通江县永安中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：5.1光的干涉 课时作业（含解析）

5.1光的干涉
1．关于红光和绿光，下列说法正确的是
A．红光的频率大于绿光的频率
B．在同一玻璃中红光的速率小于绿光的速率
C．用同一装置做双缝干涉实验，红光的干涉条纹间距大于绿光的干涉条纹间距
D．当红光和绿光以相同入射角从玻璃射入空气时，若绿光刚好能发生全反射，则红光也一定能发生全反射
2．下列现象中属于光的衍射现象的是
A．雨后天空美丽的彩虹
B．阳光下肥皂膜的彩色条纹
C．光通过三棱镜产生的彩色条纹
D．对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹
3．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_________（填正确等案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错l个扣3分，最低得分为0分）。
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
4．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是(
)
A．若减小入射角i，则b光先消失
B．在该三棱镜中a光波长小于b光
C．a光能发生偏振现象，b光不能发生
D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低
E.
若利用a、b光进行光的双缝干涉实验则观察到a光形成的条纹更宽
5．下列说法正确的是（）（选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象
B．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理
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偏振现象
D．麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场
E.
狭义相对论认为真空中的光速与光的频率、光源的运动状态有关
6．以下说法正确的是__________
A．机械波的波速取决于介质，且波的传播速度总是与质点振动方向垂直，而电磁波的波速由介质和频率共同决定
B．一束白光穿过玻璃砖，各种单色光在玻璃砖中的速度不相等，红光速度最大，紫光速度最小
C．光纤通信利用了全反射原理，光纤由內芯和外套两层组成，內芯的折射率大于外套的折射率
D．夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置低
E.肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，增透膜厚度应为光波在此膜中波长的1/4
7．下列说法正确的是
A．光纤通信和医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉原理
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．水面上的油膜呈现彩色，这是光的干涉现象
E.
照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象．
8．在透明均匀介质内有一球状空气泡,
一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡,
A为入射点,
之后a、b色光分别从C点、D点射向介质，如图所示．已知A点的入射角为30°，a色光的偏向角为45°
(C点出射光线与入射光线的夹角),
CD弧所对的圆心角为3°,
则下列结论正确的是
A．b色光的偏向角为43.5°
B．介质对a色光的折射率na=
C．b色光从介质射向空气的临界角正弦
D．若用a、b两单色光分别通过同一双缝干涉装置，屏上的条纹间距Dxa
<
Dxb
9．下列说法中正确的是(　　)
A．光导纤维由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小
B．在光的双缝干涉实验中，若入射光为白光，则在光屏上看到的是明暗相间的彩色条纹，中央为暗条纹
C．在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显
D．一束阳光通过三棱镜形成彩色光带，表明阳光是各种色光组成的复合光
10．氢原子从n＝6跃迁到n＝2能级时辐射出频率为ν1的光子，从n＝5跃迁到n＝2能级时辐射出频率为ν2的光子．下列说法正确的是(　　)
A．频率为ν1的光子的能量较大
B．频率为ν1的光子的动量较大
C．做双缝干涉实验时，频率为ν1的光产生的条纹间距较大
D．做光电效应实验时，频率为ν1的光产生的光电子的最大初动能较大
11．在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则：
(1)此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？
(2)假如把整个装置放入折射率为的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？
12．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？
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．C
【解析】
试题分析：由于在光的色散现象中，红光的折射率率小于绿光的折射率率，故红光的频率小于绿光的频率，A的说法是不对的；在同一介质中传播时，折射率越大的光的光速越小，故绿光的速率小于红光的速率，B也不对；
在做双缝干涉实验中，根据公式d=可知，波长越大的光，所产生的干涉条纹间的距离越大，而红光的频率小于绿光，则红光的波长大于绿光，则红光的干涉条纹的间距会大于绿光，C是正确的；由于红光的折射率小，根据n=可知，红光的全反射角较大，绿光的全反射角小，若绿光刚好能发生全反射，则红光需要在更大的入射角下才能发生全反射，故D的说法是不对的，该题选C。
考点：光的折射率，光速与光的干涉。
2．D
【解析】雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。所以D正确，ABC错误。
3．BCE
【解析】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，
所以a光的频率小于b光的频率，由光子能量公式E=hγ知，a光的光子能量比b光的小，所以照射同一金属极板，b光更容易发生光电效应，故A错误；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，a光的频率小，所以a光的频率小于b光的频率，由c=λf知，a波长大，故B正确；因为a光的折射率小，由公式知，a光的临界角大，故C正确；因为a光的折射率小，由公式：
知，在同样介质中a光传播的速度比b光的大，故D错误；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。所以BCE正确，AD错误。
4．ADE
【解析】试题分析：依据光的折射定律，判定两光的折射率大小，再根据，即可判定各自临界角大小，进而可求解；由折射定律得出折射率关系，就知道波长关系；只要是横波，均能发生偏振现象；根据判断两种光子的能量，根据判断遏止电压的关系；根据结合波长关系判断干涉条纹的宽度．
根据折射率定义公式，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即，若减小入射角i，在第二折射面上，则两光的入射角增大，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，根据，可知折射率越大，全反射角越小，因此随着第二折射面上的入射角的增大，b光最先达到临界角，最先消失，A正确；因为折射率越小，频率越小，波长越长，所以在真空中a光波长大于b光波长，B错误；只要是横波，均能发生偏振现象，若a光能发生偏振现象，b光一定能发生，C错误；a光折射率较小，则频率较小，根据，则a光光子能量较小，则a光束照射逸出光电子的最大初动能较小，根据，则a光的遏止电压低，故D正确；因为a光波长大于b光波长，根据可知，若利用a、b光进行光的双缝干涉实验则观察到a光形成的条纹更宽，E正确．
5．ABD
【解析】因为声波的波长可以与通常的障碍物尺寸相比，所以声波比较容易产生衍射现象，选项A正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理，选项B正确；
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，选项C错误；麦克斯韦关于电磁场的两个基本观点是：变化的磁场产生电场和变化的电场产生磁场，选项D正确；狭义相对论基本假设是：不同的惯性参考系中光速是不变的；所有惯性系中基本规律都是等价的；故E错误；故选ABD.
6．BCE
【解析】
只有横波的传播方向与振动方向垂直，纵波的传播方向与振动方向一致．故A错误；玻璃对不同的色光的折射率不同，红色光的折射率最小，紫色光的折射率最大，由可知在玻璃中红光速度最大，紫光速度最小．故B正确；光纤通信利用了全反射原理，光纤由內芯和外套两层组成，內芯的折射率大于外套的折射率．故C正确；根据光的折射的原理可知，星星发射的光在进入地球的大气时，由折射率小的密度小的高考进入时，折射光线向法线靠近，所以夜晚人们看到的天上星星的位置总比其实际位置高．故D错误；肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，增透膜是利用光的干涉原理，当光程差为在膜中波长的一半时，出现光的减弱，从而增加光的透射，则膜的厚度为光程差的一半，因此膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的1/4．故E正确；故选BCE.
7．ABD
【解析】光纤通信和医用纤维式内窥镜皆是利用光的全反射原理工作的，A正确；标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，B正确；门镜利用光在透镜中的折射，扩大了视野，故C错误；水面上的油膜呈现彩色，这是光的干涉现象，故D正确；增透膜，利用膜的内外表面反射光，相同的频率，相互叠加，从而增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故E错误．
8．CD
【解析】
画出光路图可知，b光的偏向角较小，由几何关系可知，b光的偏向角比a光的要小3°，为42°，A错；由a的偏向角为45°可知，光线a在Ｃ点入射角为75°，折射率为，B错；b光的折射率较小，频率较小，波长较长，由可知D对；
9．CD
【解析】光导纤维是利用全反射现象传输信号，内层是光密介质即内层的折射率大于外层的折射率，故A错误；在光的双缝干涉实验中，若入射光为白光，则在光屏上看到的是明暗相间的彩色条纹，中央为亮条纹，故B错误；在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，故C正确；一束阳光通过三棱镜形成彩色光带，表明阳光是各种色光组成的复合光，故D正确．故选CD.
10．ABD
【解析】
氢原子从n＝6的能级跃迁到n＝2的能级时的能级差大于从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的能级差，根据Em－En＝hν知，频率为ν1的光子的能量大于频率为ν2的光子的能量，故A正确；频率为ν1的光子的频率大于频率为ν2的光子的频率，所以频率为ν1的光子的波长小，根据p＝，则频率为ν1的光子的动量较大，故B正确；干涉条纹间距公式Δx＝λ，频率为ν1的光的波长小，产生的条纹间距较小，故C错误；做光电效应实验时，由光电效应方程Ek＝hν－W0知，频率越高，光电子的最大初动能越大，因此频率为ν1的光产生的光电子的最大初动能较大，故D正确．故选ABD.
点睛：解决本题的突破口是比较出频率为v1和频率为v2的能量的大小，然后又个公式得出频率大小，以及波长大小关系，并掌握干涉条纹间距公式，理解光电效应方程的应用．
11．(1)，；(2)
【解析】
(1)根据题意计算相邻明条纹的间距
又因为
解得红光在真空中的波长
红光的频率
(2)红光在水中传播的速度
在水中的波长
则屏上相邻明条纹的间距
12．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．
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．