沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.3 光的干涉课后作业题

这是一份沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.3 光的干涉课后作业题，共16页。试卷主要包含了3光的干涉课时练，2m等内容，欢迎下载使用。

1．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
【答案】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。
2．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
【答案】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。
3．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
【答案】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。
4．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
【答案】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。
5．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
【答案】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。
6．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
【答案】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。
7．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
【答案】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。
8．一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
【答案】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。
9．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
【答案】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。
10．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
【答案】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。
11．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
【答案】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。
12．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
【答案】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。
13．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
【答案】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。
14．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
【答案】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。
15．如图是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，双缝、之间的距离是，P为光屏，双缝到屏的距离为1.2m。用绿色光照射单缝S时，可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为。若相邻两条亮条纹中心间距为，则下列说法正确的是（ ）
A．为
B．增大双缝到屏的距离，将变大
C．改用间距为的双缝，将变大
D．换用红光照射，将变大
【答案】ABD
【详解】
A．第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为，则相邻两条亮条纹中心间距为
故A正确；
B．根据双缝干涉的各条纹距离可知，增大双缝到屏的距离，将变大，故B正确；
C．由可知，增大双缝的距离d，将变小，故C错误；
D．绿色换用红光照射，即光的波长变长，由知将变大，故D正确；
故选ABD。
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。
【答案】（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．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。
【答案】（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．用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差r＝1.5×10－6m，当单色光波长λ1＝0.5μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6μm，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
【答案】亮条纹，两条
【详解】
由题意，P到双缝的路程差r与λ1的关系为
即路程差是波长的整数倍，所以在P点将形成亮条纹。
P到双缝的路程差r与λ2的关系为
即路程差是半波长的奇数倍，在P点将形成暗条纹，并且在0～范围内，和同样是半波长的奇数倍，所以此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹。
19．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?
【答案】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
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。
【答案】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。