广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：4.4光的干涉 课时训练（含解析）

4.4光的干涉
1．a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，图甲是a光照射时形成的干涉图样，图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（　　）
A．a光子的能量较大
B．在水中a光传播的速度较小
C．若用b光照射某金属没有光电子逸出，则a光照射该金属时也没有光电子逸出
D．若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的
2．在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是(
)
A．改用频率更小的光波
B．改用波长更长的光波
C．减小双缝间距
D．减小双缝与光屏间距
3．竖直放置的肥皂膜在阳光照耀下，由于前后表面反射光通过的路程不同，形成两列相干光，薄膜上会呈现出彩色条纹．若一肥皂膜由于受重力和液体表面张力的共同影响，其竖直方向的截面如图所示，则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下列哪个图基本一致（
）
A．
B．
C．
D．
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、间距相等的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间、间距不等的条纹
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
5．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光在空气中的
A．传播速度不同
B．强度不同
C．振动方向不同
D．波长不同
6．在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（　　）
A．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
B．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
C．用紫光作为光源，中央明条纹宽度是两边条纹宽度的2倍
D．在实验装置不变的情况下，红光条纹间距小于蓝光的条纹间距
7．如图所示为用同一
双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是______。
A．甲光的波长大于乙光的波长
B．甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率
C．若甲光是黄光，乙光可能是红光
D．若两种单色光以相同的人射角进入同种介质，甲光的折射角较大
E.若两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大人射角，乙光的折射光线最先消失
8．如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（
）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小
C．a光和b光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长
D．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小
E.a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则a光先发生全反射
9．如图所示，一束由两种单色光混合的复色光，沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面，得到三束反射光束I、II、III，若玻璃砖的上下表面足够宽，则下列说法正确的是（
）
A．光束I仍为复色光，光束II、III为单色光
B．改变α角，光束I、II、III仍保持平行
C．通过相同的双缝干涉装置，光束II产生的条纹宽度要小于光束III的
D．在真空中，光束II的速度小于光束III的速度
10．以下说法中不正确的有__________。
A．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
B．作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度和速度
C．在电场周围一定存在磁场，在磁场周围一定存在电场
D．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期
E.水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这可以用光的波动理论来解释
11．一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹，白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹，其中_____(填“前者”"或“后者”)属于光的干涉现象．在利用双缝干涉测量光的波长的实验中，若双缝之间的距离为d，双缝到屏间的距离为L，相邻两个亮条纹中心的距离为△x，则光的波长表示为____________字母表达式)；如果，，测量△x的情况如图所示，由此可计算出该光的波长为___________．
12．在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示，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到第四条亮条纹之间的距离a＝9.900mm，又知双缝间距d＝0.200mm，双缝到屏的距离l＝1.000m，则对应的光波的波长为________m．如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了光源以外，其他不必要的器材元件有________．
13．在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1_________Δx2(填“＞”“＝”或“＜”)。若实验中红光的波长为630
nm，双缝与屏幕的距离为1.00
m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5
mm，则双缝之间的距离为__________mm。
参考答案
1．C
【解析】
根据得，a光的间距大于b光，所以a光的波长大于b光的波长，根据c=λν知，a光的频率小于b光的频率。a光的折射率小于b光的折射率。
A．根据E=hν，可知b光的光子能量大，故A错误；
B．a光的折射率小，根据可知，a光在水中的传播速度大，故B错误；
C．若用b光照射某金属没有光电子逸出，因为a光的频率小于b光，所以a光照射该金属时也没有光电子逸出，故C正确；
D．若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的，因为b光的频率大于a光的频率，氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的光子能量小于核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的光子能量，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
根据
可知，减小干涉条纹间距的方法是减小l和λ，或者增加d；
A．频率小的光波波长大，则条纹间距变大，A不符合题意；
B．改用波长更长的光波会增加条纹间距，B不符合题意；
C．减小双缝间距d会增加条纹间距，C不符合题意；
D．减小双缝与光屏间距l可减小条纹间距，D符合题意。
故选D。
3．B
【解析】
薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，故从肥皂薄膜的观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹，由重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距变密，故B正确，ACD错误．
【点睛】
本题考查了薄膜干涉的原理和现象，抓住薄膜干涉的形成原因：前后两表面反射的光发生干涉，是考试的重点．
4．D
【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。故A错误。
B．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，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、间距相等的条纹，故B错误。
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，故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。故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
白光包含各种颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，与其他因素无关。
A.
传播速度不同，故A不符合题意；
B.
强度不同，故B不符合题意；
C.
振动方向不同，故C不符合题意；
D.
波长不同，故D符合题意。
故选D。
6．A
【解析】
A．用红光作为光源，当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹，当光程差为红光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹，则出现红黑相间的条纹，故A正确；
B．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，故B错误；
C．用紫光作为光源，出现紫黑相间的条纹，是等宽、等亮的条纹，故C错误；
D．红光波长大于蓝光的波长，根据条纹间距公式，红光条纹间距大于蓝光的条纹间距，故D错误；
故选A
7．ADE
【解析】
A．根据得，在d、l相同的条件下，Δx与λ成正比，甲光的条纹间距大，甲光的波长长，故A正确；
B．每种单色光在真空中的传播速率是相同的，都是3.0×108m/s，故B错误；
C．甲光的波长长，红光的波长比黄光的波长长，故C错误；
D．根据c=λv得，甲光的频率比乙光频率低，则甲光的折射率小，由
得若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故D正确；
E．根据
得乙光的临界角较小，两种单色光都从玻璃射入空气，逐渐增大入射角，乙光的折射光线最先消失，故E正确。
故选ADE。
8．CDE
【解析】
A.
由图可知，经过玻璃棱镜后a光的偏折程度比b光大，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，即，选项A错误；
B.
光的频率由光源决定，与介质无关，所以a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都不变，选项B错误；
C.
传播速度由介质决定，所以a光和b光在玻璃中传播时传播速度相同，因为，所以
，根据可知在玻璃种传播时a光的波长小于b光的波长，选项C正确；
D.
双缝干涉的条纹间距与波长成正比，所以在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光小，选项D正确；
E.
根据，可知a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则a光先发生全反射，选项E正确。
故选CDE。
9．ABC
【解析】
A．所有色光都能反射，反射角相同，则由图可知光束I是复色光；而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，因为厚玻璃平面镜的上下表面是平行的，根据光的可逆性，知两光束仍然平行射出，且光束Ⅱ、Ⅲ是单色光，故A正确；
B．一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等。所以由光路可逆可得出射光线平行。改变α角，光线Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ仍保持平行，故B正确；
C．由图知：光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ，根据折射定律可知光束Ⅱ的折射率大于光束Ⅲ，则光束Ⅱ的频率大于光束Ⅲ，光束Ⅱ的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光Ⅱ产生的条纹间距比光Ⅲ的小，故C正确；
D．在真空中，光束II的速度与光束III的速度都为3×108m/s；故D错误。
故选ABC。
10．BCD
【解析】
A．一束光由介质斜射向空气，界面上若发生全反射，只发生反射现象而没有折射现象，A正确，不符合题意；
B．作简谐运动的物体每次通过同一位置时都具有相同的加速度，而速度有两种方向，可能不同，B错误，符合题意；
C．根据麦克斯韦电磁场理论可知，在变化的电场周围才存在磁场，在变化的磁场周围才存在电场，C错误，符合题意；
D．横波在传播过程中，波峰上的质点只在自己的平衡位置附近振动，不向前移动，D错误，符合题意；
E．水面油膜呈现彩色条纹是光的于涉现象形成的，说明了光是一种波，E正确，不符合题意。
故选BCD。
11．后者
【解析】
一束白光经过棱镜后在屏上可看到彩色条纹，是由于七种色光的折射率不同而产生色散现象，白光照射下肥皂泡上也有彩色条纹，是属于光的干涉现象；
由干涉条纹间距的计算公式：，计算得出光的波长表达式为：，由图中可以求出条纹间距为：?，代入数据计算得出光的波长为：
【点睛】根据双缝干涉条纹间距公式求解波长的即可．
12．1.180
6.60×10－7滤光片、单缝
【解析】
分划板的读数与螺旋测微器读数一样，主尺读数为1mm，螺旋尺读数为18.0×0.01mm，1mm+18.0×0.01mm=1.180mm，由可求出波长
13．>
0.300
【解析】
解：红光的波长大于绿光的波长，由公式△x=，可知红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比，△x1＞△x2，
λ=630nm=6.3×10﹣7m，x=10.5mm=1.05×10﹣2m
由公式△x=得：d===3×10﹣4m=0.300mm
故答案为：＞，0.300
【点评】对于该题，要熟练的掌握七种颜色的光之间的频率关系和波长的关系，了解公式△x=个物理量的含义，会应用该公式进行相关的计算和定性的分析，解答问题时，要注意单位的换算．