新教材適用2023-2024學(xué)年高中物理第四章光及其應(yīng)用4.光的干涉課后訓(xùn)練教科版選擇性必修第一冊

4.光的干涉課后訓(xùn)練鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)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.只有頻率相同的兩列光才能產(chǎn)生干涉C.頻率不同的兩列光也能產(chǎn)生干涉,只是不穩(wěn)定D.在屏上到兩縫距離相等的點(diǎn)產(chǎn)生亮條紋答案:BD解析:在干涉現(xiàn)象中,相鄰亮條紋和相鄰暗條紋的間距是相等的,故A錯誤;能發(fā)生干涉的兩列光頻率必須相同,故B正確,C錯誤;到兩縫距離相等的點(diǎn),光程差為零,出現(xiàn)亮條紋,故D正確。2.右圖為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置,P是附有肥皂薄膜的鐵絲圈,S是一點(diǎn)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)是下列圖中的()答案:D解析:鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚,在同一水平線上厚度基本一致,如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強(qiáng),那么這一水平線上同一厚度處形成亮條紋,所以干涉條紋應(yīng)是水平的。3.(多選)如圖(a)所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀察到如圖(b)所示的內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)狀干涉條紋,稱為牛頓環(huán),以下說法正確的是()(a)(b)A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的C.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓腄.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓拇鸢?AC解析:由于凸透鏡和平板玻璃之間的空氣形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透鏡的下表面和平板玻璃的上表面,故A正確,B錯誤;由于凸透鏡的下表面是圓弧面,所以形成的薄膜厚度不是均勻變化的,形成不等間距的干涉條紋,故C正確,D錯誤。4.(多選)線光源a發(fā)出的光波長為480nm,線光源b發(fā)出的光波長為672nm,則下列說法正確的是()A.用a做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),屏上與雙縫距離差為s1=1.68μm的P處將出現(xiàn)暗紋B.用b做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),屏上與雙縫距離差為s1=1.68μm的P處將出現(xiàn)亮紋C.用a做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),屏上與雙縫距離差為s2=1.44μm的Q處將出現(xiàn)亮紋D.用b做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),屏上與雙縫距離差為s2=1.44μm的Q處將出現(xiàn)亮紋答案:AC解析:題中兩光源發(fā)出的光的半波長分別為12λ1=12×480×10-9m=2.40×10-12λ2=12×672×10-9m=3.36×10-因?yàn)镻、Q處到雙縫的距離差可表示為s1=1.68×10-6m=712λ1s2=1.44×10-6m=612λ1可見,用a、b兩光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),屏上P處到雙縫的距離差都等于半波長的奇數(shù)倍,均為暗紋,故選項(xiàng)A正確,B錯誤;用a做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),屏上Q處到雙縫的距離差恰等于半波長的偶數(shù)倍,Q處應(yīng)為亮紋,C正確;用b做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),屏上Q處到雙縫的距離差不等于半波長的偶數(shù)倍,D錯誤。5.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014Hz,兩光源S1、S2的振動情況恰好相反,光屏上的P點(diǎn)到S1與到S2的路程差為3×10-6m,如圖所示,則:(1)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋?(2)設(shè)O為到S1、S2路程相等的點(diǎn),則P、O間還有幾條亮條紋,幾條暗條紋?(不包括O、P兩處的條紋)答案:(1)暗條紋(2)5條暗條紋,6條亮條紋解析:(1)由λ=cf得λ=5×10-7n=Δsλ由于兩光源的振動情況恰好相反,所以P點(diǎn)為暗條紋。(2)O點(diǎn)路程差為0,也是暗條紋,OP間還有5條暗條紋,6條亮條紋。能力提升1.市場上有種燈具俗稱“冷光燈”,用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低,從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂),這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線。以λ表示此紅外線在薄膜中的波長,用λ0表示此紅外線在真空中的波長,則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()A.14λ0 B.1C.12λ D.12答案:B解析:要消除反射回來的紅外線,即從薄膜前、后表面反射回來的紅外線發(fā)生干涉,相互抵消,即2d=λ2,解得d=λ4,選項(xiàng)2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光源發(fā)射波長為6.0×10-7m的橙光時(shí),在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋,光屏上A點(diǎn)恰好是距中心條紋的第二條亮條紋。其他條件不變,現(xiàn)改用其他顏色的可見光做實(shí)驗(yàn),光屏上A點(diǎn)是暗條紋位置,可見光的頻率范圍是3.9×1014~7.5×1014Hz,則入射光的波長可能是()A.8.0×10-7m B.4.8×10-7mC.4.0×10-7m D.3.4×10-7m答案:B解析:可見光的頻率范圍是3.9×1014~7.5×1014Hz,依據(jù)公式c=λf,可知其波長范圍是4.0×10-7~7.69×10-7m,A、D選項(xiàng)錯誤。根據(jù)公式Δr=nλ2(n為整數(shù))可知,n為偶數(shù)的地方出現(xiàn)亮條紋,n為奇數(shù)的地方出現(xiàn)暗條紋。因此n=4時(shí),出現(xiàn)距中心條紋的第二條亮條紋,所以A點(diǎn)到兩條縫的路程差Δr=4×6.0×10-72m=1.2×10-6m,要想出現(xiàn)暗條紋,n需取奇數(shù)才行。當(dāng)入射光波長為4.8×10-7m時(shí),1.2×10-6m=n4.8×10-72m,n=5為奇數(shù),所以A點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋,B選項(xiàng)正確。當(dāng)入射光波長為4.0×10-7m時(shí),1.23.(多選)如圖所示,豎直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜,從膜左側(cè)面垂直射入的紅光,在左側(cè)面觀察到干涉條紋,則下列說法正確的是()A.干涉條紋是由薄膜前后兩個面的反射光疊加形成的B.干涉條紋是紅黑相間的水平條紋C.入射光如果換成紫光,相鄰亮條紋間距變大D.如果薄膜的下端再厚一些,干涉條紋變疏答案:AB解析:干涉條紋是由薄膜前后兩個面的反射光疊加形成的,A正確;一個紅條紋是同一厚度的薄膜前后面的反射光形成的,同一水平線上的薄膜厚度相同,則條紋水平,B正確;把楔形膜兩邊延長至相交,夾角設(shè)為θ,如圖所示,設(shè)第n、n+1條亮紋處的薄膜厚度分別為dn和dn+1,到交點(diǎn)的距離分別設(shè)為xn和xn+1,因?yàn)閵A角很小,應(yīng)用邊角關(guān)系有dn=xnsinθ、dn+1=xn+1sinθ,相鄰亮條紋間距Δx=xn+1-xn=dn+1-dnsinθ,又根據(jù)干涉條件有2dn=nλ、2dn+1=(n+1)λ,聯(lián)立解得Δx=λ2sinθ,顯然相鄰亮條紋間距隨入射光波長增大而增大、隨θ增大而減小,入射光換成紫光,即波長變小,所以相鄰亮條紋間距變小,C錯誤;而薄膜的下端再厚一些使得θ增大4.在用紅光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間的距離為0.5mm,測得雙縫到光屏的距離為1.0m,在光屏上第一條暗條紋到第六條暗條紋間的距離為7.5mm。則:(1)此紅光的頻率為多少?它在真空中的波長為多少?(2)假如把整個裝置放入折射率為43的水中,這時(shí)屏上相鄰亮條紋的間距為多少答案:(1)4×1014Hz7.5×10-7m(2)1