古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：5.1光的干涉 质量检测（含解析）

5.1光的干涉
1．如图，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中
a、b、c
三种色光，下列说法正确的
是（　　）
A．a、b、c
三色光在真空传播，a
光的波长最短
B．若三种色光在三棱镜发生全反射，则
a
光的临界角最大
C．a、b、c
三色光在玻璃三棱镜中传播，a
光速度最大
D．若分别让
a、b、c
三色光通过一双缝装置，则
a
光形成的干涉条纹的间距最大
2．如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是（　　）
A．干涉现象是凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．形成的干涉条纹是不等间距的
D．若将该装置放到真空中观察，就无法看到牛顿环
3．如图所示，一束激光照射在双缝上，在缝后屏上得到干涉条纹，下列说法中正确的是（　　）
A．增大双缝到光屏的距离，条纹间距变小
B．入射光波长不变，光强增大，条纹间距不变
C．增大激光器到双缝的距离，条纹间距变大
D．若仅将双缝和光屏置于水中，同等条件下条纹间距变大
4．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P为第二条亮条纹，改用频率较高的单色光再做实验（其他不变）时，则第二个亮条纹的位置
A．仍在P点
B．在P点上方
C．在P点下方
D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹
5．如图所示，a、b两束不同频率的单色光光束，分别从图示位置平行地由空气射向平静的湖面，
湖底面水平且铺有反射材料，两束光经两次折射和一次反射后，一起从湖面O处射出。下列说法正确的是
A．a光在水中的传播速度比b光小
B．两束光从O处射出时方向一定相同
C．改变两束光的入射角，则两束光均有可能在O点的左侧发生全反射
D．用相同的双缝干涉装置进行实验时，a光的条纹间距较大
6．如图所示，在双缝干涉实验中，S1
和S2
为双缝，P
是光屏上的一点，已知
P
点与
S1
和S2
距离之差为
2.1×l0-6m，
分别用
A、B
两种单色光在空气中做双缝干涉实验，已知
A
光在折射率为
n=1.5
的介质中波长为
4×l0-7m，B
光在这种介质中波长为
3.15×l0-7m，当
B
光从这种介质射向空气时，临界角为
37°。以下说法正确的有（
）
A．用A
光做双缝干涉实验时，P
点是亮条纹
B．用A
光做双缝干涉实验时，P
点是暗条纹
C．用B
光做双缝干涉实验时，P
点是亮条纹
D．用B
光做双缝干涉实验时，P
点是暗条纹
7．如图所示，一束黄光和一束紫光，从圆心O点以相同角度沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，已知=60°，60°，光速m/s，则下列说法正确的是（
）
A．两束光穿过玻璃柱体所需时间相同
B．ON是黄光，OM是紫光
C．玻璃对OM光束的折射率为
D．OM光束在该玻璃中传播的速度为m/s
E.分别用OM、ON光束在同一个双缝干涉实验装置上做实验，OM光束的相邻两个亮条纹的中心间距大于ON光的相邻两个亮条纹的中心间距
8．如图所示，从点光源S发出的一束复色光，以一定的角度入射到玻璃三棱镜的表面，经过三棱镜的两次折射后分为a、b两束光。下面的说法中正确的是（　
　）
A．在三棱镜中a光的传播速率小于b光的传播速率
B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光大
C．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距Δxa<Δxb
D．a、b两束光分别照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，Ua9．如图所示，一束复色光斜射到置于空气中的厚平板玻璃（上、下表面平行）的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光。关于这两束单色光，下列说法中正确的是（　　）
A．此玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在此玻璃中a光的传播速度大于b光的传播速度
C．在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角
D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光的干涉条纹间距比b光的窄
10．两束单色光a和b沿如图所示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光在底边界面处发生了全反射，两束光沿相同方向射出，则下列说法中正确的是（　　）
A．在真空中，a光的速度比b光的大
B．如果用a光照射某金属能产生光电效应，则用b光照射该金属也能产生
C．将a光、b光以相同角度斜射到同一块平行玻璃板，透过平行表面后，a光侧移量大
D．分别用a和b在相同条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光的小
11．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光屏上的干涉条纹与双缝_____（选填“垂直”或“平行”）；若某次测量时，选用的双缝间距为0.300
mm，测得双缝到光屏的距离为1.00m，第1条亮条纹到第6条亮条纹之间的距离为10.00mm。则所测单色光的波长为_____nm（结果保留3位有效数字）。
12．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
(1)以下哪些操作能够增大屏上相邻两条亮纹之间的距离________
A．将绿色滤光片换为红色滤光片
B．增大双缝之间的距离
C．增大单缝与双缝之间的距离
D．增大双缝与屏之间的距离
(2)调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹(并将其记为第一条)的中心，如图乙所示，此时手轮上的读数为___mm；转动手轮，使分划线向右侧移动到第四条亮条纹的中心位置，读出手轮上的读数，并由两次读数算出第一条亮条纹中央到第四条亮条纹中央之间的距离
a＝9.900mm，又知双缝间距
d＝0.200mm，双缝到屏的距离
l＝1.00m，则对应的光波的波长为___m。（保留三位有效数字）
13．用氦氖激光器发出的红外线进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距，双缝到屏的距离，测得屏上干涉条纹中亮条纹的间距离是．
氦氖激光器发出的红光波长是多少？
如果把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
参考答案
1．A
【解析】
A．根据光的偏折程度可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，则c光的波长最长，a光波长最短。故A正确。
B．光的折射率最大，由临界角公式分析得知，a光的临界角最小。故B错误。
C．c光的折射率最小，由公式分析得知，三色光在玻璃三棱镜中传播时c光速度最大，故C错误。
D．c光的波长最长，a光波长最短，而干涉条纹的间距与波长成正比，则a光形成的干涉条纹的间距最小，故D错误。
故选A。
2．C
【解析】
AB．凸透镜下表面和玻璃平面之间形成空气薄膜，干涉现象是凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成，AB错误；
C．凸透镜表面是曲面，导致空气薄膜不均匀变化，因为光程差为波长的整数倍时是亮条纹，所以干涉条纹间距不相等，为内疏外密的同心圆环状条纹，C正确；
D．若将该装置放到真空中观察，根据干涉原理可知仍然可以看到牛顿环，D错误。
故选C。
3．B
【解析】
干涉条纹中相邻两个两条纹或暗条纹的中心间距为
A．增大双缝到光屏的距离，即增大l，条纹间距变大，所以A错误；
B．入射光波长不变，光强增大，不会改变条纹间距，即条纹间距不变，所以B正确；
C．条纹间距与激光器到双缝的距离无关，所以增大激光器到双缝的距离，条纹间距不变，所以C错误；
D．若仅将双缝和光屏置于水中，光在介质中的折射率变大，根据
可知，光的传播速度变小，频率不变，则根据
可知，光的波长变短，则条纹间距变小，所以D错误。
故选B。
4．C
【解析】
ABC．频率增大，则波长变小，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知，相邻条纹的间距变小，则第二条暗纹的中点在P点的下方．故AB错误，C正确；
D．当改用频率较高的单色光，则波长变小时，出现明（暗）条纹的间距宽度变小，若将屏向双缝方向远离一些即可看到第二个亮条纹的位置，故D错误．
故选C．
5．AB
【解析】
A.由光路图可知a光在水中的折射率较大，则a光在水中的传播速度比b光小；
C.两束光由水面射向空气时入射角均不能达到临界角，不可能发生全反射；D.由可知，用相同的双缝干涉装置进行实验时，a光的波长小，条纹间距较小。
故选AB。
6．BC
【解析】
AB．设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2
可得
λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7m
根据光程差
知A光在P点是暗条纹，故A错误，B正确；
CD．设B光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由
得
λ1=nλ2
又临界角C=37°所以
所以
根据光程差
δ=2.1×10-6
m=4λ1
可知B光在P点是亮条纹，故C正确，D错误。
故选BC。
7．CDE
【解析】
A．光穿过玻璃柱体所需时间
而
则有
由图可知两束光的折射率不同，所以穿过玻璃柱体所需时间不相同，故A错误；
B．因，OM偏折的小，ON偏折的大，所以OM是黄光，ON是紫光，故B错误；
C．由B项可知OM是黄光，由折射定律得
故C正确；
D．根据
解得OM光束在该玻璃中传播的速度为
v=m/s
故D正确；
E．因OM光束的频率小于ON光束的频率，故OM光束的波长大于ON光束的波长，故分别用OM、ON光束在同一个双缝干涉实验装置上做实验，根据
可知OM光束的相邻两个亮条纹的中心间距大于ON光的相邻两个亮条纹的中心间距，故E正确。
故选CDE。
8．AC
【解析】
A．
由光路图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，所以a光的折射率较大，根据知，在三棱镜中a光的传播速率小于b光的传播速率，故A正确；
B．
a光的折射率大于b光的折射率，由分析知，发生全反射时a光的临界角比b光小，故B错误；
C．
a折射率大，波长短，根据双缝干涉条纹间距公式，知a光的双缝干涉条纹间距比较窄，即△xa＜△xb，故C正确；
D．
a、b两束光分别照射到同种金属上，根据光电效应方程得：Ek=hγ-W0，设遏止电压为Uc，由动能定理得
-eUc=0-Ek
联立得
eUc=hγ-W0
因为a光的频率比b光的高，则Ua＞Ub，故D错误。
故选：AC。
9．CD
【解析】
A．
光从空气斜射到玻璃，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行。由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率。故A错误；
B．
光从空气斜射到玻璃，由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率。则a光的传播速度小于对b光，故B错误；
C．因为
，此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率。故在此玻璃中a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角，故C正确；
D．
光从空气斜射到玻璃，由于折射率不同，a光偏折较大，b光偏折较小。所以此玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率。则a光的频率高波长短，
，用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光的干涉条纹间距比b光的小。故D正确；
故选CD。
10．CD
【解析】
A．在真空中光的传播速度都相同即为光速，故A错误；
B．令现在两束光出射方向为Oc，根据光路的可逆性，若两束单色光a和b沿着cO方向入射，则a光将发生全反射，而b光发生折射，则知a光的临界角小于b光的临界角，由临界角公式得知，玻璃对a光的折射率较大，则a光的频率较大，如果用a照射某金属能产生光电效应，则用b照射该金属不一定能产生，故B错误；
C．将a光、b光以相同角度斜射到同一块平行玻璃板，玻璃对a光的折射率较大，则a光进入玻璃板时，a的折射角大，透过平行表面后，a光侧移量大，故C正确；
D．a光的频率较大，波长较短，而干涉条纹的间距与波长成正比，故a光的条纹间距比b光的小，故D正确。
故选CD。
11．平行
600
【解析】
[1]发生干涉条纹时毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝平行；
[2]第1条亮条纹到第6条亮条纹的中心间距为10.00mm，则相邻两个亮条纹的间距
根据
得
12．AD
1.180
6.60×10－7
【解析】
（1）[1]A．根据
可知将绿色滤光片换为红色滤光片，波长变大，则相邻条纹间的间距变大，故A正确；
B．根据
可知增大双缝之间的距离d，相邻条纹间距变小，故B错误；
C．根据
可知增大单缝和双缝之间的距离，相邻条纹间距不变，故C错误；
D．根据
可知增大双缝与屏之间的距离L，则相邻条纹间距变大，故D正确。
故选AD。
（2）[2]螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为
0.01×18.0mm=0.180mm
所以最终读数为1.180mm
[3]根据
可得
13．
【解析】
根据，红光的波长为：
因为，所以
则红光进入水中的波长
所以
故屏上的明条纹间距是
【点睛】
解决本题的关键掌握波动和振动的关系，以及条纹间距公式