高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉课时练习，共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1.1881年，迈克尔逊设计制作了一台干涉仪，其工作原理如图：从 S 发出的一束激光经分束器 G1 后分成两束，一束反射后射向平面镜 M1，另一束透射后经过光路补偿板 G2 射向平面镜 M2。两束激光被 M1、M2 反射后均原路返回，最后射入探测器 E，发生干涉。向探测器方向平移 M1，观察探测器中心的亮暗变化就能测出该激光的波长。已知探测器中心每 80 次由暗转亮的过程中，M1 移动的距离 d 为 0.02630mm，则该激光的波长约为（）
A. 526nm B. 598nm C. 658nm D. 760nm
2.关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（）
A. 用复色光投射就看不到条纹
B. 把双缝改成单缝，观察到相同的结果
C. 把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹
D. 蓝光干涉条纹的间距比红光的小
3.在杨氏双缝干涉实验中，使用单色光作为光源，屏上呈现明暗相间的条纹。若使相邻亮条纹之间的距离增大，可采用的方法是（）
A. 增大单色光的强度
B. 增大双缝之间的距离
C. 增大单缝到双缝之间的距离
D. 增大双缝到屏的距离
4.1953年诺贝尔物理学奖授予荷兰科学家弗里茨·泽尔尼克，以表彰他提出相衬显微技术。该技术可清晰分辨两种折射率相近的透明介质。现考虑一束光线经过含有细胞的培养液，产生三种不同光线 1、2 和 3，其中光线 3 穿过细胞，光线 2 经过细胞边缘附近，光线 1 和 2 相干，光线 2 和 3 相干，如图所示。已知培养液的折射率为 n0，细胞的折射率为 n（n>n0）。由于边缘效应，光线 2 在培养液中的光程相对于光线 1 的增加了 n0λ4（λ 为光线在培养液中的波长）；为增大细胞和培养液的对比度，在所有光线穿出培养液后，再通过相位补偿板使光线 2 又额外增加了 n0λ4 的等效光程。假设细胞的等效厚度为 d，若通过目镜观测到光线 1 和 2 的干涉条纹为暗条纹，光线 2 和 3 的干涉条纹为亮条纹，则细胞的折射率可能为（）
A. n0+λ4d B. n0+λ2d C. n0（1+λd） D. n0（1+λ2d）
5.如图所示为双缝干涉实验装置示意图，其中甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a 为中央明条纹；乙图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，b 为此时中央明条纹。则下列说法正确的是（）
A. 乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D. 乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
6.1834年，洛埃利用平面镜同样得到杨氏双缝干涉的结果，装置如图所示，S 为单色点光源。能使干涉条纹间距变大的操作是（）
A. 水平向左略微平移平面镜
B. 水平向右略微平移平面镜
C. 竖直向上略微平移平面镜
D. 竖直向下略微平移平面镜
7.在一个科普馆的光学展示区，有一套杨氏双缝干涉实验装置。其中 S1、S2 为双缝，D 为光屏。前来参观的学生们看到光屏上 O 点是中央亮纹的中心，P1 为第一级亮纹的中心。此时，工作人员为了拓展展示效果，将光屏 D 向左平移了一段距离。在其他条件都保持不变的情况下，关于平移后光屏上的情况，下列说法正确的是（）
A. 平移后光屏上 O 点可能是暗纹中心
B. 平移后 P 位置会出现暗纹
C. 平移后 P 处可能仍是亮纹，但条纹间距会改变
D. 平移后光屏上干涉条纹间距不变
8.某实验小组成员根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图所示。材料 I 置于玻璃和平板之间，材料 II 的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（）
A. 干涉条纹由玻璃的上表面和材料 II 的上表面反射光叠加形成
B. 仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料 II 膨胀程度大
C. 仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向右移动
D. 材料 II 的上表面可以与上层玻璃下表面平行
9.如图是利用标准玻璃板检查工件是否平整的原理图。用某一波长的光从上向下照射，在被检查平面平整光滑时观察到平行且等间距的亮条纹。若把薄片向右平移一小段距离。则平移后相邻条纹水平间距相比平移前（）
A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 都有可能
10.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。设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上"增反膜"，于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的"增反膜"材料的折射率为 32，真空中的光速为 c，紫外线在真空中的频率为 f，下列说法正确的是（）
A. 紫外线进入"增反膜"后的频率为 2f3
B. 紫外线进入"增反膜"后的波长为 2c3f
C. 从"增反膜"前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在"增反膜"中波长的 12
D. "增反膜"的厚度最好为紫外线在"增反膜"中波长的 14
二、多选题
11.1801年，托马斯·杨进行了著名的杨氏双缝干涉实验，有力地支持了光的波动说。下图是某同学重现该实验的装置示意图，实验中用了黄色滤光片，为了增大干涉条纹的间距，下列说法可行的是（）
A. 只增大单缝到双缝的距离
B. 只减小双缝间的距离
C. 只增大双缝到屏的距离
D. 只把黄色滤光片换成绿色滤光片
12.洛埃镜实验也可以得到杨氏干涉的结果，其基本装置如图所示，S 为单色光源，其发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，平面镜与光屏垂直。某次实验时测得光屏上相邻两亮条纹的间距为 Δx，光源 S 到平面镜和到光屏的垂直距离分别为 a 和 l。则（）
A. 光屏上的干涉条纹关于平面镜上下对称
B. 单色光源的波长为 λ=aΔxl
C. 将平面镜水平左移一些，相邻亮条纹间距不变
D. 将平面镜竖直下移 a2 的距离，相邻亮条纹间距变为 23Δx
三、非选择题
13.如图甲所示为用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置。如图乙所示，光屏上某点 P 到双缝 S1、S2 的距离差为 9.375×10−7m。已知真空中的光速为 3×108m/s，如果用频率为 4.8×1014Hz 的橙光照射双缝，该橙光的波长为 ____ m，P 点出现 ____ 条纹（选填"亮"或"暗"），仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距 ____（选填"变大"或"变小"）。
14.光的干涉现象在技术中有重要应用，例如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，如图甲所示。请问：
（1）图乙中的干涉条纹是由哪两个表面的反射光干涉产生的？
（2）若仅增大单色光的频率，干涉条纹间距将如何变化？
（3）若仅将薄片向右移动，干涉条纹间距将如何变化？
（4）如图乙所示，干涉条纹弯曲处说明此处被检查的平面是"凹下"还是"凸起"？
15.为研究玻璃对某单色激光的折射率，某同学先用双缝干涉装置测量该激光的波长，激光通过间距为 d=0.3mm 的双缝后，投射到光屏上得到如图甲所示的干涉条纹，图甲中 M、N 两亮纹中心间距 x=56mm，双缝到光屏间的距离 L=2.8m。然后，如图乙所示，截面为等边三角形 ABC 的玻璃砖，边长为 L′=203cm，将该激光从 AC 边中点 D 与 AC 边成 30∘ 角入射，光束平行底边 BC 射到 AB 边上的 E 点（图中未画出）并射出。求：
（1）该激光的波长；
（2）该激光在玻璃中的折射率 n；
（3）光在真空中的传播速度为 c=3×108m/s，该激光在玻璃砖中的传播时间 t。
一、单选题
1.C
2.D
3.D
4.B
5.C
6.A
7.C
8.B
9.C
10.B
二、多选题
11.BC
12.AC
三、非选择题
13. 答案
波长：6.25×10−7 m
条纹类型：暗
间距变化：变大
解析：
1.由光速公式 c=λf 可得，橙光波长 λ=cf=3×1084.8×1014=6.25×10−7 m。
2.光屏上某点到双缝的距离差 Δx=9.375×10−7 m，计算 Δxλ=9.375×10−76.25×10−7=1.5，即距离差为半波长的奇数倍，故 P 点出现暗条纹。
3.根据双缝干涉条纹间距公式 Δx=Lλd，红光波长大于橙光波长，仅将橙光换成红光，条纹间距变大。
14.解：
1.干涉条纹由标准样板的下表面与被检查平面的上表面反射的光叠加干涉产生，两表面形成空气薄膜，薄膜上下表面反射光的光程差导致亮暗条纹。
2.由条纹间距公式 Δx∝λ，频率增大时，光的波长 λ 减小，故干涉条纹间距变小。
3.薄片向右移动时，空气薄膜的倾角不变，根据条纹间距与薄膜倾角的关系，条纹间距不变。
4.干涉条纹弯曲处，说明此处空气薄膜厚度与同水平位置的正常厚度相同，即被检查平面凹下。
15. 解：
（1）由双缝干涉条纹间距公式 Δx=Lλd，图甲中 M、N 间有 9 个条纹间距，故单个条纹间距 Δx0=x9=56×10−39 m。
代入公式得：λ=Δx0⋅dL=56×10−39×0.3×10−32.8=6×10−7 m。
（2）激光从 AC 边中点 D 入射，入射角 i=60∘（与法线夹角）。
因光束平行 BC 射出，折射角 r=30∘（由几何关系得出）。
根据折射定律 n=sinisinr=sin60∘sin30∘=3。
（3）光在玻璃中的速度 v=cn=3×1083=3×108 m/s。
由几何关系可知，光在玻璃砖中传播的路程 s=20 mm=0.02 m。
传播时间 t=sv=0.023×108=2×10−10 s。