大于紫光的波长，选项D正确；
E．根据可知，在同一杨氏双缝干涉装置中，红光的条纹间距大于紫光的条纹间距，选项E错误。
故选BCD。
【点睛】
次提要记住的结论是：单色光的频率越小，则波长越大，折射率越小，在介质中的速度越大，发生全反射的临界角越大，光子能量越小，越容易发生明显衍射，在同一双缝干涉装置中产生的条纹间距越大。
10．AD
【解析】白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由下至上依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小．故C错误，D正确；根据c=nv，可知，当折射率越大时，则传播速度越小，所以红光在玻璃中的传播速度最大，因此红光最先穿过棱镜，故A正确，B错误；故选AD．
点睛：此题考查广德色散选项，要知道可见光是复色光，在介质中，紫光的折射率最大，传播速度最小；红光的折射率最小，传播速度最大．
11．明条纹
变窄
C先
小
【解析】
（1）[1][2]．屏上P点距双缝和的路程差为
为偶数，故在P点出现明条纹；根据，知波长变短，则条纹间距变窄．
（2）[3][4]．沿AC方向以接近光速行驶，列车上的观测者测得塔高小于地面观察者测得AB塔的距离，列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．
【点睛】
当光屏上的点到双缝的路程差是半波长的偶数倍，出现明条纹；路程差是半波长的奇数倍，出现暗条纹．根据判断条纹间距的变化；车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮
12．相同
相同
相位差
【解析】
[1][2][3]要产生干涉必须满足一定条件，两列光的频率相同，振动方向相同，具有恒定的相位差
[4]双缝干涉的条纹间距为：，依题意可知双缝间的距离满足
联立解得
13．
b
【解析】
[1]光线在AC界面的入射角，则a光的临界角为30°，并且
解得
b光在AC界面的折射角，其折射率
又因为
可得
[2]由于b光折射率较小，故其波长较长，根据公式
可知，b光条纹间距较大。