绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.1光的干涉 课时训练（含解析）

5.1光的干涉
1．每年夏季，我国多地会出现日晕现象．日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的．图甲所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光．下列说法正确的是
A．在冰晶中，b光的传播速度小
B．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大
C．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小
D．照射同一光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大
2．如图所示，将两高度相差很小的挡板夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖，单色光垂直照射，可看到相互平行的干涉条纹，如果将两挡板之间的距离L拉大些，则在两挡板范围内的干涉条纹（
）
A．间距不变
B．间距变小
C．间距变大
D．消失
3．下列说法正确的是
A．建筑外装涂膜玻璃应用了光的全反射
B．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在
C．由空气进入水中，电磁波波长变短，声波波长变长
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．在杨氏双缝干涉实验中，如果（
）
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹
E.分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距
5．下列说法正确的是（
）
A．在太阳光照射下，水面上的油膜出现彩色花纹是因为薄膜干涉
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象
E.紫光、红光以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
6．下列说法不正确的是（
）
A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现条纹时而出现暗条纹
C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
D．只有横波才能产生干涉现象
7．下列说法中正确的是________
A．机械波在某种介质中传播，若波源的频率增大，其传播速度就一定增大
B．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是由光的干涉现象形成的
C．在波的干涉中，振动加强点的位移不一定始终最大
D．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均相同
E.在双缝干涉实验中，其它条件不变，仅用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距
8．平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体,射向其圆弧面的光只有图中所示圆心角为的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)．已知当入射光为a光时,,当入射光为b光时，，则（
）
A．该玻璃对a光的折射率为2
B．该玻璃对b光的折射率为
C．在玻璃中a光的速度比b光的速度大
D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距小
9．如图所示是一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气中斜射入某介质后的情况，则下列说法正确的是_________________。
A．照射同一金属极板，a光更容易发生光电效应
B．a光波长比b光的大
C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角比b光的大
D．在该介质中，a光的波速小于b光的波速
E.
将两束光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻亮条纹间距比b光的大
10．关于光学现象在科学技术、生产和生活中的应用，下列说法中正确的是(　　)
A．用X光机透视人体是利用光电效应现象
B．门镜可以扩大视野是利用光的折射现象
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
11．用紫光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，若增大双缝距离，则屏上干涉条纹的间距将________（填“变大”或“变小”）。若其他条件不变，改用红光做实验，则干涉条纹的间距将________（填“变大”或“变小”）。
12．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10－4m，则相邻两明条纹中心间距为_________m。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的___________（选填“长”或“短”），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的___________（选填“大”或“小”）。
13．如图所示，一束频率为f=6×1014Hz的绿光从截面为等腰直角三角形的三棱镜AB面射入棱镜，从AC面射出，方向平行于BC。已知三棱镜对绿光的折射率为n=，不计二次反射。（光在真空中的速度c=3×108m/s）
（1）通过计算在图上作出光束在射出三棱镜前的光路图；
（2）求光束在射出三棱中传播的速度；
（3）用出射光做双缝干涉实验，通过计算判断光屏上到两缝距离之差为Δr=7.5×10-7m的某点处出现的是明条纹还是暗条纹?
参考答案
1．A
【解析】
由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，根据v=c/n可知在冰晶中，b光的传播速度小，选项A正确；在真空中a光波长大于b光波长，根据可知，通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距小，故B错误；根据sinC=1/n可知从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大，选项C错误；由于六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，故b光的频率较大；根据公式E=hv，频率越大，光子的能量越大，即b光光子的能量较大，照射同一光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大，故D错误；故选A.
点睛：本题可以用红光与紫光类比a光和b光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握．
2．C
【解析】若将两挡板之间的距离L拉大些，则劈角变小时，干涉条纹会变疏，相邻亮条纹间距变大，故选C.
点睛：解答此题要知道：从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ/2，且干涉条纹与入射光在同一侧.
3．C
【解析】A.建筑外装涂膜玻璃应用了光的薄膜干涉，不是光的全反射，
故A错误；
B.
赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C.
电磁波由空气进入水中传播时，频率不变，波速变大，由公式v=λf，知电磁波的波长变短。声波的波速变大，频率不变，波长变大，故C正确；
D.
声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率。故D错误。
故选：C。
4．BDE
【解析】
A．由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹，选项A错误；
B．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹，屏上将呈现红黑相间的条纹，选项B正确；
C．两狭缝用不同的光照射，由于两列光的频率不同，所以是非相干光，故不会发生干涉现象，选项C错误；
D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽，两侧窄，间距越来越大的衍射条纹，选项D正确；
E．条纹间距与波长成正比，分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，所以相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，选项E正确；
故选BDE。
5．ABD
【解析】
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的薄膜干涉现象，故A正确；
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故B正确；
C．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现象，不是偏振现象，故C错误；
D．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用同一介质对不同色光折射率不同，经过两次折射而产生色散现象，故D正确；
E．相同入射角从水中射向空气，因紫光的折射率大于红光，所以紫光的临界角小于红光，当紫光能发生全反射，红光不一定能发生全反射，故E错误。
故选ABD。
6．BCD
【解析】由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，全反射临界角sinC＝，绿光频率大于红光，则水对绿光的折射率大于对红光的折射率，因此绿光的全反射临界角小于红光的全反射临界角，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光，故A正确；光的双缝干涉实验中，在光屏上会出现明、暗相间条纹，而且在某一位置出现明条纹就一直是明条纹，故B不正确；只有周期性变化的磁场才能产生周期性变化的电场，变化的电场和变化的磁场交替出现，从而形成电磁波，故C不正确；纵波也能产生干涉现象，故D不正确；本题选不正确的，故选BCD．
7．BCE
【解析】
机械波的传播速度只与介质有关，与频率无关，所以A错．肥皂泡呈现彩色条纹属于薄膜干涉，所以B对．在波的干涉中，振动加强的点位移随时间变化，只是振幅最大，所以C对．电磁波是横波，电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，所以D错．因为红光波长比黄光长，干涉条纹的间距与波长成正比，在双缝干涉实验中，用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距，所以E对；故选BCE.
8．AD
【解析】
A．由图知该玻璃对a光的折射率
故A正确；
B．该玻璃对b光的折射率
故B错误；
C．根据折射定律可知b光的折射率较小，根据v=，所以在玻璃中a光的速度比b光的速度小，故C错误；
D．b光的频率较小，则波长较大，用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，根据
可知a光的条件间距小，故D正确.
故选AD.
9．BCE
【解析】A、由图看出，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，则a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，照射同一金属极板，b光更容易发生光电效应，故A错误；
B、a光的频率小，由c=λf知，a光波长比b光的大，故B正确；
C、因为a光的折射率小，由公式知，a光的临界角大．故C正确；
D、因为a光的折射率小于b光的折射率，由公式，得，则在同样介质中a光传播的速度比b光的大，故D错误；
E、a光的波长大，根据双缝干涉条纹的间距公式知，a光产生的相邻亮条纹间距比b光的大，故E正确；
故选BCE。
【点睛】偏折程度越大的光，光的折射率越大，照射同一金属极板，越容易发生光电效应，波长越短，通过同一双缝干涉装置，产生的相邻亮条纹间距越小。
10．BD
【解析】
用X光机透视人体是利用X光的穿透性，A错误；门镜可以扩大视野是利用光的折射现象，B正确；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，C错误；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象．D正确．故选BD．
11．变小
变大
【解析】
[1]根据知，若增大双缝距离d，则屏上干涉条纹的间距x将变小。
[2]根据知，若其他条件不变，改用红光做实验，则波长增大，所以干涉条纹的间距x将变大。
12．3.51×10－3（3.50×10－3或3.5×10－3也可）
长
大
【解析】
[1]由公式代入数据得
[2]由磁波谱可知，红光波长比黄光的长
[3]由公式可知，红光波长比黄光的长，则红光相邻两明条纹中心间距比黄光的大
13．（1）见解析；（2）（3）暗条纹
【解析】
（1）设绿光在AC面上的折射角为α，则
得光在BC面上的入射角
r=30°
由几何关系可知，绿光在BC面上的反射角为75°。
因sin75°>，故绿光在BC面上发生全反射，则绿光在AB面上的折射角为30°，入射角为45°。光路图如图所示
（2）由解得
（3）绿光在空气中的波长
由Δr=1.5λ，可知该点出现的是暗条纹