2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 5.1光的干涉 课时练（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 课时练（解析版）
1．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为（　　）
A． B．
C． D．
2．以下光源可作为相干光源的是（　　）
A．两个相同亮度的烛焰 B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡 D．出自一个点光源的两束光
3．教室内两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为（　　）
A．两盏灯亮度不同
B．灯光的波长太短
C．两灯光的振动频率不同
D．电灯发出的光不稳定
4．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
5．小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜，都有彩色花纹。这是由于下列哪种原因形成的（　　）
A．光的偏振 B．光的干涉 C．光的折射 D．光的衍射
6．一半球形玻璃砖，C点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，C为垂足，如图所示。与直线OO′平行且到直线OO′距离相等的a、b两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是（　　）
A．真空中单个a光光子的能量大于b光光子的能量
B．a光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光
D．若用a、b分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距a光小于b光
7．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
8．一半球形玻璃砖，点为其球心，直线OO′与玻璃砖上表面垂直，为垂足，如图所示，与直线平行且到直线距离相等的、两条不同频率的细光束从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的点，以下判断正确的是（　　）
A．光折射率大于光折射率
B．光从空气射入玻璃砖后速度变小，频率变小，波长变长
C．若光、光从同一介质射入真空，光发生全反射的临界角大于b光
D．若用、分别在空气中做双缝干涉实验，同等条件下，光屏上得到的相邻两条干涉条纹的间距光小于光
9．图1用单色光照射透明标准板，来检查b的上表面的平直情况，观察到的现象如图2所示，则以下说法正确的是（　　）
A．图2的图样是由于光从a的上表面和b的下表面反射后干涉的结果
B．图2的图样是由于光从a的上表面和b的上表面反射后干涉的结果
C．图2的图样说明b的上表面某处向上凸起
D．图2的图样说明b的上表面某处向下凹陷
10．如图所示是研究光的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝，，经过，的两束光到达屏上时会产生干涉条纹。已知屏上的P点到两狭缝和的距离相等。如果入射光的波长为，把P处的亮条纹记作0号条纹，由P向上数，与0号亮条纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则处的亮纹恰好是3号亮纹。当入射光的波长时，则处为（　　）
A．4号亮纹 B．4号暗纹 C．6号亮纹 D．6号暗纹
11．小朋友在公园玩耍时，用吸管分别蘸取水和肥皂液吹泡泡，用肥皂液能吹出一个更大的肥皂泡，对肥皂泡的观察和研究正确的是（　　）
A．肥皂泡呈现的彩色条纹是光的衍射现象
B．肥皂泡呈现的彩色条纹之间是不等间距的
C．肥皂泡呈现的彩色条纹沿竖直方向平行分布
D．肥皂泡内的气体压强比外部气体的压强小
12．利用图中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是（　　）
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
13．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，构成空气尖劈，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．干涉条纹的产生是由于光在空气尖劈膜的上下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由于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，条纹向着劈尖移动
D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧
14．在光的本性研究中，下列实验现象和原理的说法正确的是（　　）
A．图1是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图2是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值（入射角）后不会再有光线从面射出
C．图3是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板（双缝）间的距离L，相邻两条亮条纹间距离将减小
D．图4是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是不平整的
15．如图所示，一细光束沿半径方向射入一块半圆柱形玻璃砖，经底面折射后射出、两束光线，则（　　）
A．光的频率大于光的频率
B．在玻璃砖中，光的传播速度大于光的传播速度
C．玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率
D．通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距光小于光
16．在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法。A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气膜。现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t2时，亮度再一次回到最亮。
（1）在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的；
（2）温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少。
17．如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，双缝间距为d=2 mm，光屏到双缝的距离为l=1 m，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为5.4×10-6 m，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验。（光在真空中的速度c=3×108 m/s）
（1）若该单色光在某介质中传播时的波长为3.6×10-7 m，波速为2×108 m/s，则P点是亮条纹还是暗条纹；
（2）相邻两亮条纹的中心间距为多大。
18．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与绿光的干涉条纹间距哪个更大?若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，双缝之间的距离有多大?
19．用白光做双缝干涉实验时，多数亮纹都是彩色的，为什么中间的一条亮条纹是白色的?
20．如图所示，一铁丝环中有肥皂液膜，当日光照射肥皂液膜时会出现彩色条纹。请分析原因。
参考答案
1．B
【详解】
由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确。
故选B。
2．D
【详解】
ABC．从不同光源发出的光频率不一定相同，相位差也不恒定，所以不能作为相干光源。故ABC错误；
D．相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，出自一个光源的两束光符合条件，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况才是相同的，因此两个普通白炽灯发出的光相遇时，振动频率不同，不符合干涉产生的条件，故C正确，ABD错误。
故选C。
4．D
【详解】
ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
光照射在水面上的油膜上，在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹。
故选B。
6．C
【详解】
A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，则频率也较大，根据光子的能量
可知b光光子的能量较大，A错误；
B．由
可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，B错误；
C．由
可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，C正确；
D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式
可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，D错误。
故选C。
7．D
【详解】
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△x=2d，即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，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为λ，在图中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，则薄膜层的厚度之间变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小。
故选D。
8．C
【详解】
A．从图示光路图看，在球面上，b光偏折程度厉害，根据光的折射定律可知b光的折射率较大，故A错误；
B．由可得a光从空气射入玻璃砖后速度变小，在不同的介质中光的频率不变，从空气射入，波长变短，故B错误；
C．由可知折射率较大的b光对应的全反射的临界角小，所以a光、b光从同一介质射入真空，a光发生全反射的临界角大于b光，故C正确；
D．在双缝干涉实验中，由相邻两个亮（暗）条纹的间距公式可知频率小、波长长的a光在实验中得到的相邻条纹间距大，故D错误；
故选C。
9．D
【详解】
AB．根据薄膜干涉产生的原理可知，图2的图样是由于光从a的下表面和b的上表面反射后干涉的结果，故AB错误；
CD．薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，该点应该在同一条纹上，厚度相同，但现在向左弯曲，说明提前出现条纹，则说明b的上表面某处向下凹陷故D正确，C错误。
故选D。
10．A
【详解】
入射光的波长为时，处的亮纹恰好是3号亮纹，则满足
当入射光的波长为时，则满足
则处为4号亮纹，A正确。
故选A。
11．B
【详解】
A．肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，A错误；
BC．该干涉叫做等厚干涉，一条条纹对应某一个厚度，肥皂泡在重力作用下，液体向下流动，上面越来越薄，对于某个“厚度”来讲，它就在不断下移，对应条纹也下移。薄膜厚度沿竖直方向上高处薄，低处厚，等高处的厚度基本相等。而薄膜干涉的特点是相等厚度的薄膜处一定位于同一个条纹上，所以可知肥皂泡的表面上分布的彩色条纹是水平分布的，C错误B正确；
D．肥皂泡内的气体压强比外部气体压强大， D错误。
故选B。
12．ABD
【详解】
由条纹间距公式Δx=λ（d指双缝间的距离，l是双缝到屏的距离），可知
A．该选项中l减小，Δx变小，选项A正确；
B．该选项中λ变大，Δx变大，选项B正确；
C．该选项中，改变单缝和双缝之间的距离，对Δx无影响，选项C错误；
D．该选项中，d变大，Δx变小，选项D正确。
故选ABD。
13．AC
【详解】
AB．波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，故A正确，B错误；
C．根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖方向移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确；
D．因相干光是反射光；故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故D错误。
故选AC。
14．ACD
【详解】
A．图1中a束光折射角大，折射率小，根据可知，a束光在水珠中的传播速度大，选项A正确；
B．图2中，光束在面的折射角等于在面的入射角，只要入射角，面的入射角就小于临界角，就不会发生全反射，选项B错误；
C．图3中，根据可知，选项C正确；
D．图4中的干涉条纹说明光在样板下表面反射和检测平面上表面反射形成稳定干涉，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是不平整的，选项D正确。
故选ACD。
15．AD
【详解】
AC．由光路可知，a光的偏折程度大于b光，可知a光的折射率较大，则光的频率大于光的频率，选项A正确，C错误；
B．根据
可知，在玻璃砖中，光的传播速度小于光的传播速度，选项B错误；
D．根据
可知，因a光的波长较小，则通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距光小于光，选项D正确。
故选AD。
16．（1）见解析；（2）
【详解】
（1）A、B间为空气薄膜，在B板上方观察到的亮暗变化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的。
（2）当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明
当温度为t2时，设空气薄膜厚度为d2，此时再一次最亮说明
解得
故温度由t1升高到t2，A的高度升高。
17．（1）亮条纹；（2）m
【详解】
（1）该单色光频率
Hz
该单色光在空气中波长
m
由于
PS2 - PS1==5.4×10-6m
解得
k=10
因此，P点是亮条纹
（2）根据
解得
18．红光的干涉条纹间距更大；
【详解】
红光的波长大于绿光，由条纹间距
可知，红光的干涉条纹间距更大；
由题意可知红光的干涉条纹间距为
由
可得
19．见解析
【详解】
由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的，依据双缝干涉条纹间距公式
可知，波长越长的条纹间距越大，因此相同的色光发生干涉，在光屏上出现干涉条纹间距不同，因不同色光都在中央亮纹叠加，从而出现白光，而向两边则会出现彩色干涉条纹。
20．见解析
【详解】
当日光照射肥皂液膜时，前后表面的反射光在前表面发生叠加产生干涉，所以在薄膜上一侧出现条纹，由于各种色光的波长不一样，所以在薄膜上出现彩色条纹。
因为光程差即（膜的厚度的两倍）是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，光程差是半波长的奇数倍，振动减弱，为暗条纹。所以人从同侧看，可看到亮条纹时，同一高度膜的厚度相同，则彩色条纹水平排列，因竖直放置的肥皂薄膜受到重力的作用，下面厚，上面簿，因此在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的反射光所走的光程差不同，导致上疏下密。