2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 5.1光的干涉 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
5.1光的干涉 跟踪训练（解析版）
1．下列说法正确的是（　　）
A．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的
B．光在介质中传播的速度与光的频率无关
C．在双缝干涉实验中，用紫光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距
D．机械波可以在真空中传播
2．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间距离为，双缝到光屏的距离为，调整实验装置使光屏上见到清晰的干涉条纹。关于该干涉条纹及改变条件后其变化情况，下列叙述中正确的是（　　）
A．屏上所有暗线都是从双缝中出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的
B．若将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
C．若只减小双缝间距，屏上两相邻明条纹间距离变小
D．若只改用频率较大的单色光，屏上两相邻明条纹间距离变大
3．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，以下说确的是（　　）
A．P光的频率大于Q光
B．P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长
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
4．把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示。这时可以看到明暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是（　　）
A．干涉条纹是光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果
B．干涉条纹中的暗条纹是上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C．将上玻璃板平行上移，条纹逆向劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
5．如图所示，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。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环。下列说法正确的是（　　）
A．圆环状条纹是由于凸透镜上、下表面的反射光发生干涉形成的
B．圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏
C．如果改用一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环状条纹半径将变小
D．如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环状条纹半径将变大
6．一个透明均匀玻璃圆柱的横截面如图所示，一束由a、b两种单色光组成的复色光从A点射入，分成两束分别从B、C射出，则下列说法正确的是（　　）
A．a光的折射率大于b光的折射率
B．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C．b光射出玻璃时可能会发生全反射
D．a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距较大
7．光学知识在科学技术、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反射
B．抽制高强度纤维细丝，可用激光监控其粗细，是利用了光的偏振
C．利用光导纤维传送图象，是利用光的全反射现象
D．照相机的镜头表面镀有一层膜，使照相效果更好，是利用了光的衍射
8．甲图为用干涉法检查平面平整程度装置，乙图为俯视装置看到的薄膜干涉条纹，下列说法正确的是（　　）
A．利用了标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光形成的薄膜干涉图样
B．条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凹下的
C．条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是凸起的
D．若仅增加板间薄片的厚度，干涉条纹将变稀疏
9．如图所示，一束复色光经平行玻璃砖后分成a、b、c三种单色光。下列说法正确的是（　　）
A．c光的折射率最大
B．c光在玻璃砖中的波长最大，速度也最大
C．三种单色光从水中射向水面发生全反射时，c光的临界角最大
D．在相同条件下做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹的中心间距最大
10．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离增大
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
11．如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线，则（　　）
A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．在真空中，a光的波长小于b光的波长
C．分别用a、b光在同一个双缝干涉装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
D．若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失
12．如图所示为用相机拍摄的夏日荷塘一景，已知水的折射率为n，以下说法正确的是（　　）
A．用相机拍摄水中的鱼，可通过镜头表面的增透膜减弱水面的反射光影响
B．在水中的鱼看来，岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，圆锥的顶角
C．太阳光进入水中前后频率保持不变
D．用激光枪射击水中的鱼，为了提高命中率，在射击时应瞄准看到的鱼
13．易错辨析
（1）托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波；（____）
（2）在双缝干涉实验中，中央亮纹的宽度最大；（____）
（3）在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的；（____）
（4）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；（____）
（5）只有频率相同的两列光波才能产生干涉；（____）
（6）干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果。（____）
14．薄膜干涉
（1）薄膜干涉中的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面______的光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的______、恒定的相位差及振动方向；
（2）薄膜干涉的原理
光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的______不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现______条纹；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现______条纹。
15．干涉图样中条纹间距的计算：在双缝间的距离d和双缝到光屏间的距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δx（相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离）跟光的波长λ成______，即Δx=______。
16．干涉条纹和光的波长之间的关系：
（1）亮条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的______；
（2）暗条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半个波长的______。
17．用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为0.1cm，双缝挡板与光屏间的距离为205cm，第1条亮线与第5条亮线中心间距为0.5cm。求橙色光的波长和频率。
18．同一实验装置，用不同的色光来做双缝干涉实验，所产生的干涉条纹是不同的。如图是由三种色光产生的干涉条纹，请比较它们有什么异同，并说明原因。谈谈你的认识，并与同学讨论交流。
19．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距是多少?
20．如下图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮纹，已知从S1和S2发来的两束相干光到Q处的路程差是9×10-7m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗纹到两双缝的路程差为多少？
参考答案
1．A
【详解】
A．油膜呈现彩色图样是光的干涉现象，由膜的前后表面反射光线，进行相互叠加而出现的薄膜干涉现象，故A正确；
B．光在介质中传播的速度与光的频率有关，故B错误；
C．根据
可知，由于紫光的波长比黄光的波长短，干涉条纹的间距将减小，故C错误；
D．机械波的传播需要介质；不能在真空中传播，故D错误；
故选A。
2．B
【详解】
A．从双缝中出来的两列光波的波谷与波峰叠加形成暗线，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知将光屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式
可知，若只减小双缝间距d，屏上两相邻明条纹间距离变大，故C错误；
D．频率变大，波长变短，根据间距公式可知条纹间距变短，故D错误；
故选B。
3．B
【详解】
A．在水面上看到P光照亮的水面区域大于Q光，证明此时P光全反射的临界角大于Q光，由全反射临界角公式
说明P光的折射率小于Q光，所以P光的频率小于Q光，故A错误；
B．由题可知，P光的折射率小于Q光，那么P光在水中的传播速度大于Q光，所以P光在水中传播的波长大于Q光在水中传播的波长，故B正确；
C．由光在介质中的传播速度可知
P光的折射率小于Q光，P光在水中的传播速度大于Q光，故C错误；
D．双缝干涉相邻等宽条纹间距
P光的波长大于Q光的波长，所以P光条纹间的距离大于Q光，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】
A．是由于光在空气薄膜上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，条纹间距都相等，故A正确；
B．条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波峰叠加的结果，故B错误；
C．条纹的位置与空气劈尖膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气劈尖膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C错误；
D．薄膜干涉条纹时，眼睛应从入射光的同一侧，故D错误。
故选A。
5．D
【详解】
A．当光垂直照射到凸透镜上时，光的传播方向不变，而当光从玻璃射入空气时一部分光发生反射，另一部分光透射进入空气，当该部分光从空气进入下面的平面玻璃时又有一部分光发生反射，这样两列反射光是相干光，它们在凸透镜的下表面相遇，当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹，故出现亮暗相间的圆环状干涉条纹，A错误；
B．圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越密集，B错误；
C．若换一个曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，C错误；
D．如果改用波长更长的单色光照射而其它条件保持不变，则观察到的圆环状条纹间距变大，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．由题图知b光的折射角较小，根据折射定律，知b光的折射率较大，故A错误；
B．根据
可知，b光的传播速度较小，故B错误；
C．由题图知，若b光射出玻璃时会发生全反射，由几何知识知b光射入玻璃时的折射角为临界角C，则入射角为，显然这不可能会发生，故b光射出玻璃时不可能会发生全反射，故C错误；
D．对于同一种介质，b光的折射率较大，说明b光的波长较短。根据条纹间距公式
可知，a、b两种单色光分别通过同一个双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距较大，b光的干涉条纹间距较小，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．检查光学平面的平整程度是利用标准平面样板与检查平面所围成的空气薄膜两面的反射光进行叠加，而形成光的薄膜干涉现象，故A错误；
B．激光束越过细丝时产生的衍射条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同。观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，故B错误；
C．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的现象，故C正确；
D．光学镜头上的增透膜是利用增透膜前后表面反射的光发生干涉现象减弱反射光的，故D错误；
故选C。
8．AC
【详解】
A．薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的反射光干涉产生的，故图乙的条纹是标准样板的下表面和被检查平面的上表面反射光干涉形成的，A正确；
BC．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜厚度相同，如果干涉条纹向空气膜较薄的一侧弯曲，则该处是凹的；如果干涉条纹向空气膜较厚的一侧弯曲，则该处是凸起的，B错误，C正确。
D．由
可知，仅增加薄片的厚度即增大，将减小，即干涉条纹将密集，D错误。
故选AC。
9．AD
【详解】
AB．如图所示
可知光线c偏折程度最大，折射率最大，由
，
可知，光线c在玻璃砖中传播速度最小，波长最短，A正确，B错误；
C．由
可知，三种单色光从水中射向水面发生全反射时，c光的临界角最小，C错误；
D．光线a波长最长，由
可知，在相同条件下做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹的中心间距最大，D正确。
故选AD。
10．ACD
【详解】
A．取下滤光片，不同的色光干涉条纹叠加，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故A正确；
B．若单缝向右平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮条纹中心的距离不变，故B错误；
C．根据知，将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小，故C正确；
D．若将滤光片由红色换成绿色，单色光的波长减小，根据知，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小，故D正确。
故选ACD。
11．BD
【详解】
A．由图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，所以a光的折射率大于b光的折射率，由公式
因此在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故A错误；
B．a光的折射率大于b光的折射率，a光的频率大于b光的频率，根据公式
因此a光的波长小于b光的波长，故B正确；
C．双缝干涉相邻的条纹间距
a光的波长小于b光的波长，所以a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故C错误；
D．a光的折射率大于b光的折射率，由全反射的临界角公式
a光的临界角小于b光的临界角，所以a光首先消失，故D正确。
故选BD。
12．CD
【详解】
A．用相机拍摄水中的鱼，可通过镜头表面的增透膜减弱玻璃表面的反射光影响，而不是水面反射光的影响，故A错误；
B．从空气折射进入鱼眼，鱼眼认为光是直线传播的，所以岸上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。如图
水面上远处的景物反射的阳光折射进入水中，若入射角等于，根据折射定律得
可知此时折射角最大，最大的折射角
所以在水中的鱼看来，岸上的景物都出现在一个倒立的圆锥里，圆锥的顶角
故B错误。
C．光从一种介质进入另一种介质，频率不变。所以太阳光进入水中前后频率保持不变，故C正确；
D．只要是光，从一种介质进入另一种介质都要发生折射，所以用激光枪射击水中的鱼，为了提高命中率，在射击时应瞄准看到的鱼，故D正确。
故选CD。
13．正确 错误 正确 正确 错误 正确
【详解】
（1）[1]托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波，故正确。
（2）[2]在双缝干涉实验中，条纹宽度相等，故错误。
（3）[3]在双缝干涉实验中，光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的，故正确。
（4）[4]由可知，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光，故正确。
（5）[5]只有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列光波才能产生干涉，故错误。
（6）[6]干涉条纹的产生是光在液膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果，故正确。
14．反射 频率 路程差 亮 暗
【详解】
略
15．正比
【详解】
[1][2]单色光产生的干涉条纹间距Δx跟光的波长λ成正比，即Δx=。
16．偶数倍 奇数倍
【详解】
略
17．6.1×10-7m ；
【详解】
我们可以通过第1条纹和第5条纹的距离可求得相邻条纹的间距，再通过双缝干涉条纹间距的公式即可得到光的波长，然后通过波长与频率的关系可求得频率。已知l=205cm，d=0.1cm，△y=cm
18．见解析
【详解】
不同点：根据图可知，对于单色光，不同的波长的光，在双缝干涉时得到的条纹间距不同，由于
可知红光的条纹间距大于蓝光，白光是复色光，其中不同的波长的单色光条纹之间的距离不同，所以白光呈现彩色条纹。
相同点：都会出现明暗相同的条纹。
19．
【详解】
根据双缝干涉实验条纹间距公式有
有
20．3.3×1014Hz ，1.35×10-6 m
【详解】
选第一条亮纹到双缝的路程差应等于光波的波长，故可知该单色光的波长λ＝9×10－7 m.
由波长、波速和频率的关系可知该单色光的频率
f＝＝Hz＝3.3×1014 Hz.
第一条暗纹到双缝的路程差等于，第二条暗纹到双缝的路程差等于λ，即1.35×10－6 m.