4.3 光的干涉课后练习 word版含答案

光的干涉课后练习
一、单选题
1.下列说法不正确的是（?? ）
A.?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干涉
B.?玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C.?光的偏振现象证实了光是横波。
D.?不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
2.a、b两束可见单色光，分别沿半径方向射向圆柱形的玻璃砖，其出射光线都是由圆心O沿OP方向射出，如图所示，则下列说法中正确的是（ ???）
A.?a光在玻璃中的折射率较大?????????????????????????????????? B.?b光在玻璃中的波长较a光长
C.?一束a光与一束b光能发生干涉????????????????????????????D.?同样的入射角下，b光的偏折角大
3.下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法不正确的是(?? )
A.?图甲:由a、b两种光通过玻璃砖的折射情况,可知a、b光通过同一双缝干涉实验装置时,a光相邻干涉条纹间距小于b光相邻干涉条纹间距
B.?图乙:各种电磁波都是横波,电磁波和机械波都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象及多普勒效应
C.?图丙: 一群氢原子跃迁,发出波长为λ1、λ2、λ3的三条谱线,它们的波长关系是λ1+λ2=λ3
D.?图丁:图中强黄光和弱黄光曲线交于U轴同一点,说明发生光电效应时最大初动能与光的强度无关
4.有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品能使被照物品产生的热效应大大降低，从而被广泛应用。这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜（如氟化镁），该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示红外线在真空中的波长，n表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的厚度最小应为（不计半波损失）（?? ）
A.?λ2n????????????????????????????????????????B.?λ4????????????????????????????????????????C.?λ4n???????????????????????????????????????D.?λ2
5.在一束单色光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，在光屏上得到如下四幅图样，关于光屏前传播方向上放置的装置，以下说法正确的是(?? )
A.?甲是单缝、乙是双缝???????????????????????????????????????????B.?乙是双缝、丙是小圆孔
C.?丁是小圆孔、甲是双缝???????????????????????????????????????D.?丙是小圆孔、丁是小圆板
6.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是(? ?)
A.?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偏振现象
B.?用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C.?在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D.?光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
7.在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这两种现象（ ??）
A.?都是光的衍射现象?????????????????????????????????????????????? B.?都是光的干涉现象
C.?前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象????????D.?前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象
8.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，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是（_______）
A.?减小光源到单缝的距离???????????????????????????????????????B.?减小双缝之间的距离
C.?减小双缝到光屏之间的距离????????????????????????????????D.?换用频率更高的单色光源
9.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
10.如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(?? )
A.?红黄蓝紫???????????????????????????B.?红紫蓝黄???????????????????????????C.?蓝紫红黄???????????????????????????D.?蓝黄红紫
11.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射,否则将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜,他选用的薄膜材料的折射率n＝1.5,所要消除的紫外线的频率ν＝8.1×1014Hz ,那么他设计的这种增反膜的厚度至少是（?? ）
A.?9.25×10?8m?????????????????B.?1.85×10?7m?????????????????C.?1.24×10?7m?????????????????D.?6.18×10?8m
12.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地 应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一 层折射率为n的薄膜，这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以 λ 表示此红外线 在真空中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为（?? ）
A.?λ /4???????????????????????????????B.?λ /2???????????????????????????????C.?λ /（4n）???????????????????????????????D.?λ /（2n）
13.明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（?? ）
A.若增大入射角i，则b光最先消失??????????????????????????
B.?在该三棱镜中a光波速小于b光
C.?若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽??????????
D.?若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高
14.关于光的干涉现象，下列说法正确的是（?? ）
A.?波峰与波峰叠加处将出现亮条纹，波谷与波谷叠加处将出现暗条纹
B.?双缝干涉实验中光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置将出现亮纹
C.?把双缝干涉实验中入射光由黄光换成紫光，相邻两明条纹间距离变宽
D.?薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度处处相等
15.在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（?? ）
A.?2.06×10﹣7m?????????????????B.?2.06×10﹣4m?????????????????C.?1.68×10﹣4m?????????????????D.?1.68×10﹣3m
二、填空题
16.在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．
17.在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是________．
18.如图所示时双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹，则：
①减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离将________；
②增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离将________；
③将绿光换为红光，干涉条纹间的距离将________．
（填“增大”、“不变”或“减小”）
三、综合题
19.在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则：
（1）此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？
（2）假如把整个装置放入折射率为 43 的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？
20.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).
（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜. 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.
（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.
21.根据所学知识完成题目：
（1）肥皂泡在太阳光照射下呈现的彩色是________现象；露珠在太阳光照射下呈现的彩色是________现象；通过狭缝看太阳光时呈现的彩色是________现象．
（2）要使光产生明显的衍射，条件是________．
（3）当狭缝的宽度很小并保持一定时，分别用红光和紫光照射狭缝，看到的衍射条纹的主要区别是________．
（4）如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P和Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片P或Q，可以看到透射光的强度会发生变化，这是光的偏振现象，这个实验表明________．
答案解析
一、单选题
1. B
A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，A不符合题意；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，B错误，符合题意；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，C不符合题意；
D、可以通过迈克尔孙?莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，D不符合题意；
故答案为：B。
2. C
根据光路的可逆性，由图可知光从底面射入时,入射角相同,而a的折射角大于b的折射射角,由折射定律可知：n=sinisinr可知，故a的折射率小于b的折射率；故A错误。
因折射率越大，光的频率越大，知a的频率小于b的频率，由λ=vf知，a的波长大于b光的波长，B错误；
列波发生干涉的条件是:频率相同、振动方向相同、相遇点相位差恒定 ，a、b频率不相同，故C错误；
因b光的折射率较大，故同样的入射角下，b光的偏折角大。故D正确。
故答案为C。
3. C
在界面处光线a发生全反射，而b没有发生全反射，由发生全反射的条件可知，a的折射率大于b的折射率。根据折射率和波长的关系知，a的波长小，b的波长大。a、b通过同一双缝干涉实验装置时，由干涉条纹的宽度 d=?x=Ldλ得，a光相邻干涉条纹间距小于b光相邻间距。故A正确。
电磁波能发生偏振现象，可见电磁波是横波。电磁波和机械波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象以及多普勒效应。故B正确。
由图可知， λ1、λ2、λ3 分别对应n=3->n=2,n=2->n=1和n=3->n=1跃迁发射的光子，设它们对应的能量分别是E1、E2、E3?，根据玻尔理论可知，E1+E2=E3,又光子的能量和波长的关系是： E=?cλ,故有 1λ1+1λ2=1λ3 ， 故C错误。
图丁中强黄光和弱黄光图像交于x轴同一点，说明强黄光和弱黄光对应的遏止电压是相等的，可知发生光电效应时最大初动能与光的强度无关。故D正确。
故答案为：C
4. B
因为薄膜的厚度为波长的1/4，增透膜两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，故： λ2 （2n+1）=2d （其中n=0、1、2、3、…）解得：d=（2n+1） λ4 （其中n=0、1、2、3、…），故厚度d的最小值为 λ4 ，ACD不符合题意，B符合题意。
故答案为：B
5. D
根据衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小；后者明暗条纹宽度相等，可知甲图是双缝干涉条纹，乙图是单缝衍射条纹；根据小孔衍射与泊松亮斑的区别可知，小圆孔做衍射的图样是中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，可知丙是小孔衍射，丁是小圆板衍射图样。所以只有D是正确的。
故答案为：D
6. D
检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，A不符合题意；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，B不符合题意；光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射，C不符合题意；增透膜是利用光的干涉现象，D符合题意；
故答案为：D。
7. C
在太阳光照射下，肥皂泡的表面会出现彩色条纹,这是薄膜干涉现象；通过两支并在一起的铅笔狭缝去观察发光的日光灯，也会看到彩色条纹，这是单缝衍射现象．
故答案为：C
8. B
通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝ ldλ ，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，C、D不符合题意；B符合题意；与光源到单缝的距离无关，A不符合题意。
故答案为：B
9. D
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．
故答案为：D
10. B
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，AC两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距 Δx=Ldλ 可以知道波长 λ 越大， Δx 越大，A是红光，C是蓝光．
单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，BD是单缝衍射图样，B为紫光的单缝衍射图样，D为黄光单缝衍射图样．故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．
所以B符合题意的，ACD不符合题意。
故答案为：B
11. C
为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d=Nλ′(N=1,2,…)。因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的1/2。紫外线在真空中的波长是λ=c/v=3.7×10?7?m，
在膜中的波长是λ′=λ/n=2.47×10?7?m，故膜的厚度至少是1.24×10?7?m，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C.
12. C
增透膜的原理是利用薄膜干涉，使入射光在薄膜前后表面的反射光发生干涉时恰好能够形成峰谷叠加．满足这一效果的条件是薄膜前后表面反射光的光程差是光在薄膜中传播时半波长的奇数倍．即 λ膜2(2k+1)=2d膜 其中（k=0、1、2、3…）根据题中“折射率为n的薄膜”和“λ表示此红外线?在真空中的波长”运用折射率定义可知： n=λλ膜 ；则可知 d膜=λ4n(2k+1) 其中（k=0、1、2、3…），当k=0时，厚度最小为 λ4n ．故ABD不符合题意，C符合题意
故答案为：C
13. C
A、根据折射率定义公式 n=sinisinr ，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb ， 若增大入射角i ， 在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，A不符合题意。
B、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即na＜nb ， 根据 v=cn 分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，B不符合题意.
C、a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a光条纹间距大于b光条纹间距，C符合题意。
D、光线a的折射率较小，频率较低；根据 E=?ν ，则a光光子能量较小，则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小，根据qUc=Ekm ， 则a光的遏止电压低，D不符合题意。
故答案为：C。
14. B
解：A、在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现亮条纹，故A错误；
B、光屏上距两狭缝的路程差为波长的整数倍时出现亮纹，故B正确；
C、把入射光由黄光换成紫光，紫光的波长小于黄光，根据△x= ld λ知△x减小，故C错误；
D、从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，当光程差△x=nλ+ 12 λ出现暗条纹，若薄膜的厚度处处相等，则各处光程差相等，若是亮的则都是亮的若是暗的则都是暗的，不会出现明暗相间的条纹，故D错误．
故选：B．
15. C
解：根据双缝干涉实验条纹间距公式有：△x= Ld λ，
有：d= L?λ△x = 1×589×10?90.0035 =1.68×10﹣4m，故C正确，ABD错误．
故选：C．
二、填空题
16. 光源；滤光片；an?1；毫米刻度尺；Δx=Ldλ
在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源和滤光片的中心均位于遮光筒的中心轴线上；并使单缝和双缝竖直并且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时（如图所示），将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3…条明纹，最终与明纹n中心对齐，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离 Δx=an?1 ，刻度尺量得双缝到屏的距离L，然后由 Δx=Ldλ 计算出发生干涉的光波波长。
17. 5×1014
当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到Q处的路程差是9×10-7m，则有： λ=23×9×10?7m=6×10?7m
由 γ＝cλ ，解得： γ=3×1086×10?7Hz=5×1014Hz
18.增大；增大；增大
解：①、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大．②、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，增大双缝到屏的距离，即L增大，干涉条纹间距增大．③、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间距增大．
故答案为：①增大；②增大；③增大．
三、综合题
19. （1）解：根据题意计算相邻明条纹的间距 Δx=7.5×10?35m=1.5×10?3m
又因为 Δx=Ldλ
解得红光在真空中的波长 λ=d?ΔxL=0.5×10?3×1.5×10?31m=7.5×10?7m
红光的频率 f=cλ=3×1087.5×10?7Hz=4×1014Hz
（2）解：红光在水中传播的速度 v=cn
在水中的波长 λ′=vf=cnf=λn=7.5×10?743m=5.625×10?7m
则屏上相邻明条纹的间距 Δx′=Ldλ′=10.5×10?3×5.625×10?7m=1.125×10?3m
（1）结合双缝干涉公式Δx=Ldλ求解波长，结合波长和光速求解光的频率即可；
（2）同理，结合光的介质中的波速求解波长，利用公式Δx=Ldλ求解条纹间距。
20. （1）解：①根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S′ ． ②连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点S′ ， 并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达的光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点S′ ， 即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端．故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示．
（2）解：从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式△x= Ld λ因为d=2a，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离△x= L2a λ．
对于单面镜干涉，结合光程差求解光的干涉条纹周期表达式，结合求解即可。
21. （1）干涉；光的色散；光的衍射
（2）障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象
（3）红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远
（4）光是一种横波．
解：（1）肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的彩色条纹；而瀑布在阳光下呈现的彩虹，是光的折射色散现象，对于通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，故A正确，BCD错误．
故选：A；（2）光波发生明显的衍射现象的条件是：当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小．所以光看做直进的条件是障碍物或孔的尺寸远大于光的波长；（3）根据干涉条纹公式△x= Ld λ，可知：波长越长的，中间条纹较宽，且条纹间距也越大；
可知，当发生光的衍射时，则波长越长的，衍射条纹越宽，
因此红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远；（4）纵波振子是沿传播方向震动的，所以它可以通过那个纸板上的眼，也就不能偏振了．而横波振子是沿与传播方向垂直的方向震动的，而且振子的平衡位置不变，当波传到纸板处，这里的振子无法震动，部分波就无法传过去了，即发生了“偏振”现象，
故答案为：（1）干涉，光的色散，光的衍射；（2）障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象；（3）红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远；（4）光是一种横波．
（1）干涉现象是频率相同的两列光相遇时发生干涉现象，发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，因折射率的不同，导致偏折程度不一，从而出现折射色散现象．由波长越长，则衍射条纹越宽，从而即可求解；（4）光的偏振现象已经被光的波动理论成功解释，产生偏振的原因是光矢量E与波的传播方向垂直，所以，偏振现象说明光是一种横波．