上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.1光的干涉 课时练（含解析）

4.1光的干涉
1．凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹，如图所示。这个现象是牛顿首先发现的， 这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃表面之间的空气膜引起的薄膜干涉造成的。从凸透镜中心向外，依次叫第1,2, 3,……级条纹。同一级亮（或暗）条纹对应的空气膜厚度相同，并且两个相邻的亮（或暗）条纹对应的
空气膜厚度差相同。理论和实验均表明：光从折射率小的介质射向折射率大的介质时，反射光与入射光相比，有一 个相位为π突变（相当于反射光比入射光多走了半个波长）。因而，某一级亮条纹对应的空气膜厚度应该满足:2d = (2k+1) /2，其中k=0，1，2……。根据以上信息，结合光的干涉规律，判断下列说法中，正确的是（ ）
A．凸透镜中心点应该是亮点
B．从凸透镜中心向外，圆环半径均匀増大
C．如果换一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的同一級条纹 半径变大
D．如果改用波长更短的单色光照射，观察到的同一級条紋半径变大
2．a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向空气，光路如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．在逐渐增大入射角α的过程中，a光先发生全反射
B．通过同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距比b光的大
C．在该介质中b光的传播速度大于a光的传播速度
D．在该介质中a光的波长小于b光的波长
3．下列说法正确的是
E．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象
A．用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的偏振现象
B．狭义相对论认为：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
C．电视机遥控器是利用紫外线脉冲信号来交换频道的
D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光变为红光，则条纹间距变宽
4．以下说法正确的是（ ）
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄
C．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域应交替变化
D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
E.LC回路中的振荡电流为零时，电容器极板间的场强最大
5．下列说法正确的是（ ） （填正确答案标号．选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．机械波的振幅与波源无关
B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短
D．利用紫外线可以进行电视机等电器的遥控
E.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个明条纹间距将变窄
6．一束平行光照射在双缝上，在缝后屏上得到干涉条纹，下列说法中正确的是（ ）
A．增大双缝到屏的距离，条纹间距变大
B．入射光波长变短，光强不变，条纹间距不变
C．入射光频率变化时条纹间距跟着变化
D．在水里做该实验，同样条件下的条纹间距会变化
7．下图为红光或紫光通过同样的双缝或同样的单缝后在光屏上呈现的图样，则
A．甲为红光通过双缝的图样
B．乙为红光通过单缝的图样
C．丙为紫光通过双缝的图样
D．丁为紫光通过单缝的图样
8．下列说法正确的是(　　)
A．水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的
B．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
C．当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率等于声源发出的频率
D．天然放射现象说明了原子核具有复杂结构
9．下列应用中是利用光的干涉原理的是 ( )
A．增透膜
B．偏振片
C．全息照相
D．在磨制各中镜面或其它精密光学平面时，检查镜面的平整度
E. 切割和焊接金属
10．关于光的干涉现象，下列说法正确的是
A．阳光下看到的彩色肥皂泡是光的干涉现象
B．在双缝干涉中，若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．分别用红光和紫光在同一装置上做双缝干涉实验，用紫光时得到的条纹间距更大
D．全息照相、相机镜头的增透膜都利用了光的干涉原理
11．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为，屏上点距双缝和的路程差为．则在这里出现的什么条纹？现改用波长为的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将如何变化？
12．在双缝干涉实验中，用频率的单色光照射双缝，若屏上点到双缝距离之差为，则点将出现什么条纹？若将整个装置放入折射率的介质中进行上述实验，则点又将出现什么条纹？
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？
14．如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与、距离之差为，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
已知A光在空气中的波长为；?
已知B光在某种介质中波长为，当B光从这种介质射向空气时，临界角为
参考答案
1．C
【解析】凸透镜中心点处的光对应的路程差为零，不是半波长的奇数倍，故不应该是亮点，选项A错误；因圆面是曲线而不是直线，则路程差不是均匀增加的，故从凸透镜中心向外，圆环半径不是均匀増大，而表现为越来越密集，选项B错误；换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知观察到的同一級圆环的半径变大，选项C正确；用波长更短的光照射，则出现亮条纹的这一厚度需向靠近中心，则圆环的半径变小，选项D错误；故选C．
点睛：此题是关于薄膜干涉问题，关键是理解牛顿环的形成原理；记住牛顿环的亮条纹分布规律；使牛顿环的曲率半径越小，出现亮条纹的这一厚度向中心偏移．
2．B
【解析】由图知b光的折射率大，临界角较小，则在逐渐增大入射角α的过程中， b光先发生全反射，A错误；折射率大的光波长短，根据可知条纹间距与波长成正比，a光的干涉条纹间距比b光的大,B正确；由公式 知折射率大的速度小，在该介质中b光的传播速度小于a光的传播速度，C错误；根据 可知在该介质中a光的波长小于b光的波长，D错误；
故选B.
点睛：此题关键是知道：折射程度大的折射率较大，频率较大，波长较小，临界角较小，在介质中的传播速度较小，发生干涉的条纹间距较小.
3．BDE
【解析】
试题分析：用标准平面检查光学平面的平整度是利用光的干涉现象，选项A错误，E正确；狭义相对论认为，在不同的惯性参考系中一切物理规律都是相同的，故B正确；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的．故C错误；光的双缝干涉实验中，根据可知，若仅将入射光由绿光变为红光，波长变长，则条纹间距变宽，故D正确；故选BDE．
考点：光的干涉；相对论初步；红外线和紫外线
4．ABE
【解析】
单摆在周期性外力作用下做受迫振动周期等于驱动力的周期；
根据干涉条纹间距公式△L=λ；
两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域与减弱区域不变；
检查平面的平整度是利用薄膜干涉；
LC回路中的振荡电流为零时，充电完毕，电容器极板间的电压最大，场强最大。
【详解】
A．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，与单摆的摆长无关，故A正确；
B．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，由于波长变小，故条纹间距变窄，故B正确；
C．两列波相叠加产生干涉现象，振动加强区域始终加强，减弱区域始终减弱，故C错误；
D．检查平面的平整度的原理是经过空气层的前后两面反射的光线在标准样板的下表面叠加发生薄膜干涉形成干涉条纹，故D错误；
E．LC回路中的振荡电流为零时，充电完毕，电容器极板间的电压最大，场强最大，故E正确。
故选ABE。
【点评】
本题考查的知识点比较杂，重点是掌握各种物理现象发生的原理即可顺利解决此类题目，单摆振动应分清是自由振动，还是受迫振动，掌握干涉的原理，及干涉条纹间距公式。
5．BCE
【解析】
机械波的振幅与波源有关，选项A错误；机械波的传播速度由介质本身的性质决定，与振源无关，选项B正确；一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，频率不变，则波长变短，选项C正确；利用红外线可以进行电视机等电器的遥控，选项D错误；在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，因紫光的波长较短，根据可知，相邻两个明条纹间距将变窄，选项E正确；故选BCE.
【考点】
机械波的传播；双缝干涉；光的传播
6．ACD
【解析】
根据公式，增大双缝到屏的距离，即L增大，则条纹间距增大，A正确；根据公式入射光波长变短，条纹间距减小，B错误；入射光频率变化，则入射光波长发生变化，则间距根据变化，C正确；因为在水里，入射光相比在空气中的波长发生变化，所以条纹间距变化，D正确
7．AD
【解析】
试题分析：因为干涉条纹是等间距的，衍射条纹中间宽两边窄，因此甲、乙是干涉条纹，根据公式可知间距越宽波长越大，故甲是红光，而乙是紫光；丙与丁是衍射条纹，波长越长，间距越大，故丁为紫光的，丙为红光的，故AD正确；
考点：考查了双缝干涉，单缝衍射
8．AD
【解析】
水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的，选项A正确； 比结合能越大，原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项B错误；根据多普勒效应可知，当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率大于声源发出的频率，选项C正确； 天然放射现象说明了原子核具有复杂结构，选项D正确；故选AD.
9．ACD
【解析】A、照相机镜头上的增透膜，是利用光的干涉原理，对反射光进行振动减弱，从而导致透射光增加，故A正确；
B、偏振片的基本原理是光的偏振，用的是横波的特点，故B错误；
C、激光全息照相技术拍摄可以记录光的强度、频率和相位，可以还原出立体照片，激光全息照相技术主要是利用激光的相干性特点，与光的干涉有关，故C正确；
D、用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉，故D正确；
E、切割和焊接金属与光的干涉无关，故E错误。
故选：ACD。
10．AD
【解析】肥皂泡上的彩色条纹是肥皂泡内外两个表面反射回的光发生干涉形成的，叫薄膜干涉，A正确；若入射光是白光，像屏上产生的条纹是彩色的干涉条纹，B错误；根据公式：，由于红色光的波长大于紫色光的波长，所以分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距大于相邻紫光干涉条纹间距，故C错误；照相机镜头表面的增透膜是利用了光的干涉原理，使反射光减弱，增加透射，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，D正确．
11．暗条纹，条纹间距变宽
【解析】
根据路程差
故路程差是半波长的奇数倍，是暗条纹
根据知，改用波长为的激光，则波长变大，条纹间距变宽．
12．暗，亮
【解析】
由得
即
故点出现暗条纹
放入的介质中，
由得
即
故点出现亮条纹
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．
14．暗条纹亮条纹
【解析】
已知P点与和的距离之差，由出现亮暗的条件可判断是亮条纹或暗条纹根据，，频率f相等，求出A光在空气中的波长对于B光，根据临界角公式求出折射率，再用同样的方法求出B光在空气中的波长再判断是亮条纹还是暗条纹．
【详解】
两缝到P的路程之差为：，
所以有：
由此可知，从和到P点的路程差是波长的倍，所以P点为暗条纹．
根据临界角与折射率的关系有：
得：
由此可知，B光在空气中波长为：
路程差和波长的关系为：
可见，用B光作光源，P点为亮条纹．
【点睛】
解决本题的关键掌握形成明条纹或暗条纹的条件、折射率与波长的关系等等知识，注意正确的计算，及路程差的概念．