2019-2020學(xué)年高中物理第5章光的干涉衍射偏振第1節(jié)光的干涉隨堂演練含解析魯科版選修3-4

1、PAGE PAGE 8第1節(jié) 光的干涉1.關(guān)于光的干涉，下列說(shuō)法中正確的是（）A.在單色光的雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰的兩條暗條紋的間距是不等的B.在單色光的雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光波長(zhǎng)變短，相鄰兩個(gè)明條紋間距離將變寬C.只有頻率相同的兩列光波才能發(fā)生干涉D.頻率不同的兩列光波也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定解析：選C.在雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于同一干涉裝置，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，相鄰兩個(gè)明條紋的間距越大，因此，把入射光波長(zhǎng)變短，條紋間距變窄，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩列光波發(fā)生干涉，頻率必須相同，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2.下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法

2、中，正確的是（）A.單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B.雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況相同的相干光源C.光屏上距兩縫的路程差等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D.照射單縫的單色光的頻率越高，光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬解析：選B.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個(gè)線(xiàn)光源，雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的相干光源，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確.光屏上距兩縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.照射單縫的單色光頻率越高，兩相干光的光波波長(zhǎng)越短，屏上的條紋應(yīng)越窄，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3.（多選）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣.若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋

3、的間距，可選用的方法是（）A.改用紅色激光B.改用藍(lán)色激光C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)解析：選ACD.由xeq f(L,d)可知，改用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的激光照射在雙縫上，相鄰亮條紋的間距x增大，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；減小雙縫間距d，相鄰亮條紋的間距x增大，C項(xiàng)正確；將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)，增大了屏幕與雙縫的距離L，相鄰亮條紋的間距x增大，D項(xiàng)正確；相鄰亮條紋的間距與光源到雙縫的距離無(wú)關(guān)，E項(xiàng)錯(cuò)誤.4.如圖所示，用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在光屏上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋.已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫的距離之差r2r1應(yīng)為（）A.eq f(c,2f)Be

4、q f(3c,2f)C.eq f(3c,f) Deq f(5c,2f)解析：選D.在某點(diǎn)產(chǎn)生暗條紋的條件是：光程差r2r1為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.已知P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，說(shuō)明r2r1eq f(5,2)，由cf得eq f(c,f)，則r2r1eq f(5c,2f).5.如圖（a），在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1（0，4）和S2（0，2）.兩波源的振動(dòng)圖線(xiàn)分別如圖（b）和圖（c）所示.兩列波的波速均為1.00 m/s.兩列波從波源傳播到點(diǎn)A（8，2）的路程差為m，兩列波引起的點(diǎn)B（4，1）處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互（填“加強(qiáng)”或“減弱”），點(diǎn)C（0，0.5）處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互（填“加強(qiáng)”或“減弱

5、”）. 解析：點(diǎn)波源S1（0，4）的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A（8，2）的路程為L(zhǎng)110 m，點(diǎn)波源S2（0，2）的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A（8，2）的路程為L(zhǎng)28 m，兩列波從波源傳播到點(diǎn)A（8，2）的路程差為L(zhǎng)L1L22 m.由于兩列波的波源到點(diǎn)B（4，1）的路程相等，路程差為零，且t0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反，所以?xún)闪胁ǖ竭_(dá)點(diǎn)B時(shí)振動(dòng)方向相反，引起的點(diǎn)B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱；由振動(dòng)圖線(xiàn)可知，波動(dòng)周期為T(mén)2 s，波長(zhǎng)vT2 m.由于兩列波的波源到點(diǎn)C（0，0.5）的路程分別為3.5 m和2.5 m，路程差為1 m，而t0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反，所以?xún)闪胁ǖ竭_(dá)點(diǎn)C時(shí)振動(dòng)方向相同，引起的點(diǎn)C處質(zhì)點(diǎn)

6、的振動(dòng)相互加強(qiáng).答案：2減弱加強(qiáng)課時(shí)作業(yè)一、單項(xiàng)選擇題1.白光通過(guò)雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若在兩個(gè)縫上分別安裝紅色和綠色濾光片，則屏上將出現(xiàn)（）A.黃色干涉條紋 B紅、綠相間的條紋C.黑、白相間的條紋 D無(wú)干涉條紋解析：選D.在兩縫上分別安裝紅色和綠色濾光片后，到達(dá)屏上的兩束光分別是紅光和綠光，由于紅光和綠光頻率不同，不是相干光，不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，故正確答案為D.2.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是紫光B.用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是紅光C.涂有增透膜的照相機(jī)鏡頭，增強(qiáng)了對(duì)照射光的透射程度D.從豎立肥皂膜上看到的彩色條紋是從膜的兩表面反

7、射的光相干涉的結(jié)果解析：選A.由于干涉實(shí)驗(yàn)中，有yeq f(l,d)，即條紋間距與光波長(zhǎng)成正比，而紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故偏離中央明條紋最遠(yuǎn)的是紅光，A錯(cuò)，B對(duì)；增透膜應(yīng)該增透的是對(duì)人的視覺(jué)最敏感的綠光，從而才能使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的條紋是由于光從膜前、后表面反射后，相干而形成的，C、D對(duì).3.如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋.要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以（）A.增大S1與S2的間距B.減小雙縫屏到光屏的距離C.將綠光換為紅光D.將綠光換為紫光解析：選C.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰兩條亮紋（或暗紋）間的距離yeq f(L,d)，要想增大條紋間距可以減

8、小兩縫間距d，或者增大雙縫屏到光屏的距離L，或者換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光做實(shí)驗(yàn).由此可知，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.4.如圖甲所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，乙圖為用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)在屏上觀察到的條紋情況，a為中央條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況，a為中央亮條紋，則以下說(shuō)法正確的是（）A.丙圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)B.丙圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)C.丙圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較短D.丙圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較短解析：選A.根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋

9、的間距就越大，由本題的條件可確定另一種顏色的單色光比綠光波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，A正確.5.礦井中的瓦斯對(duì)人危害極大，某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干涉的原理設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測(cè)儀，在雙縫前面放置兩個(gè)完全相同的透明容器A、B，其中A與干凈空氣相通，B與礦井中的氣體相通，觀察屏上的干涉條紋，如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說(shuō)明B中氣體（）A.一定含瓦斯 B一定不含瓦斯C.不一定含瓦斯 D無(wú)法判定解析：選A.如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說(shuō)明從雙縫到屏的路程差發(fā)生了變化，所以B中氣體一定含瓦斯.6.如圖所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，P處為第二條暗條紋，改用頻率較低的

10、單色光重做上述實(shí)驗(yàn)（其他條件不變）時(shí)，則同側(cè)第二條暗條紋的位置（）A.仍在P處B.在P點(diǎn)上方C.在P點(diǎn)下方D.要將屏向雙縫方向移近一些才能看到解析：選B.由eq f(c,f)知f變小，變大.若出現(xiàn)第二條暗條紋，則P到雙縫的光程差req f(3,2)，當(dāng)變大時(shí)，r也要變大，故第二條暗條紋的位置向上移，在P點(diǎn)上方，B正確.7.劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示.將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜.當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：（1）任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下薄膜厚度相等；（2）任意相

11、鄰亮條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定.現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋（）A.變疏 B變密C.不變 D消失解析：選A.光線(xiàn)在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋.設(shè)空氣膜頂角為，d1、d2處為兩相鄰亮條紋，如圖所示，則此兩處的光程差分別為12d1，22d2.因?yàn)楣獬滩?1，所以d2d1eq f(1,2).設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為l，則由幾何關(guān)系得eq f(d2d1,l)tan ，即leq f(,2tan ) .當(dāng)抽去一張紙片減小，l增大，故選A.二、多項(xiàng)選擇題8.用波長(zhǎng)為的單色光照射單縫O，經(jīng)過(guò)雙縫M、N在屏上產(chǎn)生

12、明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則（）A.O到達(dá)a、b的路程差為零B.M、N到達(dá)b的路程差為C.O到達(dá)a、c的路程差為4D.M、N到達(dá)e的路程差為2解析：選BD.振動(dòng)一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿(mǎn)足xn（n0，1，2，3）.“路程差”是指從雙縫M、N到屏上某點(diǎn)的路程差，與O無(wú)關(guān)，A、C錯(cuò)誤；b是n1時(shí)的第一級(jí)亮條紋，e是n2時(shí)的第二級(jí)亮條紋，故B、D正確.9.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過(guò)單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋. 屏上O點(diǎn)距雙縫S1

13、和S2的距離相等，P點(diǎn)出現(xiàn)距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋.如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，綠光波長(zhǎng)大于藍(lán)光的波長(zhǎng)，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況正確的是（）A.在O點(diǎn)出現(xiàn)紅光的亮條紋B.紅光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點(diǎn)的上方C.在O點(diǎn)不出現(xiàn)藍(lán)光的亮條紋D.藍(lán)光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點(diǎn)的上方解析：選AB.由于O點(diǎn)到雙縫的光程差為零，所以在O點(diǎn)出現(xiàn)各種單色光的亮條紋，在P點(diǎn)出現(xiàn)綠光的第一條亮條紋，因?yàn)榧t綠藍(lán)，所以紅光條紋間距大于綠光條紋間距，綠光條紋間距大于藍(lán)光條紋間距.A、B正確.10.雙縫干涉部分實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使得像屏上可以見(jiàn)到清晰的干涉條紋，關(guān)于干涉條

14、紋的情況，下列敘述正確的是（）A.若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋B.若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會(huì)發(fā)生變化C.若將像屏向上平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋D.若將像屏向上平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會(huì)發(fā)生變化解析：選ACD.雙縫干涉發(fā)生后，并不只在有像屏處有干涉圖樣，而是在雙縫右側(cè)的空間，只要通過(guò)雙縫后，在兩列光相遇的地方疊加都能發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，并且在新的位置仍很清晰，A、C、D正確.三、非選擇題11.（1）如圖所示，在“雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、遮光筒、光屏.（2）已知雙縫到光屏之間的距離L500 mm

15、，雙縫之間的距離d0.50 mm，單縫到雙縫之間的距離s100 mm，某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，調(diào)整手輪，在測(cè)量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)A條亮紋的中心，然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)B條亮紋的中心，前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖所示.則入射光的波長(zhǎng)m（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.（3）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密，難以測(cè)量，可以采用的改進(jìn)辦法有.A.改用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光（如紅光）作為入射光B.增大雙縫間距C.增大雙縫到單縫的距離D.增大雙縫到屏的距離解析：（1）由題圖可知，是濾光片，是單縫，是雙縫.（2）由xeq f(L,d)可得xeq f(d,L)eq f(d（x2x1）,7L)eq f(5104（1

16、5.710311.1103）,70.5) m6.6107 m.（3）由xeq f(L,d)可知，要使x增大，可改用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光（如紅光）作為入射光，可減小雙縫間距，可增大雙縫到屏的距離，故選項(xiàng)A、D正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤.答案： （1）濾光片單縫雙縫（2）6.6107（3）AD12.用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知使用的雙縫間距離d0.1 mm，雙縫到屏的距離L6.0 m，測(cè)得屏上干涉條紋中相鄰亮條紋的間距是3.8 cm，則氦氖激光器發(fā)出紅光的波長(zhǎng)是多少？假如把整個(gè)裝置放入折射率是eq f(4,3)的水中，這時(shí)屏上的條紋間距是多少？解析：由xeq f(L,d)，可以得出紅光的波長(zhǎng)eq f(d,L)xeq f(0.1103