高中物理5.1光的干涉同步练习(含解析)新人教版选修3-4

1、第五章光的波动性第1节光的干涉1 .让一束光通过相距很近的 狭缝，则在狭缝另一侧的光屏上会出现的条纹，这种干涉称为双缝干涉.干涉是波特有的现象.光的干涉现象证 明光是一种.2 .当光从两狭缝到屏上的某点的路程差为波长入的 倍，即d =(n=10,1,2)时，这些点出现亮条纹.当光从两狭缝到屏上的某点的路程差为半波长2人的倍即d=(n=0,1,2)时，这些点出现暗条纹.3 .用Ax表示相邻亮(或暗)纹间的距离，入表示光的波长，d表示两条狭缝间距，l表 示挡板与屏间距离，l? d,则有：A x =.4 .光照到薄膜上，从膜的 表面和 表面反射回来的光再次相遇，而产生的干涉现象，叫薄膜干涉.5 .光

2、的双缝干涉实验装置如图1所示，绿光通过单缝 S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.屏上 O 点到两缝的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹.已知红光、绿光和蓝光三种色光比较，红光的波长最长，蓝光的波长最短，那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论 屏上O点及其上方的干涉条纹的情况，下列叙述正确的是()图1A O 点是红光的亮条纹B.红光的第一条亮条纹在P点的上方C O 点不是蓝光的亮条纹D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方6 关于薄膜干涉下列说法中正确的是()A.只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B.只有厚度不均匀的楔形

3、薄膜，才会发生干涉现象C.厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D.观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧概 念 规 律 练知识点一光发生干涉的条件1 .在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片 （只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片 （只能透过绿光），这时 （）A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮2 .从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为（）A.手电筒射出的光

4、不是单色光B.干涉图样太细小看不清楚C.周围环境的光太强D.这两束光为非相干光源知识点二 明暗条纹形成的条件3 .在双缝干涉实验中， 从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等，该点即为中央亮条纹的位置（即k=0对应的那条亮条纹）.双缝屏上有上下两狭缝， 设想在双缝屏后用一 块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，则屏上中央亮条纹的位置将（ ）A.向上移动B.向下移动C.不动D.可能向上移动，也可能向下移动4 .在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为 0.6科项若分别用频率为fi= 5.0X1014Hz和f 2= 7.5 Xi014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是()A.

5、单色光fi和f2分别照射时，均出现明条纹B.单色光fi和f2分别照射时，均出现暗条纹C.单色光fi照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹D.单色光fi照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹方法技巧练一、对明暗条纹形成的理解技巧5 如图 2 所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷.在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点.如果把屏分别放在A、B C三个位置，那么()图2A. A R C三个位置都出现亮条纹B. B位置处出现暗条纹C. C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定D.以上结论都不对图3P的位

6、置不变P的位置略向上移P的位置略向下移6 .如图3所示，在双缝干涉实验中，若单缝 S从双缝S、4的中央对称轴位置处稍微向 上移动，则（）A.不再产生干涉条纹B.仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹 C.仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹 D.仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹二、薄膜干涉条纹的分析技巧7 .劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射 后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等.（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若

7、将图示装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（）图4A.变疏B.变密C.不变D.消失观察到8 .如图5所示，用单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, 的现象有如图所示的条纹中的 P和Q情况，这说明（）图5AN 的上表面A 处向上凸起8 N 的上表面B 处向上凸起CN 的上表面A 处向下凹陷DN 的上表面B 处向下凹陷1 关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是()A.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹B.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C 用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的

8、距离之差一定为该单色光波长的奇数倍D 用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍2 双缝干涉实验装置如图 6 所示， 调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹 关()图6A.若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹B.若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化C.若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹D.若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹不会发生变化3 .如图7所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S、S2,由Si和S发出的两列波到达屏上时产生干涉条纹，已知入射激光的波长为入，屏上的P点到两缝S和&的距

9、离相等，如果把P处的亮条纹记作 0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1 号亮纹，与 1 号亮纹相邻的亮纹为 2 号亮纹，则P1 处的亮纹恰好是10 号亮纹设直线S1P1的长度为Bi, SB的长度为 也，则 ”一Bi等于()图7A. 9 入B. 10 入C. 11 入D. 18 入4. 一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹,是因为（）A.各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同B.各色光的速度不同，造成条纹间距不同C.各色光的强度不同D.各色光通过双缝的距离不同5 .如图8所示，是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面.是否平整的装置，所用单色光

10、是用普通光通过滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线 叠加而成的（）图8A. a的上表面和b的下表面B. a的上表面和b的上表面C. a的下表面和b的上表面D. a的下表面和b的下表面6 .光学镜头上涂的一层薄膜叫增透膜，以下说法不正确的是（）A.增透膜的作用是为了减少光的反射损失，增强透射光的强度1B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的-41C.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的;4D.因为增透膜的作用能使黄绿光反射时相互抵消，而红光、紫光的反射不能完全抵消， 所以涂有增透膜的透镜呈淡紫色7 .如图9所示，实线表示两个相干光源S、展发出光的波峰位置，则对于图中

11、的a、b两点，点为振动加强的位置，点为振动减弱的位置.图98 .在双缝干涉实验中，入射光的波长为入，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏上距两缝路程差 A r =的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差A r =的地方出现暗条纹.若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差Ar =的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差Ar =的地方出现暗条纹.9 .如图10所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝， 在光屏上P点出现第2条暗条纹， 已知光速为c,则P点到双缝的距离之差（匕一ri）应为多大？图1010 .如图11所示是双缝干涉实验装置，使用波长为6.0 x 10-7m的橙色光源照射单缝 S在光屏

12、中央P处（到双缝的距,离相等）观察到亮条纹，在位于P点上方的R点出现第一条亮条 纹中心（即R到S、S的路程差为一个波长），现换用波长为4.0X10 7 m的紫色光照射单缝 时，问：图11（1）屏上P处将出现什么条纹？（2）屏上R处将出现什么条纹？11 .如图12所示，在双缝干涉中，若用 入1 = 5.0X10-7 m的光照射，屏上 O为中央亮条 纹，屏上A为第二级亮条纹（除中央亮纹外第二条亮纹）所在处.若换用 入2=4.0X10-7 m的 光照射时，屏上 O处是什么情况；屏上 A处又是什么情况.（图 13 这个同心1212 把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让某种单色光从上方射入甲

13、） ， 这里可以看到明暗相间的同心圆 （ 如图乙所示） 这个现象是牛顿首先发现的，圆叫做牛顿环试探究牛顿环出现的原因为了使牛顿环的直径大些，应该选用表面弯曲得厉害些的凸透镜，还是选用表面不太弯的凸透镜？试叙述你选择的理由13第五章光的波动性第1节光的干涉答案课前预习练1 .两条明暗相间 波动2 .整数 n入奇数 (2n+1) -2-l3 . 1入 d4 .上下5 . AB O点无论对哪种颜色的光来说，至ij S、G的光程差都为 0,故各色光都会在 O 点出现亮纹，故 A正确，C错误；红光的波长比绿光的长，故屏上某点到Si、S2的光程差是红光波长的位置应在 P点的上方，即红光的第一条亮条纹在P点

14、的上方，B正确；同理，蓝光的第一条亮条纹在 P点的下方，D错误.6 . D 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现亮条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹.这种情况在薄 膜厚度不均匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象.如 果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都 是暗的.如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光会因干涉而加强.减 弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不 形成干涉条纹.课堂探究练1. C 红色和

15、绿色光的频率不同，,所以两列光不会发生干涉现象，但有光透过双缝则 屏上会有光亮，C正确.2. D 两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉图样.点评 光产生干涉的条件是：频率相同，振动情况相同，相差恒定.3. B 该题考查对形成明暗条纹条件的理解.双缝到屏上中央亮条纹。点的距离相等，当下方的狭缝用一块极薄的玻璃片遮盖住后，由于波在玻璃中传播的波长变小，因此下缝到 。点的距离内的波长个数变多，所以屏上对应的到双缝波长个数相等的点下移，即屏上中央 亮条纹的位置将向下移动，故本题选B项.点评 明暗条纹形成的条件为：(1)若两列波到该点的路程差是半波长的偶数倍时，两列波到

16、达该点时引起该点的振动方向始终相同，形成加强点，即形成亮条纹.(2)若两列波到该点的路程差是半波长的奇数倍时，两列波到达该点时引起该点的振动方向始终相反，形成减弱点，即形成暗条纹.4. C 判定某处是明条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的光程差是该光波长的倍 数情况，若是整数倍，该处为明条纹；若为整数倍加半个波长，则为暗条纹.单色光 f i的波长 入i= 六C c 14 m=0.6 m.T i 5.0 区10单色光f2的波长 入2=/=0.4 X10-6 m = 0.4T 23可见Ar= X i, Ar=2入2,故用fi照射时，P点出现明条纹，f2照射时，P点出现暗条 纹.点评频率不同的光波

17、长不同，光程差与波长的倍数的情况只能判断该点出现亮纹还是 暗纹，换用其他频率的光要重新判断光程差与换后的光的波长倍数的情况.5. A 在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指.两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时 刻它也可以位于平衡位置 (如图中C点).所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振 动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终 在平衡位置.对光波而言，该点是完全暗的.本题中，A B、C连线上所有的点到缝 Si、S2的距离相等，所以 A B、C三点都是振动 加强的点，屏上对

18、应出现的都是亮条纹.6. D 本实验中单缝 S的作用是形成频率一定的线光源， 双缝S、4的作用是形成相干 光源，稍微移动 S后，没有改变传到双缝的光的频率，由 S、S2射出的仍是相干光，由单缝 S发出的光到达屏上 P点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移.方法总结 光也是一种波，在理解这类问题时，要把明暗条纹的形成与机械波中的振动 加强区与振动减弱区的形成类比一下.7. A 光线在空气膜的上下表面上反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹. 设空气膜顶角为di、cb处为两相邻亮条纹到下表面的距离，如图所示，则两处光的路程差分别为Si=2di, 8 2= 2d2.1因为 828 i = X ,所以 d

19、2di = 2 入.,.、_ ., , , .一 -d2 di设条纹间距为 Al,则由几何关系得：一十 =tan 0,即4 = 2ta； e .当抽去一张纸片时，0减小，A1增大，即条纹变疏.方法总结两相干线光源发出的两列光到达某点的光程差为Ar,当 Ar = kX(k =0,i,2 ,)时，产生亮条纹；当 Ar=(2k+i) J2(k=0,i,2 ,)时，产生暗条纹.8. BC 空气厚度从左向右依次增大， 则两表面的反射光其路程差自左向右依次增大.Ar = nX时，出现明条纹，当 Ar=；1）入时，出现暗条纹.同一条纹上的各点对应的厚度相同（类比于地理上的等高线），当条纹向左弯曲（P）说明等

20、高线向左移动，即现在A处的 高度和A处右边点的高度相同，因此高度变大， A处下凹.当条纹向右弯曲（Q）,说明等高线 右移，即现在B处的高度和左边点的高度相同， B处上凸.B C正确.方法总结 同一条明条纹（暗条纹）上各点对应的空气膜的厚度相同.向楔形空气膜薄处弯曲则向下凹陷，向空气膜厚处弯曲则向上凸起.课后巩固练1. ABD 同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，选项 A正确；光程差 Ar = .一，一 , 一一 2k+1k入（k=0,1,2,3 ,）时，为明纹，选项B正确，C项错误；Ar = 2入（k = 0,1,2,3 ,） 时，为暗条纹，选项 D正确.2. ACD 双缝干涉发生后，

21、并不只是在光屏上有干涉图样，而是在双缝右侧的三维空间、只要通过双缝后的两列光波相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置仍很清 晰.A条纹间距变宽， C D条纹间距不变，故 A、C D正确.3. B 出现明条纹的条件是：光程差8 28 i = nX .n = 0时，出现0号亮纹；n= 1时,出现1号亮纹；n=10时，出现10号亮纹.4. A 由Ax=l-X知双缝干涉条纹的宽度与波长成正比，各色光的波长不同，则条纹 d宽度不同，A正确.5. C -干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉，这里的薄膜指的是样板与待测玻璃板 之间的空气层.在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉，观察干涉后

22、形成的条 纹是否为平行直线，可以断定厚玻璃板的上表面是否平整.因此选项C是正确的.6.B 根据薄膜干涉的原理，光学镜头上涂的增透膜的作用就是为了减少光的反射损失，1增强透射光的强度， 选项A正确.增透膜的厚度为光在其中波长的 4,才能反射时相消，增强透射，选项B错误，C正确.因为人对黄绿光最敏感，所以增透膜应增强对黄绿光的透射， 这时红光和紫光没有显著消弱，所以透镜通常呈淡紫色，选项 D正确.7. b a解析 由图可知，b至ij S、4的距离相等，即路程差 Ar = 0,故b点为加强点.a到S1、 S2的距离不等，且路程差 A r = 1.5入，故a点为减弱点.8. n 入（2n + 1） y （2n + 1）y n 入3c9.2f解析 由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差 口一n=（2k 1）上，其中k = 1,2,3为条纹的级数. 所 以当出现第2条暗条纹时，取k=2,所以2n=32-又因为c=Xf,所以2r1 = 3f.10. （1）亮条纹 （2）暗条纹解析 （1）从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P点到S、S2距离相等，即分别由 S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心， 因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都