2024-2025学年高中物理第十三章第3节光的干涉练习含解析新人教版选修3-4

PAGE1-光的干涉[随堂检测]1．对于单缝衍射现象，下列说法正确的是()A．缝的宽度d越小，衍射条纹越亮B．缝的宽度d越小，衍射现象越明显C．缝的宽度d越小，光的传播路途越接近直线D．入射光的波长越短，衍射现象越明显解析：选B.当单缝宽度肯定时，波长越长，衍射现象越明显，故D错误，当光的波长肯定时，缝的宽度越小，衍射现象越明显，条纹越暗，故A、C错误，B正确．2．将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上视察到的现象是图中的()解析：选A.将激光束照在如图所示的双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图象的中间是亮条纹，两侧是明暗相间的对称的干涉条纹，故A正确．3.如图所示，用频率为f的单色光垂直照耀双缝，在光屏上的P点出现第3条暗条纹．已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1应为()A.eq\f(c,2f) B．eq\f(3c,2f)C.eq\f(3c,f) D．eq\f(5c,2f)解析：选D.在某点产生暗条纹的条件是：光程差r2－r1为半波长的奇数倍．已知P点出现第3条暗条纹，说明r2－r1＝eq\f(5,2)λ，由c＝λf得λ＝eq\f(c,f)，则r2－r1＝eq\f(5c,2f).4．如图所示是双缝干涉试验装置，屏上O点到双缝S1、S2的距离相等．当用波长为0.75μm的单色光照耀时，P是位于O上方的其次条亮纹位置，若换用波长为0.6μm的单色光做试验，P处是亮纹还是暗纹？在OP之间共有几条暗纹？解析：P点是亮纹还是暗纹，关键取决于P到S1和S2的路程差Δr＝r2－r1；P是第几条亮(暗)纹，关键取决于Δr是光波长(半波长)的多少倍．当用波长为λ1＝0.75μm的单色光照耀时P为O上方其次条亮纹，所以P到双缝S1、S2的路程差Δr＝2λ1＝2×0.75μm＝1.5μm；改用λ2＝0.6μm的单色光照耀时，路程差Δr＝eq\f(5,2)λ2，所以P为暗纹，从O到P路程差由零渐渐增大，必有路程差为eq\f(λ2,2)和eq\f(3,2)λ2的两点，即OP之间还有两条暗纹．答案：暗纹两条[课时作业][学生用书P113(单独成册)]一、单项选择题1．以下光源可作为相干光源的是()A．两个相同亮度的烛焰B．两个相同规格的灯泡C．双丝灯泡D．出自一个点光源的两束光解析：选D.A、B、C三项中的光源均不是相干光源，故A、B、C均错；D项中两束光是来自同一点光源，两束光完全相同是相干光源，故D对．2．下列关于双缝干涉试验的说法中正确的是()A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B．双缝的作用是获得两个振动状况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生解析：选B.在双缝干涉试验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动状况，双缝的作用是获得两个振动状况完全相同的相干光源，故A项错误，B项正确；在两个相干光源完全相同的状况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，C项错误；两列光波要相遇就会叠加，满意相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼视察的便利，故D项错误．3．在双缝干涉试验中，以白光为光源，在屏幕上视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)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，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逝B．红色和绿色的双缝干涉条纹消逝，其他颜色的双缝干涉条纹仍旧存在C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在D．至少有一种颜色的双缝干涉条纹解析：选C.两列光波发生干涉的条件之一是频率相同，利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用绿色滤光片和红色滤光片拦住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选项C正确．4．由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为()A．两个光源发出光的频率相同B．两个光源发出光的强度不同C．两个光源的光速不同D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源解析：选D.题中两光源发出的光都是白光，频率不确定，没法比较，选项A错误；光的强度对光的干涉没有影响，选项B错误；光速在真空中是确定的，它对光的干涉也没有影响，选项C错误；不同光源发出的光频率一般不同，所以不会产生干涉现象，这样的光源不是相干光源，选项D正确．5．如图甲所示为双缝干涉试验的装置示意图．乙图为用绿光进行试验时，在屏上视察到的条纹状况，a为中心亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做试验时视察到的条纹状况，a′为中心亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光的波长最短．则以下说法正确的是()A．丙图可能为用红光试验产生的条纹，表明红光波长较长B．丙图可能为用紫光试验产生的条纹，表明紫光波长较长C．丙图可能为用紫光试验产生的条纹，表明紫光波长较短D．丙图可能为用红光试验产生的条纹，表明红光波长较短解析：选A.依据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此选项B、C、D错误，A正确．6．在双缝干涉试验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5μm.若用频率f＝6.0×1014Hz的黄光照耀双缝，则()A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹B．P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹C．两点均出现亮条纹D．两点均出现暗条纹解析：选B.由光的频率f＝6.0×1014Hz，知光的波长λ＝eq\f(c,f)＝5×10－7m．P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ.Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5μm＝1.5×10－6m＝3λ.因此，P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹，选B.二、多项选择题7．如图所示的双缝干涉试验，用绿光照耀单缝S时，在光屏P上视察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A．减小S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光解析：选AC.在波的干涉中，干涉条纹的间距Δx＝eq\f(L,d)λ，由公式可得，条纹间距与波长、双缝屏之间的距离成正比，与双缝间的距离d成反比，故要增大间距，应减小d，或增大双缝到光屏的距离，或增大光的波长，故A、C正确，B、D错误．8.用波长为λ的单色光照耀单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中心亮条纹，则()A．O到达a、b的路程差为零B．M、N到达b的路程差为λC．O到达a、c的路程差为4λD．M、N到达e的路程差为2λ解析：选BD.振动一样的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满意Δx＝nλ(n＝0，1，2，3…)．“路程差”是指从双缝M、N到屏上某点的路程差，与O无关，A、C错误；b是n＝1时的第一级亮条纹，e是n＝2时的其次级亮条纹，故B、D正确．9．双缝干涉试验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1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点距双缝S1和S2的距离相等，P点出现距O点最近的第一条亮条纹．假如将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，探讨屏上O点及其上方的干涉条纹的状况正确的是()A．在O点出现红光的亮条纹B．红光的第一条亮条纹出现在P点的上方C．在O点不出现蓝光的亮条纹D．蓝光的第一条亮条纹出现在P点的上方解析：选AB.由于O点到双缝的路程差为零，所以在O点出现各种单色光的亮条纹，在P点出现绿光的第一条亮条纹，因为λ红＞λ绿＞λ蓝，所以红光条纹间距大于绿光条纹间距，绿光条纹间距大于蓝光条纹间距．A、B正确．10．为检测矿泉水的品质，我们可以利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器，特制容器不影响光的传播，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气，特制容器未画出)，通过对比填充矿泉水后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1，就可以计算出该矿泉水的折射率．设空气的折射率为1，则下列说法正确的是()A．x2＞x1B．x2＜x1C．该矿泉水的折射率为eq\f(x1,x2)D．该矿泉水的折射率为eq\f(x2,x1)答案：BC三、非选择题11．频率为6×1014Hz的激光从S1和S2投射到屏上，若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10－6m，那么点P处是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2的路程相等的点，则PO间有几条暗纹、几条亮纹？(不含O、P两点处)解析：单色光的波长λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6×1014)m＝5×10－7m，路程差为3×10－6m，eq\f(Δr,\f(λ,2))＝eq\f(3×10－6,\f(5,2)×10－7)＝12，即路程差是半波长的偶数倍，P点出现亮纹，而O点处为中心亮纹，所以，在PO间有5条亮纹，6条暗纹．答案：亮条纹6条暗纹5条亮纹12．用氦氖激光器进行双缝干涉试验，已知运用的双缝间距离d＝0.1mm，双缝到屏的距离L＝6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8cm，则氦氖激光器发出红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是eq\f(4,3)的水中，这时屏上的条纹间距是多少？解析：由Δx＝eq\f(L,d)λ，可以得出红光的波长λ＝eq\f(d,L)·Δx＝eq\f(0.1×10－3×3.8×10－2,6.0)m≈6.3×10－7m.所以激光器发出的红光的波长是6.3×10－7m.假如将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由