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第四章光3光的干涉基礎(chǔ)過關(guān)練題組一光的雙縫干涉1.在楊氏雙縫干涉實驗中,下列說法正確的是(n為自然數(shù),λ為光波波長)()A.在與雙縫的距離相等的點形成暗條紋B.在與雙縫的距離之差為nλ的點形成明條紋C.在與雙縫的距離之差為nλ2D.在與雙縫的距離之差為n+12λ的點形成暗條紋2.某同學(xué)自己動手利用如圖所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象,其中,A為單縫屏,B為雙縫屏,C為像屏。當他使一束陽光照射到A上時,屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋,他移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。實驗失敗的原因最可能是()A.單縫S太窄B.單縫S太寬C.S到S1與到S2的距離不相等D.陽光不能作為光源3.(2023云南楚雄期末)用a、b兩單色光分別照射同一雙縫干涉實驗裝置,在距雙縫恒定距離的屏上得到不同的干涉圖樣,其中圖甲是用a光照射形成的,圖乙是用b光照射形成的。下列說法正確的是()A.a光的波長比b光的短B.a光的頻率比b光的小C.水對a光的折射率比對b光的大D.在真空中,a、b兩光的傳播速度相同4.(2023山西臨汾階段測試)關(guān)于光的干涉,下列說法正確的是()A.在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的B.在雙縫干涉現(xiàn)象中,把入射光由紅光換成紫光,相鄰兩個亮條紋間距將變寬C.在雙縫干涉現(xiàn)象中,將綠光換為紅光,相鄰兩個亮條紋間距將變寬D.在雙縫干涉現(xiàn)象中,入射光為白光時得到的彩色條紋內(nèi)紅外紫題組二薄膜干涉5.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置,P是附有肥皂液薄膜的鐵絲圈,S是一點燃的酒精燈,往火焰上撒些鹽后,在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是圖中的()6.(2023福建三明期中)劈尖干涉是一種薄膜干涉。如圖甲所示,將一塊平板玻璃a放置在另一平板玻璃b上,在一端夾入兩張紙片,當單色光從上方入射后,從上往下可以看到干涉條紋。則()A.干涉條紋是由甲圖中a、b上表面的反射光疊加產(chǎn)生的B.相鄰的暗條紋對應(yīng)位置下方的空氣膜厚度差相同C.若抽去一張紙片,條紋變密D.若觀察到的條紋如圖乙所示,則厚玻璃板上表面有上凸的位置 能力提升練題組一雙縫干涉的應(yīng)用1.(2022江蘇連云港期末)如圖所示是1834年愛爾蘭物理學(xué)家洛埃觀察到光的干涉現(xiàn)象的原理圖。縫光源S發(fā)出波長為600nm的光,有一部分直接射到屏D上,另一部分經(jīng)鏡面M反射到屏D上,對鏡面的入射角接近90°,這兩部分光疊加產(chǎn)生干涉,在屏D上出現(xiàn)亮暗相間的干涉條紋,這被稱為洛埃鏡實驗。下列說法正確的是()A.光屏上的條紋與鏡面垂直B.將光屏D水平向左靠近平面鏡,相鄰條紋間距減小C.將光源S豎直向下靠近平面鏡,相鄰條紋間距減小D.將光源換成白光光源,屏D上無法觀察到干涉條紋2.(2022山東省實驗中學(xué)二模)如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖,擋板上有兩條狹縫S1、S2,由S1和S2發(fā)出的兩列光波到達屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長為λ,屏上的P點到兩縫S1和S2的距離相等,如果把P處的亮條紋記作第0號亮條紋,由P向上數(shù),與0號亮條紋相鄰的暗條紋為1號暗條紋,與1號暗條紋相鄰的亮條紋為1號亮條紋,1號亮條紋上側(cè)相鄰的暗條紋為2號暗條紋,則P1處的暗條紋恰好是10號暗條紋。設(shè)直線S1P1的長度為r1,S2P1的長度為r2,則r2-r1等于()A.9λB.9.5λC.10λD.10.5λ題組二薄膜干涉的應(yīng)用3.(2023江蘇昆山中學(xué)模擬)在薄膜干涉實驗中,鐵絲圈上附有肥皂液膜,豎直放置,形成如圖所示的肥皂液膜側(cè)視圖,用黃光從左側(cè)照射薄膜,會觀察到明暗相間的干涉條紋,則下列結(jié)論錯誤的是()A.實驗者應(yīng)該從薄膜左側(cè)觀察干涉圖樣B.干涉條紋的分布呈現(xiàn)上密下疏C.任意兩相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差不變D.若換用紅光照射,則條紋間距將變大4.(2022江蘇淮安期末)利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度。如圖(a)所示,透明標準板M和待檢工件N之間形成一楔形空氣薄層,并用單色光照射,可觀察到如圖(b)所示的干涉條紋,條紋的彎曲處P和Q分別對應(yīng)A和B處,下列判斷中正確的是()A.N的上表面A處向上凸起B(yǎng).N的上表面B處向下凹陷C.若緩慢增大薄片的厚度,則干涉條紋向劈尖一側(cè)移動D.條紋的c、d點對應(yīng)處的空氣膜厚度相同
答案與分層梯度式解析第四章光3光的干涉基礎(chǔ)過關(guān)練1.BD2.B3.BD4.C5.D6.B1.BD在楊氏雙縫干涉實驗中,當某點與雙縫距離之差Δδ為波長的整數(shù)倍,即Δδ=nλ(n=0,1,2,3,…)時,該處出現(xiàn)明條紋;當某點與雙縫距離之差Δδ為半波長的奇數(shù)倍,即Δδ=(2n+1)λ2(n=0,1,2,3,…)時,2.B本實驗中,單縫S應(yīng)非常窄,才可看成“理想線光源”,才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象,移走B后,在C上出現(xiàn)一窄亮斑,說明單縫S太寬,故A錯誤,B正確;S到S1與到S2距離不相等時,也能出現(xiàn)干涉條紋,但中央不一定是亮條紋,C錯誤;太陽光可以作為光源,D錯誤。3.BD由題圖可知,a光的干涉條紋間距較大,結(jié)合Δx=ldλ可知a光的波長比b光的波長長,A錯誤;由f=cλ,可知a光的頻率比b光的小,水對a光的折射率比對b光的小,B正確,C錯誤;在真空中,各種頻率的光的傳播速度均為3.0×108m/s4.C在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的,A錯誤。把入射光由波長較長的紅光換成波長較短的紫光,由Δx=ldλ可知,相鄰兩個亮條紋間距將變窄;將綠光換為紅光,由于紅光的波長比綠光的波長長,相鄰兩個亮條紋間距將變寬,B錯誤,C正確。入射光為白光時得到彩色條紋,紅光的條紋間距最寬,紫光的條紋間距最窄,因此彩色條紋內(nèi)紫外紅,5.D鐵絲圈上的肥皂膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平線上薄膜厚度基本一致,如果某一厚度處前后表面反射的光波疊加后得到加強,那么這一水平線上(同一厚度)的各處光波均會加強,所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的,選D。6.B模型構(gòu)建a下表面和b上表面反射光的路程差Δs=2d,即路程差為空氣薄膜厚度的2倍,每當空氣薄膜厚度增加λ2,路程差增加λ,故相鄰亮條紋對應(yīng)的空氣薄膜厚度差Δd=λ2,相鄰亮條紋間距為Δx=λ2干涉條紋是由a下表面和b上表面的反射光疊加產(chǎn)生的,A錯誤;薄膜干涉是等厚干涉,任意一條明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度相等,任意相鄰的明條紋或者暗條紋對應(yīng)的薄膜厚度差恒定,B正確;抽去一張紙,傾角θ減小,亮條紋之間距離增大,干涉條紋變疏,C錯誤;若觀察到的條紋如題圖乙所示,可知被檢查平面左邊處的空氣膜厚度與右邊的空氣膜厚度相同,則厚玻璃板上表面有下凹的位置,D錯誤。故選B。能力提升練1.B2.B3.B4.CD1.B畫出光路圖如圖所示:可等效為兩個相干光源S、S'發(fā)出的光在屏上形成雙縫干涉圖樣,類比雙縫干涉實驗可知,光屏上的條紋與鏡面平行,A錯誤;由Δx=Ldλ可知,將光屏D水平向左靠近平面鏡,L減小,相鄰條紋間距減小,B正確;將光源S豎直向下靠近平面鏡,d減小,相鄰條紋間距增大,C錯誤;將光源換成白光光源,在屏D上會觀察到彩色的干涉條紋,2.B從中央亮條紋算起,P1處是10號暗條紋的位置,n=10,縫S1、S2到P1處的距離差為r2-r1=(2n-1)λ2=9.5λ,3.B模型構(gòu)建如果薄膜厚度從上到下均勻增加,如圖所示:薄膜前后兩個面反射光的路程差Δs=2d,即路程差為薄膜厚度的2倍,每當薄膜厚度增加λ2,光程差增加λ,故相鄰亮條紋對應(yīng)的薄膜厚度差Δd=λ2,相鄰亮條紋間距為Δx=Δd薄膜干涉是前后兩個面的反射光疊加產(chǎn)生的,應(yīng)該從入射光的同側(cè)觀察,A正確;由于薄膜不是均勻增厚的,從上到下薄膜厚度增加得越來越快(即θ變大),所以從上到下相鄰干涉條紋間距逐漸變小,干涉條紋的分布呈現(xiàn)上疏下密,B錯誤;任意相鄰亮條紋處對應(yīng)的薄膜厚度之差都是波長的一半,C正確;如果換成紅光照射,則光的波長變長,相鄰條紋間距變大,D正確。故選B。4.CD薄膜干涉是等厚干涉,分別從薄膜的上、下表面反射的兩列光是相干光,其光程差為Δx=2d,即光程差為薄膜厚度的2倍,當光程差Δx=nλ時,該處為亮條紋,也就是每一個亮條紋與一定的薄膜厚度相對應(yīng)。c、d點在同一條紋上,故c、d點對應(yīng)處的空氣膜厚度相同,D正確;緩慢增大薄片的厚度,即緩慢增大空氣薄膜的劈角,干涉條紋會向劈尖一側(cè)移動,C正確;同一條紋
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