人教版高中物理选修3-4课时作业 13-3、4 光的干涉　实验：用双缝干涉测量光的波长 Word版含解析

一、单选题(每小题6分，共36分)
1．在光的双缝干涉现象中，下列描述正确的是(　A　)
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较短的光
C．单色光双缝干涉条纹中，相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
D．在双缝干涉现象里，把入射光由波长长的光换成波长短的光，相邻两个亮条纹间距将变宽
解析：条纹间距与光的波长成正比，故偏离中央亮条纹最远的是波长较长的光，A项正确，B项错误．双缝干涉现象中，相邻亮条纹或暗条纹是等宽等间距的，C项错误．相邻两亮条纹间距将变窄，D项错误．
2．科技活动小组的同学们为给西昌邛海湿地公园增加梦幻夜景做了一个小实验，将两盏发不同颜色单色光的灯A、B安装在水面下同一深度，结果发现A灯照亮的水面区域较大，以下说法正确的是(　A　)
A．A光的折射率小于B光的折射率
B．在水中A光的传播速度小于B光的传播速度
C．用这两种光分别通过同一双缝干涉实验装置，A光条纹间距较小
D．若在双缝干涉实验中，同时用这两种光分别照亮其中一条缝，在屏上能得到明暗相间的彩色干涉条纹
解析：光从水下射向空气中，光在照亮区域的边缘发生全反射，在水面上看到A光照亮的水面面积较大，则A光的临界角大于B光的临界角，根据全反射公式sinC＝，可得A光的折射率小于B光的折射率，故A正确；根据公式v＝，折射率越大，在水中的传播速度越小，故在水中A光的传播速度大于B光的传播速度，B错误；因为A光的折射率小于B光的折射率，所以A光的波长大于B光的波长，C错误；由于两光的频率不同，不是相干光，不会出现干涉条纹，故D错误．
3．在杨氏双缝干涉实验中，如果(　B　)
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
D．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
解析：用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对．λ变小，Δx变小，C错．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错，选B.
4．如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法正确的是(　A　)
A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
解析：由题图可知，图乙中的条纹间距较大，由Δx＝λ可知λ乙>λ甲，故A正确．
5．物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是(　C　)
A．天线发出的两种无线电波必须一样强
B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉
C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
解析：天线发出的两种无线电波各自与另一天线发出的同一波长的电波发生干涉，故两种无线电波没关系，A项错误；两种无线电波传播的速度(光速)相同，由c＝λf知，波长不同，则频率不同，故两种无线电波不会发生干涉，B项错误；两种无线电波各自发生干涉，因此在空间的强弱分布稳定，天线连线的中垂线上都是加强点，故C项正确、D项错误．
6．在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则(　D　)
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置向上移
D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移
解析：本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光，由单缝S发出的光到达屏幕上P点下方某点光程差为零，故中央亮纹下移．
二、多选题(每小题8分，共32分)
7．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　BD　)
A．在距双缝的路程相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹
C．在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹
D．在距双缝的路程差为λ的点形成暗条纹
解析：在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)，k＝0,1,2,3，…这些点为减弱点，该处出现暗条纹．
8．关于光的干涉，下列说法正确的是(　AC　)
A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象
B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
C．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
D．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹
解析：两列波产生干涉现象时，频率必须相同，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A正确，B错．两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹(注意是半波长而不是波长)，故C正确，D错．
9．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是(　ABC　)
A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动
B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动
C．将单缝向双缝移动少许，其他不动
D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动
解析：由Δx＝λ知，改变双缝到光屏的距离l仍能得清晰条纹，只不过条纹间距变化，故A正确．单缝与双缝间的距离对干涉无影响，故C正确．滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故B正确．
10．双缝干涉的实验装置如图所示，双缝之间的距离是0.2 mm.关于该实验，下列说法正确的是(　AB　)
A．毛玻璃上的干涉条纹与双缝平行
B．将毛玻璃远离双缝，相邻两亮条纹中心的距离变大
C．改用间距为0.3 mm的双缝，相邻两亮条纹中心的距离变大
D．把红色滤光片换成绿色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离变大
解析：屏上的干涉条纹与双缝平行，A对；根据Δx＝λ可知B正确，C、D错误．
三、非选择题(共32分)
11．(12分)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>(选填“>”“＝”或“<”)Δx2.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0.300 mm.
解析：由公式Δx＝λ可知，Δx1>Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx＝ mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝，代入数据得d＝0.300 mm.
12．(20分)用双缝干涉测光的波长的实验装置如图a所示，已知单缝与双缝的距离L1＝60 mm，双缝与光屏的距离L2＝700 mm，单缝宽d1＝0.10 mm，双缝间距d2＝0.25 mm.
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的读数如图b所示，则对准第1条时读数x1＝2.190 mm，对准第4条时读数x2＝7.869 mm，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝1.893 mm.
(2)计算波长的公式λ＝Δx，求得的波长是676 nm(保留三位有效数字)．
解析：(1)对准第1条时读数x1＝(2＋0.01×19.0) mm＝2.190 mm，对准第4条时读数x2＝(7.5＋0.01×36.9) mm＝7.869 mm，相邻两条亮条纹间的距离
Δx＝＝1.893 mm.
(2)由条纹间距Δx＝可得，波长
λ＝＝6.76×10－7 m＝676 nm.