新教材适用2023-2024学年高中物理第四章光及其应用4.光的干涉课后训练教科版选择性必修第一册

4.光的干涉课后训练巩固提升基础巩固1.(多选)关于光的干涉,下列说法正确的是()A.在双缝干涉现象中,相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B.只有频率相同的两列光才能产生干涉C.频率不同的两列光也能产生干涉,只是不稳定D.在屏上到两缝距离相等的点产生亮条纹答案:BD解析:在干涉现象中,相邻亮条纹和相邻暗条纹的间距是相等的,故A错误;能发生干涉的两列光频率必须相同,故B正确,C错误;到两缝距离相等的点,光程差为零,出现亮条纹,故D正确。2.右图为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂薄膜的铁丝圈,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样应是下列图中的()答案:D解析: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形成亮条纹,所以干涉条纹应是水平的。3.(多选)如图(a)所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图(b)所示的内疏外密的同心圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是()(a)(b)A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的答案:AC解析:由于凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面,故A正确,B错误;由于凸透镜的下表面是圆弧面,所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的,形成不等间距的干涉条纹,故C正确,D错误。4.(多选)线光源a发出的光波长为480nm,线光源b发出的光波长为672nm,则下列说法正确的是()A.用a做双缝干涉实验,屏上与双缝距离差为s1=1.68μm的P处将出现暗纹B.用b做双缝干涉实验,屏上与双缝距离差为s1=1.68μm的P处将出现亮纹C.用a做双缝干涉实验,屏上与双缝距离差为s2=1.44μm的Q处将出现亮纹D.用b做双缝干涉实验,屏上与双缝距离差为s2=1.44μm的Q处将出现亮纹答案:AC解析:题中两光源发出的光的半波长分别为12λ1=12×480×10-9m=2.40×10-12λ2=12×672×10-9m=3.36×10-因为P、Q处到双缝的距离差可表示为s1=1.68×10-6m=712λ1s2=1.44×10-6m=612λ1可见,用a、b两光源做双缝干涉实验时,屏上P处到双缝的距离差都等于半波长的奇数倍,均为暗纹,故选项A正确,B错误;用a做双缝干涉实验时,屏上Q处到双缝的距离差恰等于半波长的偶数倍,Q处应为亮纹,C正确;用b做双缝干涉实验时,屏上Q处到双缝的距离差不等于半波长的偶数倍,D错误。5.在双缝干涉实验中,若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz,两光源S1、S2的振动情况恰好相反,光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6m,如图所示,则:(1)P点是亮条纹还是暗条纹?(2)设O为到S1、S2路程相等的点,则P、O间还有几条亮条纹,几条暗条纹?(不包括O、P两处的条纹)答案:(1)暗条纹(2)5条暗条纹,6条亮条纹解析:(1)由λ=cf得λ=5×10-7n=Δsλ由于两光源的振动情况恰好相反,所以P点为暗条纹。(2)O点路程差为0,也是暗条纹,OP间还有5条暗条纹,6条亮条纹。能力提升1.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此红外线在薄膜中的波长,用λ0表示此红外线在真空中的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为()A.14λ0 B.1C.12λ D.12答案:B解析:要消除反射回来的红外线,即从薄膜前、后表面反射回来的红外线发生干涉,相互抵消,即2d=λ2,解得d=λ4,选项2.在双缝干涉实验中,光源发射波长为6.0×10-7m的橙光时,在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹,光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹。其他条件不变,现改用其他颜色的可见光做实验,光屏上A点是暗条纹位置,可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014Hz,则入射光的波长可能是()A.8.0×10-7m B.4.8×10-7mC.4.0×10-7m D.3.4×10-7m答案:B解析:可见光的频率范围是3.9×1014~7.5×1014Hz,依据公式c=λf,可知其波长范围是4.0×10-7~7.69×10-7m,A、D选项错误。根据公式Δr=nλ2(n为整数)可知,n为偶数的地方出现亮条纹,n为奇数的地方出现暗条纹。因此n=4时,出现距中心条纹的第二条亮条纹,所以A点到两条缝的路程差Δr=4×6.0×10-72m=1.2×10-6m,要想出现暗条纹,n需取奇数才行。当入射光波长为4.8×10-7m时,1.2×10-6m=n4.8×10-72m,n=5为奇数,所以A点出现暗条纹,B选项正确。当入射光波长为4.0×10-7m时,1.23.(多选)如图所示,竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜,从膜左侧面垂直射入的红光,在左侧面观察到干涉条纹,则下列说法正确的是()A.干涉条纹是由薄膜前后两个面的反射光叠加形成的B.干涉条纹是红黑相间的水平条纹C.入射光如果换成紫光,相邻亮条纹间距变大D.如果薄膜的下端再厚一些,干涉条纹变疏答案:AB解析:干涉条纹是由薄膜前后两个面的反射光叠加形成的,A正确;一个红条纹是同一厚度的薄膜前后面的反射光形成的,同一水平线上的薄膜厚度相同,则条纹水平,B正确;把楔形膜两边延长至相交,夹角设为θ,如图所示,设第n、n+1条亮纹处的薄膜厚度分别为dn和dn+1,到交点的距离分别设为xn和xn+1,因为夹角很小,应用边角关系有dn=xnsinθ、dn+1=xn+1sinθ,相邻亮条纹间距Δx=xn+1-xn=dn+1-dnsinθ,又根据干涉条件有2dn=nλ、2dn+1=(n+1)λ,联立解得Δx=λ2sinθ,显然相邻亮条纹间距随入射光波长增大而增大、随θ增大而减小,入射光换成紫光,即波长变小,所以相邻亮条纹间距变小,C错误;而薄膜的下端再厚一些使得θ增大4.在用红光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离为0.5mm,测得双缝到光屏的距离为1.0m,在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则:(1)此红光的频率为多少?它在真空中的波长为多少?(2)假如把整个装置放入折射率为43的水中,这时屏上相邻亮条纹的间距为多少答案:(1)4×1014Hz7.5×10-7m(2)1