上海市龙柏高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.1光的干涉 配套作业（含解析）

4.1光的干涉
1．在水面下同一深处有两个点光源P、Q，能发出不同颜色的光。当它们发光时，在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光，以下说法正确的是（ ）
A．P光的频率大于Q光
B．P光在真空中传播的波长大于Q光在真空中传播的波长
C．P光在水中的传播速度小于Q光
D．让P光和Q光通过同一双缝干涉装置，P光条纹间的距离小于Q光
2．下列说法中正确的是
A．水面漂浮的无色薄油膜在阳光照射下出现彩色条纹，这是光的干涉现象
B．若用X射线照射某金属板能发生光电效应，则用紫外线照射该金属板也一定能发生
C．在相同条件下，γ射线与可见光相比更容易产生明显的衍射现象
D．太阳光谱中有一些清晰的暗线，这说明太阳中缺少与这些暗线对应的元素
3．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．无法确定
4．在五彩缤纷的大自然中，我们常常会见到一些彩色光的现象，下列现象中不属于光的干涉的是( )
A．洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象
B．小孩儿吹出的肥皂泡在阳光照耀下出现的彩色现象
C．雨后天晴马路上油膜在阳光照耀下出现的彩色现象
D．实验室用双缝实验得到的彩色条纹
5．下列说法正确的是（ ）
A．全息照相主要是利用了光的偏振
B．增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的1／4
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衍射现象
D．爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:⑴狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。⑵光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同
6．将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是下图中的
A． B．
C． D．
7．下列说法正确的是（　　）
A．光纤通信，全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
B．一个单摆在海平面上的振动周期为T，那么将其放在高山之巅，其振动周期一定变小
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变小
D．X射线在磁场中能偏转，穿透能力强，可用来进行人体透视
8．温度较低的恒星，在天空中呈现（ ）
A．暗红色 B．黄色 C．白色 D．蓝色
9．下列说法正确的是（ ）
A．机械波的传播过程也是传递能量的过程
B．做简谐振动的物体，经过同一位置时，加速度大小一定相等，方向可能不同
C．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小
D．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
E.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用100 mm长的细线和小铁球
10．如图所示为半圆形的玻璃砖，C为AB的中点，OO’ 为过C点的AB面的垂线，a．b两束不同频率的单色可见细光束垂直AB变从空气射入玻璃砖，且两束光在AB面上入射点到C点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是
A．在半圆形的玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．a光的频率大于b光的频率
C．两种色光分别通过同一双缝干涉装置形成的干涉条纹，相邻明条纹的间距a光的较大
D．若a．b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
11．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？
12．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.
13．用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm，在距离双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm．
（1）求这种单色光的波长．
（2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则增透膜的厚度应取多少?
14．用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的距离为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，第1个亮条纹到第10个这条纹的中心间距为22.78mm．求（保留二位有效数字）
①这种单色光的波长λ；
②双缝到第10条亮条纹中心的路程差S．
参考答案
1．B
【解析】在水面下同一深处的两个点光源P、Q发出不同颜色的光，在水面上P光照亮的区域大于Q光照亮的区域，知P光发生全反射的临界角大，根据，知P光的折射率小，则P光的频率小，A错误；根据公式可知频率越小波长越长，故P光在真空中传播的波长大于Q的，B正确；根据知，P光的折射率小，则P光在水中的传播速度大，故C错误；因为P光的频率小，则波长长，根据知，P光产生的条纹间距大，故D错误．
2．A
【解析】水面漂浮的无色薄油膜在阳光照射下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，选项A正确；紫外线的频率小于X射线的频率，故根据光电效应的规律可知，若用X射线照射某金属板能发生光电效应，则用紫外线照射该金属板不一定能发生，选项B错误； γ射线的波长比可见光波长小得多，故在相同条件下，γ射线与可见光相比更不容易产生明显的衍射现象，选项C错误； 太阳光谱中有一些清晰的暗线，这说明太阳中含有与这些暗线对应的元素，选项D错误；故选A.
3．C
【解析】频率增大，则波长变小，根据双缝干涉条纹的间距公式知，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ABD错误，C正确。
点睛：根据双缝干涉条纹的间距公式判断条纹间距的变化，从而确定出第二条暗纹的位置。
4．A
【解析】洒水车喷出的水珠在阳光照耀下出现的彩色现象，这是光的色散现象，A正确；阳光下肥皂泡上出现的彩色条纹是由于肥皂泡的前后薄膜的反射光发生干涉形成的，是薄膜干涉，故B错误；马路上的油膜在阳光照射下呈现彩色，属于薄膜干涉，C错误 ；白光含有七种波长的光，发生干涉后条纹间距不同，故得到彩色条纹，D错误；
5．D
【解析】全息照相主要是利用了光的干涉，选项A错误； 增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的1／4，选项B错误； 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； 爱因斯坦关于狭义相对论的两个基本假设分别是:⑴狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。⑵光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同；选项D正确；故选D.
6．A
【解析】
将激光束照在如图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图象的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹．
A．该图与结论相符，选项A正确；
B．该图与结论不相符，选项B错误；
C．该图与结论不相符，选项C错误；
D．该图与结论不相符，选项D错误；
故选A．
7．C
【解析】全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，故A错误；单摆的周期公式，其放在某高山之巅，重力加速度变小，其振动周期一定大，故B错误；红光的波长比绿光的波长大，由可知用绿光代替红光照射单缝，将得到相邻条纹间距更小的干涉图样，C正确；X射线穿透力较强，但它不带电，不能在磁场中偏转，故D错误．
8．A
【解析】
恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝，故A正确，BCD错误；
故选A。
9．ACD
【解析】
A．机械波的传播过程也是传递能量的过程，故A正确；
B．做简谐振动的物体，经过同一位置时，位移相同，回复力相同，则加速度大小和方向一定相同，故B错误；
C．光的双缝干涉实验中，因紫光的波长比红光小，根据可知，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小，故C正确；
D．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，故D正确；
E．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应选用1000 mm长的细线和小铁球，故E错误。
故选ACD。
10．ACD
【解析】A、由图分析可知，玻璃砖对b束光的偏折角大于对a束光的偏折角，根据折射定律得知：玻璃砖对b束光的折射率大于对a束光的折射率，由得到，a光在玻璃砖中的速度大于b光的传播速度，A正确；
B、b光的折射率大，则b光的频率高，B错误；
C、干涉条纹的间距与波长成正比，a光的频率小，波长长，故相邻明条纹的间距a光的较大，C正确；
D、由公式分析得知，a光的折射率n小，则a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角，D正确；
故选：ACD．
11．（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．
12．
【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。
13．（1）3.9×10-7 m（2）7.5×10-8 m
【解析】
（1）条纹间距
因，解得，单色光的波长：
（2）因
那么光在增透膜中的波长
增透膜的厚度至少为：
14．①②
【解析】①根据可得
②双缝到第10条亮条纹中心的路程差