广州市白云中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：4.4光的干涉 同步练习（含解析）

4.4光的干涉
1．在阳光下，竖直放置的肥皂膜上呈现彩色条纹，可以观察到（　　）
A．竖直方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
B．竖直方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
C．水平方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
D．水平方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果
2．如图所示,在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则（
）
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置不变
C．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置略上移
D．仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹的位置略下移
3．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是
A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D．干涉条纹保持原来状态不变
4．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，在屏上观察到的条纹如图乙所示，他改变的条件可能是（
）
A．增大光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏间的距离
D．换用频率更高的单色光源
5．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，
下列说法正确的是
．
A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象
B．a光在玻璃中的传播速度比b在玻璃中的传播速度大
C．a光的频率比b光的频率大
D．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失
E.若让a、b二色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
6．分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx1和Δx2，则(　　)
A．Δx1＜Δx2
B．Δx1＞Δx2
C．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增大
D．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1不变
7．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是(　　)
A．O点是红光的亮条纹
B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方
D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
E.蓝光的第一条亮条纹在P点的下方
8．如图甲所示，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，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是(　　)
A．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
E.若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大
9．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是(　　)
A．a侧是红色光，b侧紫色光
B．在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长
C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率
D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率
E.在同种条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光
10．彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的．形成示意图如图所示，一束白光L由左侧射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后经过一次反射和两次折射后的其中两条出射光（a、b是单色光）．下列关于a光与b光的说法中正确的是__________
A．雨滴对a光的折射率大于对b光的折射率
B．a光在雨滴中的传播速度小于b光在雨滴中的传播速度
C．用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距大于b光条纹间距
D．a光、b光在雨滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长
E.若a光、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射
11．为了减少玻璃表面光的反射损失，在玻璃表面涂上一层折射率n=1.25的增透膜．设入射光在真空中的波长=700
nm，为使这种波长的反射光能最大限度地被减弱，所涂薄膜的最小厚度应是多少?
12．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=0.1mm，双缝到屏的距离l=6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如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？
13．Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉．电子显微镜下鳞片结构的示意图如图所示．一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射．设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t.
参考答案
1．C
【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，即不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果．
A．竖直方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论不相符，选项A错误；
B．竖直方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论不相符，选项B错误；
C．水平方向的条纹，是由于不同频率的光各自在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论相符，选项C正确；
D．水平方向的条纹，是由于相同频率的光在肥皂膜前后表面反射叠加的结果，与结论不相符，选项D错误；
故选C．
2．D
【解析】
在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差任等于0．SS1＜SS2，SS1+S1P=SS2+S2P那么S1P＞S2P，中央亮纹P的位置略向下移，ABC错误D正确．
3．D
【解析】
金属丝圈的转动，改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D项对．
4．BC
【解析】
根据知，双缝条纹间距增大，可能是双缝到光屏间的距离L变大，双缝之间的距离d减小，换用了波长更大的单色光源，即频率更小的单色光源。
A．增大光源到单缝的距离，与结论不相符，选项A错误；
B．减小双缝之间的距离，与结论相符，选项B正确；
C．增大双缝到光屏间的距离，与结论相符，选项C正确；
D．换用频率更高的单色光源，与结论不相符，选项D错误；
故选BC。
5．ACD
【解析】
玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象，故A正确；由题图知，两光射向空气时，玻璃对b光的偏折程度较大，因此a光的折射率较大，再依据，可知，a光在玻璃中的传播速度比b钮玻璃中的传播速度小，故B错误；玻璃对a光的偏折程度较大，a光的折射率较大，则a光的频率比b光的频率大，故C正确；因a光的折射率较大，由
知，a光的临界角较小，若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先达到全反射的条件，从而a光最先消失，故D正确；让a、b二色光通过一双缝干涉装置，因a光的折射率较大，那么其波长较短，根据干涉条纹间距公式，则b光形成的干涉条纹的间距最大，故E错误．所以ACD正确，BE错误．
6．BC
【解析】
由Δx＝λ可知相同，λ越大Δx越大；l、λ不变，d减小，Δx增大．
AB．因红光波长大于紫光，则Δx1＞Δx2，选项A错误，B正确；
CD．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增大，选项C正确，D错误；故选BC。
7．ACE
【解析】
AB．O点处波程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，故A正确，B错误；
CDE．根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ因为红光的波长大于绿光，蓝光的波长小于绿光，则红光的条纹间距大于绿光，蓝光的条纹的间距小于绿光，所用红光的第一条亮纹在P点的上方，紫光的第一条亮纹在P点的下方，故CE正确，D错误。
8．ACE
【解析】
AB．由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；
CD．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误；
E．若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变大，故E正确．
9．BCE
【解析】
A．红光的折射率小，所以偏折角小，故b侧为红色光，a侧为紫色光，选项Ａ错误；
B．红色光的波长比紫色光的波长长，即a侧光的波长小于b侧光的波长，选项Ｂ正确；
C．因为a光的偏折程度较大，则折射率较大，即三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率，选项Ｃ正确；
D．根据
可知，在三棱镜中a侧光的传播速率小于b侧光的传播速率，选项Ｄ错误；
E．根据
可知，在同种条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光，则E正确．
10．ABE
【解析】
A．从光的折射光路可知，a光折射率大，即，选项A对；
B．根据，折射率越大，介质中传播速度越小，即a光在水珠中传播速度小，选项B对；
C．折射率越大，频率越高，波长越短，即a光波长短，双缝干涉实验，波长越长条纹间距越宽，所以a光双缝干涉条纹间距窄，选项C错；
D．光在两种介质表面发生折射时，频率不变，从空气进入水珠，传播速度变小，所以波长变小，选项D错；
E．光线从介质到空气，发生全反射的临界角，即a光全反射的临界角小，当b光能够发生全反射时，已经超过了a光的临界角，a光也一定能够发生全反射，选项E对．
11．140
nm
【解析】
为了使玻璃表面的反射光最大限度地被减弱，要求在玻璃表面所涂的增透膜的厚度，恰好满足从薄膜前后两个表面反射的光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，其最小厚度应为光在薄膜中波长的．
设该光在真空中的波长为，频率为，则
n=
λ=m=5.6×10–7
m
增透膜的最小厚度
d=λ=1.4×10–7
m=140
nm
12．（1）氦氖激光器发出的红光波长λ是6.3×10﹣7m；
（2）屏上的明条纹间距是2.85×10﹣2m．
【解析】试题分析：根据△x=λ，可得红光的波长．进入水中，红光的波长发生改变，则明条纹的间距发生变化．
解：（1）根据△x=λ，解得红光的波长为：
λ=△x=×3.8×10﹣2m=6.3×10﹣7m．
（2）因为v=，所以λ=
则红光进入水中的波长为：λ′===
所以△x=λ′==2.85×10﹣2m
故屏上的明条纹间距是2.85×10﹣2m．
答：（1）氦氖激光器发出的红光波长λ是6.3×10﹣7m；
（2）屏上的明条纹间距是2.85×10﹣2m．
【点评】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△x=λ的应用．
13．
【解析】试题分析：设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有：2分
根据折射率定义式可知，光在鳞片中传播的速度为v＝2分
由图中几何关系可知，光从a到b的过程中，在鳞片中通过的路程为：s1＝2分
在空气中通过的路程为：s2＝1分
所以光从a到b所需的时间为：t＝＋2分
联立以上各式解得：t＝3分
考点：光的折射、全反射。
视频
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