2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 5.1光的干涉 课后练习（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 课后练习（解析版）
1．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（　　）
A．图甲，水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体浮力的缘故
B．图乙，当两分子间距由等于r0开始增大，它们间的分子力先减小后增大
C．图丙，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期较大
D．图丁，肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的
2．如图甲所示，用蓝色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到A处如图乙所示条纹中O的情况，下列说法正确的是（　　）
A．条纹是光在标准板M的上表面反射和N的上表面反射叠加而成的
B．N的上表面A处向上凸起
C．将之间的薄片向右拉出一些，条纹会变密集
D．若改用绿光照射，条纹会变密集
3．某同学希望在暗室中用如图实验装置观察光现象：平面镜水平放置，单色线光源S垂直于纸面放置，S发出的光有一部分直接入射到竖直放置的光屏上，一部分通过平面镜反射后射再到光屏上，如图为某一条光线的光路图则（　　）
A．光现象为偏振现象
B．光现象为衍射现象
C．光屏上的条纹与镜面平行
D．光屏上是明暗相间的彩色条纹
4．用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大
B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若将滤光片由绿色换成蓝色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
5．某小区水下景观灯可视为点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心区域有a光、b光射出，II区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（　　）
A．水对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在水中，a光的速度小于b光的速度
C．在真空中，a光的频率大于b光的频率
D．用相同的装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大
6．如图所示，在光源L的右侧，有两个平行挡板A1、A2相距为d，A1上开有单缝S，A2上开有相距为b的平行双缝S1、S2，挡板A2右侧有一相距为D的光屏A3，L、S、S1、S2中点、O在一条直线上，且d>>b，D>>d，光源L发出单色光的波长为，若在图中阴影区域加上折射率为n的介质，则中央亮纹移动的方向和距离为（提示：在波的传播方向上的相位落后，由波长的个数决定，单色光在介质中的波长是真空中波长的）（　　）
A．上移 B．上移
C．下移 D．下移
7．如图所示，将一个凸透镜压在一块平面玻璃上或另一个凸透镜上将观察到牛顿环，下列说法正确的是（　　）
A．图甲的牛顿环，为中央是暗斑，离中心越远条纹越密
B．图乙的牛顿环，为中央是亮斑，离中心越远条纹越密
C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，可以观察到亮暗相间的圆环状条纹
D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到黑白相间的圆环状条纹
8．如图所示，两束不同的单色细光束a、b，以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中，其出射光恰好合为一束。以下判断正确的是（　　）
A．在同种介质中b光的速度较大
B．该玻璃三棱镜对a光的折射率较大
C．若让a、b光分别通过同一双缝装置，在同位置的屏上形成干涉图样，则b光条纹间距较小
D．若将a、b两束光以相同的入射角从空气射向水面，则可能a光不发生全反射而b光发生全反射
9．关于下列光学现象，说法正确的是（　　）
A．蓝光比红光的波长短，所以在真空中蓝光的传播速度更大些
B．在同种均匀介质中，蓝光比红光折射率小，所以蓝光传播速度大
C．在同一条件下，若蓝光能发生全反射则红光也一定能发生全反射
D．在同一双缝干涉实验装置中，蓝光条纹间距比红光条纹间距窄
10．用a、b两种不同波长的光，先后用同一装置做双缝干涉实验，得到两种干涉条纹，其中a光的干涉条纹间距小于b光的条纹间距，则下列说法中正确的是（　　）
A．a光的波长大于b光的波长
B．a光的频率小于b光的频率
C．在玻璃中，a光的速度等于b光的速度
D．从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角
11．、两单色光分别通过同一双缝干涉实验装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是（　　）
A．光的光子能量小于光的光子能量
B．在真空中光的波长小于光的波长
C．在玻璃中光的波长小于光的波长
D．在玻璃中光的传播速度小于光的传播速度
12．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（　　）
A．若屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大
13．下列说法正确的是（　　）
A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验加以证实
B．在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度不变
C．与平面镜相比，全反射棱镜的反射率高
D．单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长有关
E.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度
14．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象
B．a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小
C．a光的频率比b光的频率小
D．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光先消失
E.若让a、b两种色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大
15．如图所示，玻璃三棱镜ABC底边上有两个单色光源，产生的单色光a、b照射到AB边上的同一点D，经过棱镜折射后，沿同一方向射出，a光与b光相比较，下列说法正确的是（　　）
A．a光的波长小于b光的波长
B．a光的频率小于b光的频率
C．对于同一单缝装置，b光的衍射现象更明显
D．对于同一双缝装置，a光的干涉条纹间距较宽
16．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光。为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有（　　）
A．改用蓝光作为入射光 B．改用红光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离 D．增大双缝之间的距离
17．光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一透明板压在另一透明板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．单色光a的波长比单色光b的波长大
B．单色光a的波长比单色光b的波长小
C．同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大
D．同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率小
18．如图所示，、为两束不同频率的单色光，以的入射角射到玻璃砖的上表面，直线与玻璃砖垂直且与其上表面交于点，入射点A、到点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的点，则下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，光的传播速度大于光的传播速度
B．玻璃对光的折射率小于光的折射率
C．同时增大入射角，则光在下表面先发生全反射
D．对同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距比光的相邻亮条纹间距宽
19．用单色光做双缝干涉实验，已知屏上一点P到双缝的路程差，当用波长为的单色光照射时，P点将出现亮条纹还是暗条纹？若用波长为的单色光照射，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
20．为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为5.52×10－7m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度。
21．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点与和距离之差为m，现分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点处分别是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为的介质中波长为m；
(2)已知B光在某种介质中波长为m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°（，）。
22．如图所示为“双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝和间距为，双缝到屏的距离为，波长为的单色平行光垂直入射到双缝和上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线上方第一条亮纹中心位置在处，第三条亮纹中心位置在处，现有1号、2号虫子分别从和同时出发，以相同速度沿垂直屏的方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，假定两只虫子爬行速度均为，则两只虫子运动的时间差为多少？
参考答案
1．D
【详解】
A．水黾能站在水面上而不掉进水里，是液体表面张力的作用，故A错误；
B．当两分子间距由等于开始增大，它们间的分子力先增大后减小，故B错误；
C．若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，但对应的时间不变，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，故C错误；
D．肥皂膜表面的彩色条纹是肥皂膜前后两表面反射光发生干涉形成的，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．条纹是光在标准板M的下表面反射和N的上表面反射叠加而成的。故A错误；
B．空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条纹上各处空气薄膜厚度相同，所以N的上表面A处空气厚度与左边相同，即向上凸起。故B正确；
C．将之间的薄片向右拉出一些，空气薄膜厚度依次减小，观察到的条纹宽度会变大，所以条纹会变稀疏。故C错误；
D．若改用绿光照射，入射光的波长变长，相邻明（暗）条纹会变大，所以条纹变稀疏。故D错误。
故选B。
3．C
【详解】
平面镜的反射光相当于从S的像点发出的光，所以该装置类似于双缝干涉装置，所以能在光屏上观察到与镜面平行的明暗相间的干涉条纹，因为是单色光照射，则不会出现彩色条纹。
故选C。
4．C
【详解】
光屏上相邻两条明（暗）纹中心的距离为
A．光屏上相邻两条明纹中心的距离与滤光片和单缝间距无必然关系，A错误；
B．若将光屏向右平移一小段距离，即L增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，B错误；
C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，C正确；
D．若将滤光片由绿色换成蓝色，即波长变短，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。
故选C。
5．D
【详解】
AC．由题意，a光全反射临界角大于b光，故折射率na hb，AC错误；
B．根据折射率与速度的关系，即有
又
na 故水中va>vb，B错误；
D．双缝干涉时，条纹间距为
故，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
因光在介质中传播时速度减小，则同时由S发出的光线同时到达光屏时通过介质的光传播的路程较短，则中央亮纹上移；光在介质中的波长为
则光从S到S1和S2满足（其中N′和N是波长数）
则从S到S1和S2的波长数差

因为d>>b，则可认为

从S1和S2发出的光线在屏上的条纹间距

则中央亮纹上移的距离为
故选A。
7．A
【详解】
AB．牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，由于牛顿环接触中心处空气膜厚度为0，空气膜上下两面的反射光光程差为0，而由于有半波损失，所以实际光程差是半波长的奇数倍，两反射光发生相消干涉，是暗点，而条纹宽窄的差异,则是空气膜变化率的不同所导致的，变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，结合劈尖的知识去理解，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄，而牛顿环实验所用的平凸透镜的下表面是弧形的，即空气膜的上表面是弧形的，越靠近边缘空气膜厚度的变化越剧烈，所以条纹密度也就越大，故A正确，B错误；
C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，观察不到亮暗相间的圆环状条纹，故C错误；
D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到彩色的圆环状条纹，故D错误。
故选A。
8．C
【详解】
AB．根据光路图可知，b光偏折比较大，则b光的折射率较大，根据
可知，b光在介质中传播速度较小，故AB错误；
C．由于b光的折射率大，则频率高，波长小，根据
可知，b光的条纹间距较小，故C正确；
D．将a、b两束光以相同的入射角从空气射向水面，从光疏到光密，不会发生全反射，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．蓝光和红光在真空中传播时的速度相等都是光速，A错误；
B．在同种介质中，由于蓝光的频率比红光的频率大，蓝光的折射率比红光的折射率大，由可知蓝光的传播速度小，B错误；
C．在同一条件下，由于蓝光的折射率比红光的大，由知，蓝光的临界角小，容易产生全反射，所以蓝光能产生全反射，红光不一定能产生全反射，C错误；
D．由双缝干涉现象的条纹间距可知，蓝光的波长比红光的小，所以蓝光的条纹间距比红光的条纹间距窄，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．根据干涉条纹间距的公式
可知，波长越长，干涉条纹间距越大，所以a光的波长小于b光的波长，则A错误；
B．波长越长的光，其频率越小，反之越大，所以a光的频率大于b光的频率，则B错误；
C．频率越大的光在同一介质中的折射率也越大，根据
折射率越大的光，其波速越小，所以在玻璃中，a光的速度小于b光的速度，则C错误；
D．根据
折射率越大的光，其发生全反射的临界角越小，所以从玻璃射向空气发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角，则D正确；
故选D。
11．A
【详解】
AB．根据结合，可知，a的波长大于b的波长， ，则a的频率小于b的频率， ，光的光子能量小于光的光子能量，故A正确B错误；
CD．a的频率小于b的频率，a的折射率小，根据 ，在玻璃中光的传播速度大于光的传播速度，根据，在玻璃中光的波长大于光的波长，故CD错误。
故选A。
12．BC
【详解】
A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，也为亮纹，故中央为亮纹，B中可能含瓦斯，也可能不含，选项A错；
B．如果中央为暗纹，则A、B中折射率一定不同，故选项B正确；
C．条纹不停的移动，则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定，选项C正确；
D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，条纹间距变小，选项D错。
故选BC。
13．BCE
【详解】
A．历史上，麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹通过实验对此进行了证实，故A错误；
B．根据相对论原理：沿着高速运动方向的长度缩短，因此在高速运动的火箭上的人认为其他物体长度缩短，而自身的长度并没有改变，故B正确；
C．根据全反射原理，没有折射光线，因此全反射棱镜的反射率极高，故C正确；
D．在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与驱动力的周期有关，与单摆的摆长无关，故D错误；
E．磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用光的干涉，依据光程差是半个波长的奇数倍时，处于振动减弱，而光程差是半个波长的偶数倍时，处于振动加强，从而检查平面的平整程度，故E正确。
故选BCE。
14．ABD
【详解】
A．光线从玻璃砖的气泡缺陷处射入气泡时发生全反射，这会导致气泡看起来显得更亮，A正确；
BC．光线从玻璃射入气泡时入射角r相同，a光的折射角i较大，据
可知，a光的折射率n较大，a光在玻璃中的传播速度较小，a光的频率较大，B正确，C错误；
D．由
可知，a光的临界角较小，故保持复合光的方向不变仅将入射点上移，会使入射角增大，a光先发生全反射而消失，D正确；
E．a光折射率较大，波长较短，据
可知，若让a、b两种色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更小，E错误。
故选ABD。
15．BD
【详解】
设a光与b光经折射的入射角和折射角分别为α、β、θ，如图所示:
A．由折射定律可知
因，则有，而波长越长的光折射率越小，则，故A错误；
B．由
可知，因c一定，有，故B正确；
C．对于同一单缝衍射，波长越长的光衍射越明显，则a光的衍射现象更明显，故C错误；
D．对于同一双缝装置，由
因可知，a光的干涉条纹间距较宽，故D正确。
故选BD。
16．BC
【详解】
根据 ，增大入射光波长、增大双缝到屏的距离、减小双缝之间的距离。
故选BC。
17．BC
【详解】
AB．波长越长，条纹间距越大，由题图乙可知，单色光a的波长比单色光b的波长小，故A错误，B正确；
CD．同种介质对波长小的光的折射率大，故C正确，D错误。
故选BC。
18．BD
【详解】
A．在真空中，光的传播速度都相同，所以光的传播速度等于光的传播速度，则A错误；
B．由几何关系可知，光的折射角比b光的折射角大，根据
则玻璃对光的折射率小于光的折射率，所以B正确；
C．玻璃的两个表面平行，无论怎么改变入射角，根据光路可逆性可知，两束光都不会发生全反射，所以C错误；
D．光的折射率小，频率小，波长较长，由公式
可知，对同一双缝干涉装置，光的相邻亮条纹间距比光的相邻亮条纹间距宽，所以D正确；
故选BD。
19．亮条纹；两条
【详解】
当时
故P点将出现亮条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条亮条纹
当时
故P点将出现暗条纹，且中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹
20．1×10-7m
【详解】
由于人眼对绿光最敏感,所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消,但薄膜的厚度不宜过大,只须使其厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消,而光从真空进入某种介质后,其波长会发生变化.
若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得
n=
得
λ
那么增透膜厚度
d=λ=m=1×10－7m
21．(1)暗条纹；(2)亮条纹
【详解】
(1)设A光在空气中波长为，在的介质中波长为，由
得
根据路程差，所以
可见，从和到P点的路程差是A光半波长的7倍，所以用A光进行实验时P点为暗条纹。
(2)根据临界角与折射率的关系得
由此可知，B光在空气中的波长
根据路程差，所以
可见，从和到P点的路程差是B光半波长的8倍，所以用B光进行实验时，P点为亮条纹。
22．0.2s
【详解】
相邻亮条纹的间距为
的间距为
的间距为
1号虫子爬行的时间为
2号虫子爬行的时间为
两只虫子飞行的时间相同，因此两只虫子运动的时间差为