4.3 光的干涉-高二物理同步講義（人教版選擇性必修第一冊(cè)）（教師版）

4.3光的干涉目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.通過實(shí)驗(yàn)觀察,認(rèn)識(shí)光的干涉現(xiàn)象。理解光是一種波,干涉是波特有的性質(zhì)。2.明確光產(chǎn)生干涉的條件以及相干光源的概念。3.理解干涉的原理、干涉條紋形成的原因及特點(diǎn),能夠利用明暗條紋產(chǎn)生的條件解決相應(yīng)的問題。1.知道什么是相干光源以及光產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件.2.觀察光的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)雙縫干涉條紋的特點(diǎn)及其明暗條紋的位置特點(diǎn).3.觀察薄膜干涉現(xiàn)象，知道薄膜干涉條紋的特點(diǎn)，并能用它解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象．知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01波的干涉波的干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉．【即學(xué)即練1】白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的()A．傳播速度不同B．強(qiáng)度不同C．振動(dòng)方向不同D．頻率不同【答案】D【解析】兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，不同色光的頻率不同、波長不同．這樣除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色條紋．知識(shí)點(diǎn)02楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1.史實(shí)：1801年，英國物理學(xué)托馬斯·楊做了著名的光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象．2.雙縫干涉圖樣：如圖所示，用單色光去照射雙縫，屏幕上就會(huì)出現(xiàn)明暗相間的等距離的條紋．4.干涉條件：兩列光的頻率相同，振動(dòng)方向一致，且相位差恒定．5.能發(fā)生干涉的兩束光稱為相干光．6.意義：光的干涉現(xiàn)象充分表明光是一種波．7.明暗條紋位置的判斷方法：當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離差等于半波長的偶數(shù)倍(即恰好等于波長的整數(shù)倍時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離差等于半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光在這點(diǎn)相互削弱，這里出現(xiàn)暗條紋．【即學(xué)即練2】用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到白光的干涉條紋，在光源與單縫之間加上紅色濾光片后()A．干涉條紋消失B．彩色條紋中的紅色條紋消失C．中央條紋變成暗條紋D．中央條紋變成紅色【答案】D【解析】在光源與單縫之間加上紅色濾光片后，只透過紅光，屏上出現(xiàn)紅光(單色光)的干涉條紋，中央條紋變成紅色．知識(shí)點(diǎn)03薄膜干涉1.觀察薄膜干涉：如圖所示，把這層液膜當(dāng)作一個(gè)平面鏡，用它觀察燈焰的像時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)水平方向的明暗相間的條紋．2.相干光源：液膜前后兩表面反射的兩列光波．3.薄膜干涉的成因光照在厚度不同的薄膜上時(shí)，在薄膜的不同位置，前后兩個(gè)面的反射光的光程差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，兩列波疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)暗條紋.【即學(xué)即練3】用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象，圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈，將金屬線圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是()A．當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)30°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)60°時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持不變【答案】D【解析】豎直肥皂膜是由重力作用產(chǎn)生的上薄下厚的薄膜，所以金屬線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知，同一厚度處的干涉條紋在同一級(jí)次上，所形成的干涉條紋都是水平的，與金屬線圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)無關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，D正確．能力拓展能力拓展考法01楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)示意圖，如圖所示．2．單縫的作用：獲得線光源．3．雙縫的作用：獲得兩個(gè)相干光源．4．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上出現(xiàn)一系列明暗相間的條紋．5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光具有波動(dòng)性．【典例1】如圖所示是一種觀察光的干涉現(xiàn)象的裝置，稱為勞埃德鏡，圖中M是一塊普通平板玻璃制成的反射鏡，單色縫光源S與鏡面M平行(圖中S只畫成一個(gè)點(diǎn))，右面P是光屏．P上從最高處A到D之間是S發(fā)出的光能照射到的區(qū)域．圖中帶箭頭的線段表示從S發(fā)出的幾條特殊光線，則下列說法正確的是()A．光屏上AD間的區(qū)域內(nèi)都可以觀察到明暗相間的干涉條紋B．光屏上只有AB間的區(qū)域內(nèi)可以觀察到明暗相間的干涉條紋C．光屏上只有BC間的區(qū)域內(nèi)可以觀察到明暗相間的干涉條紋D．光屏上只有CD間的區(qū)域內(nèi)可以觀察到明暗相間的干涉條紋【答案】C【解析】從光源直接發(fā)出的光和被平面鏡反射的光實(shí)際上是同一列光，故是相干光，圖中BC的區(qū)域表示疊加的區(qū)域，這時(shí)，在屏幕上可以觀察到明、暗相間的干涉條紋．考法02光屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件1．出現(xiàn)亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍．即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)2．出現(xiàn)暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍．即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·eq\f(λ,2)(k＝1,2,3，…)【典例2】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光通過濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反射的光線疊加而成的()A．a(chǎn)的上表面和b的下表面B．a(chǎn)的上表面和b的上表面C．a(chǎn)的下表面和b的上表面D．a(chǎn)的下表面和b的下表面【答案】C【解析】干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉，這里的薄膜指的是樣板與待測玻璃板之間的空氣層．在空氣層的上表面和下表面分別反射的光會(huì)發(fā)生干涉，觀察干涉后形成的條紋是否為平行直線，可以斷定厚玻璃板的上表面是否平整．因此選項(xiàng)C是正確的．分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練一、單選題1．教室內(nèi)兩盞相同的普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，我們觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)椋ǎ〢．兩盞燈亮度不同B．燈光的波長太短C．兩燈光的振動(dòng)頻率不同D．電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定【答案】C【解析】一般情況下，兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光振動(dòng)情況往往是不同的，由點(diǎn)光源發(fā)出的光或同一列光分出的兩列光其振動(dòng)情況才是相同的，因此兩個(gè)普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，振動(dòng)頻率不同，不符合干涉產(chǎn)生的條件，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。2．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫間距離為，雙縫到光屏的距離為，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上見到清晰的干涉條紋。關(guān)于該干涉條紋及改變條件后其變化情況，下列敘述中正確的是（）A．屏上所有暗線都是從雙縫中出來的兩列光波的波谷與波谷疊加形成的B．若將光屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋C．若只減小雙縫間距，屏上兩相鄰明條紋間距離變小D．若只改用頻率較大的單色光，屏上兩相鄰明條紋間距離變大【答案】B【解析】A．從雙縫中出來的兩列光波的波谷與波峰疊加形成暗線，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式可知將光屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋，故B正確；C．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式可知，若只減小雙縫間距d，屏上兩相鄰明條紋間距離變大，故C錯(cuò)誤；D．頻率變大，波長變短，根據(jù)間距公式可知條紋間距變短，故D錯(cuò)誤；故選B。3．如圖甲所示，檢測加工過程中工件表面的幾何形狀與設(shè)計(jì)要求之間的微小差異時(shí)，用精密工藝制造的一個(gè)精度很高的平面玻璃板（樣板），放在被檢查平面上面，在樣板的一端墊一個(gè)薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被檢查平面之間形成一個(gè)楔形空氣膜。用單色光從上面照射，若被檢查平面是平整的，會(huì)看到圖乙所示的條紋。上述檢測主要利用了（）A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．光的粒子性【答案】A【解析】空氣薄膜干涉形成的條紋是膜的上下表面的反射光干涉產(chǎn)生的。故選A。4．如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，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像應(yīng)是圖中的（）A． B． C． D．【答案】D【解析】ABCD．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光波會(huì)加強(qiáng)，所以干涉條紋應(yīng)是基本水平的。故D正確。故選D。5．將激光束照在如圖所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是下圖中的A． B．C． D．【答案】A【解析】將激光束照在如圖所示的雙縫上，將出現(xiàn)雙縫干涉現(xiàn)象，而雙縫干涉圖象的中間是亮條紋，兩側(cè)是明暗相間的對(duì)稱的干涉條紋．A．該圖與結(jié)論相符，選項(xiàng)A正確；B．該圖與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．該圖與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．該圖與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選A．6．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，用黃光作為入射光照射雙縫，在光屏上出現(xiàn)干涉圖樣。改用藍(lán)光再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，看到的圖樣（）A．條紋變寬，間距均勻 B．條紋變寬，間距不均勻C．條紋變窄，間距均勻 D．條紋變窄，間距不均勻【答案】C【解析】根據(jù)雙縫干涉條紋間距關(guān)系式，有藍(lán)光的波長比黃光的小，故條紋將變窄，間距均勻。故選C。7．兩束單色光、沿圖示方向射向圓形玻璃磚，經(jīng)兩次折射后變成復(fù)色光，以下說法正確的是（）A．光的頻率比b光大B．在真空中，光傳播速度比大C．改變?nèi)肷涔獾娜肷浣?，有可能在第二次折射時(shí)發(fā)生全反射D．若以、兩種單色光分別用相同的裝置做“用雙縫干涉測定單色光的波長”的實(shí)驗(yàn)，則光觀察到的條紋間距最大【答案】D【解析】A．根據(jù)圖中信息可知，b光的偏折角較大，則b光的折射率較大，故b光的頻率比a光大，故A錯(cuò)誤；B．在真空中，任何單色光的傳播速度均為光速。故B錯(cuò)誤；C．由于單色光在第一次折射時(shí)的折射角α，即為入射角與半徑的夾角，第二次折射時(shí)的入射角β為第一次的折射光線與半徑的夾角，顯然故能進(jìn)入玻璃磚的光線一定能折射出去，不可能發(fā)生全發(fā)射。故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)A項(xiàng)分析可知，a光波長大于b光波長，根據(jù)雙縫干涉條紋間距關(guān)系式，有故光觀察到的條紋間距最大。故D正確。故選D。8．某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如圖甲所示的條紋，僅改變一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖乙所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是（）A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源【答案】B【解析】試題分析：通過觀察發(fā)現(xiàn)，圖乙中干涉條紋的寬度比甲圖中的大，根據(jù)干涉條紋寬度干涉有：Δx＝，因此可以使縫屏距l(xiāng)變大，雙縫距d減小，或換用波長較長即頻率較低的光，以達(dá)到要求，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；選項(xiàng)B正確；與光源到單縫的距離無關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．考點(diǎn)：本題主要考查了對(duì)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解問題，屬于中檔偏低題．9．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用黃光照射單縫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．將黃光換為紅光C．將黃光換為紫光 D．減小雙縫屏到光屏的距離【答案】B【解析】在波的干涉中，干涉條紋的間距，由公式可得，條紋間距Δx與波長λ、屏之間的距離L成正比，與雙縫間的距離d成反比，故要增大條紋間距Δx應(yīng)減小雙縫間的距離d，增大雙縫屏到光屏的距離L或增大光的波長λ，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。10．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，圖中①②③④⑤依次是是光源、濾光片、單縫、雙縫、光屏．調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置中的雙縫，使兩狹縫間的距離增大，則在光屏上看到的條紋（）A．條紋條數(shù)變少B．條紋間距不變C．條紋間距變大D．條紋間距變小【答案】D【解析】根據(jù)可知，使兩狹縫間的距離d增大，則會(huì)使變小，即條紋間距變小，D正確。故選D。11．下列說法正確的是（）A．一束色光從空氣進(jìn)入水中，波長將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化B．肥皂膜在陽光的照射下呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象C．光導(dǎo)纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小D．在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實(shí)際深度比看到的要淺【答案】B【解析】A．光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，光的頻率不變，即光的顏色不發(fā)生變化。故A錯(cuò)誤；B．肥皂膜在陽光的照射下呈現(xiàn)彩色是光的干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)B正確；C．光纖通信利用了全反射的原理，故內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故C錯(cuò)誤；D．在岸邊觀察前方水中的一條魚，魚的實(shí)際深度比看到的要深，即看到的要淺，故D錯(cuò)誤；故選B。12．如圖甲所示，用藍(lán)色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來檢查平面N的上表面的平滑情況，觀察到A處如圖乙所示條紋中O的情況，下列說法正確的是（）A．條紋是光在標(biāo)準(zhǔn)板M的上表面反射和N的上表面反射疊加而成的B．N的上表面A處向上凸起C．將之間的薄片向右拉出一些，條紋會(huì)變密集D．若改用綠光照射，條紋會(huì)變密集【答案】B【解析】A．條紋是光在標(biāo)準(zhǔn)板M的下表面反射和N的上表面反射疊加而成的。故A錯(cuò)誤；B．空氣薄膜厚度從左向右依次增大，又因?yàn)橥粭l紋上各處空氣薄膜厚度相同，所以N的上表面A處空氣厚度與左邊相同，即向上凸起。故B正確；C．將之間的薄片向右拉出一些，空氣薄膜厚度依次減小，觀察到的條紋寬度會(huì)變大，所以條紋會(huì)變稀疏。故C錯(cuò)誤；D．若改用綠光照射，入射光的波長變長，相鄰明（暗）條紋會(huì)變大，所以條紋變稀疏。故D錯(cuò)誤。故選B。13．市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照射物品產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，因而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處，這種燈能降低熱效應(yīng)的原因之一，是在燈泡后面放置的反光鏡表面上鍍了一層薄膜（例如氟化鎂），這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來熱效應(yīng)最顯著的紅外線，以表示紅外線在該薄膜中的波長，則所鍍薄膜的厚度可能是（）A． B． C． D．【答案】A【解析】要消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來的紅外線，在兩個(gè)界面上的反射光相干涉后應(yīng)互相抵消，減少了反射光，路程差應(yīng)滿足可得，所鍍薄膜的厚度是當(dāng)n=1時(shí)其他值不可能。故選A。二、多選題14．平凸透鏡其中一個(gè)表面是個(gè)球面，球面的半徑叫做這個(gè)曲面的曲率半徑，另一個(gè)表面是平面。如圖甲所示，把一塊平凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓紅光從上方射入，從上方入射光觀察平凸透鏡，可以觀察到圖乙所示明暗（紅黑）相間的圓環(huán)狀條紋，這就是牛頓環(huán)。以下說法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是由凸透鏡的上、下表面反射光干涉形成的B．若僅改用綠光照射，則各處條紋間距將變窄C．若僅換用曲率半徑更大的平凸透鏡，則各處條紋間距將變寬D．若僅改用白光照射，則看到的是黑白相間的圓環(huán)狀條紋【答案】BC【解析】A．環(huán)狀條紋是由凸透鏡與平面玻璃所夾空氣膜的上、下表面反射光干涉形成的，故A錯(cuò)誤；B．綠光波長比紅光波長短，若將紅光改用綠光來照射，則條紋間距將變窄，故B正確；C．若換用曲率半徑更大的凸透鏡，則空氣膜從內(nèi)到外厚度的變化變緩，條紋間距變寬，故C正確；D．白光是復(fù)色光，若用白光照射，看到的是彩色的環(huán)狀條紋，故D錯(cuò)誤。故選BC。15．下列說法正確的是（）A．光導(dǎo)纖維傳遞信號(hào)是利用光的直線傳播原理B．色散現(xiàn)象表明白光是復(fù)色光C．用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用了光的干涉現(xiàn)象D．增透膜的最小厚度應(yīng)為入射光在空氣中波長的【答案】BC【解析】A．光導(dǎo)纖維傳遞信號(hào)利用了光的全反射原理，A錯(cuò)誤；B．色散現(xiàn)象將白光分成七色光，表明白光是復(fù)色光，B正確；C．用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查光學(xué)平面的平整程度是利用了光的干涉現(xiàn)象，C正確；D．增透膜是利用光的干涉原理，當(dāng)光程差為在膜中波長的一半時(shí)，出現(xiàn)光的減弱，從而增加光的透射，則膜的厚度為光程差的一半，因此膜的厚度應(yīng)為入射光在增透膜中波長的，D錯(cuò)誤。故選BC。題組B能力提升練一、單選題1．利用薄膜干涉可檢查工件表面的平整度。如圖（a）所示，現(xiàn)使透明標(biāo)準(zhǔn)板M和待檢工件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，條紋的彎曲處和對(duì)應(yīng)于A和B處，下列判斷中正確的是（）A．的上表面A處向上凸起B(yǎng)．的上表面處向下凹陷C．若減少薄片的厚度，則干涉條紋間距會(huì)減小D．條紋的點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的薄膜厚度相同【答案】D【解析】AB．薄膜干涉是等厚干涉，即明條紋處空氣膜的厚度相同，條紋的cd點(diǎn)在直條紋處，故cd點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的薄膜厚度相同，從彎曲的條紋可知，A處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，知A處凹陷，B處檢查平面右邊處的空氣膜厚度與后面的空氣膜厚度相同，知B處凸起，故AB錯(cuò)誤；C．當(dāng)減少薄片的厚度，即減小空氣薄層的寬度，導(dǎo)致同級(jí)的光程差的間距變大，則干涉條紋間距會(huì)增大，故C錯(cuò)誤；D．由圖可知，條紋間距相等，則條紋的cd點(diǎn)對(duì)應(yīng)處的薄膜厚度也相同，故D正確。故選D。2．如圖所示，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b、c三色光的頻率依次越來越大B．a(chǎn)、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越大C．若分別讓a、b、c三色光通過一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大D．若讓a、b、c三色光以同一入射角，從空氣中某方向射入一介質(zhì)，b光恰能發(fā)生全反射，則c光也一定能發(fā)生全反射【答案】B【解析】A．根據(jù)偏折程度可知，a、b、c三色光的折射率依次減小，則頻率依次減小。A錯(cuò)誤；B．根據(jù)可知，a、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越大。B正確；C．a(chǎn)、b、c三色光的波長依次增大，根據(jù)可知，a光形成的干涉條紋的間距最小。C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)、b、c三色光的對(duì)同一介質(zhì)的臨界角依次增大，所以當(dāng)b光恰能發(fā)生全反射，則c光一定不能發(fā)生全反射。D錯(cuò)誤。故選B。3．如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光源S到兩縫S1、S2距離相等，則屏上中央亮條紋位于圖中O處?，F(xiàn)將光源S向下移動(dòng)到示意圖中的S′位置，則（）A．中央亮條紋向下移動(dòng)，且條紋間距不變B．中央亮條紋向上移動(dòng)，且條紋間距不變C．中央亮條紋向下移動(dòng)，且條紋間距增大D．中央亮條紋向上移動(dòng)，且條紋間距增大【答案】B【解析】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若把單色光源S從雙縫S1、S2的中心對(duì)稱軸位置稍微向下移動(dòng)，通過雙縫S1、S2的光仍然是相干光，仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋的位置經(jīng)過S1、S2到S的路程差仍等于0。由于中央亮紋的位置略向上移，根據(jù)公式條紋間距不變故選B。4．一束復(fù)色光射到三棱鏡的O點(diǎn)，色散后在光屏上形成兩條光束，分別記錄為a光和b光，如圖所示，下列說法正確的是（）A．入射光以O(shè)點(diǎn)為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，光屏上a光先消失B．a(chǎn)光的折射率大于b光的折射率C．在真空中，a光的速度大于b光的D．在同一雙縫干涉裝置中，a光產(chǎn)生的干涉條紋比b光的寬【答案】D【解析】AB．由圖可知，a光的偏折程度較小，根據(jù)折射率公式可得a光折射率小于b光折射率，當(dāng)入射光以O(shè)點(diǎn)為軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，光屏上b光先消失，AB錯(cuò)誤；C．光在真空中的傳播速度相同，C錯(cuò)誤；D．由于a光折射率小于b光折射率，所以a光的波長大于b光波長，由公式可知，a光產(chǎn)生的干涉條紋比b光寬，故D正確；故選D。5．如圖所示為半圓柱體玻璃磚的橫截面，OD為直徑，一束由a光和b光組成的復(fù)色光沿AO方向由真空從OD面射入玻璃，之后分成兩束分別從B、C兩點(diǎn)射出（不考慮光在玻璃磚中的反射），其中從B點(diǎn)射出的為a光，從C點(diǎn)射出的為b光。則下列說法正確的是（）A．從B點(diǎn)射出玻璃磚的a光的頻率較小B．將a光和b光通過相同的雙縫干涉裝置，b光的干涉條紋間距較小C．a(chǎn)光和b光在玻璃磚中的傳播時(shí)間相等D．若將a光和b光分別放在水面足夠大的池塘底部同一位置，則a光照亮的水面區(qū)域大【答案】C【解析】A．由圖可知，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于b光的折射率，所以a光的頻率較大，A錯(cuò)誤；B．，由干涉條紋間距公式可知b光的干涉條紋間距較大，B錯(cuò)誤；C．連接B、D；C、D，設(shè)，，設(shè)玻璃磚半徑為R，則有，設(shè)玻璃磚對(duì)a光的折射率為，對(duì)b光的折射率為，則有，故a光和b光在玻璃磚的傳播時(shí)間為，設(shè)復(fù)色光從真空射入玻璃磚時(shí)的入射角為，則有，聯(lián)立以上各式解得C正確；D．a(chǎn)光和b光在水中傳播時(shí)有由可知b光的全反射臨界角較大，所以b光照亮的范圍大，D錯(cuò)誤。故選C。6．如圖所示，凸透鏡的彎曲表面是個(gè)球面，球面的半徑叫做這個(gè)曲面的曲率半徑。把一個(gè)凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。這個(gè)現(xiàn)象是牛頓首先發(fā)現(xiàn)的，這些環(huán)狀條紋叫做牛頓環(huán)。下列說法正確的是（）A．圓環(huán)狀條紋是由于凸透鏡上、下表面的反射光發(fā)生干涉形成的B．圓環(huán)狀條紋的間距不相等，從圓心向外條紋越來越稀疏C．如果改用一個(gè)表面曲率半徑更大的凸透鏡，觀察到的圓環(huán)狀條紋半徑將變小D．如果改用波長更長的單色光照射，觀察到的圓環(huán)狀條紋半徑將變大【答案】D【解析】A．當(dāng)光垂直照射到凸透鏡上時(shí)，光的傳播方向不變，而當(dāng)光從玻璃射入空氣時(shí)一部分光發(fā)生反射，另一部分光透射進(jìn)入空氣，當(dāng)該部分光從空氣進(jìn)入下面的平面玻璃時(shí)又有一部分光發(fā)生反射，這樣兩列反射光是相干光，它們?cè)谕雇哥R的下表面相遇，當(dāng)光程差為波長的整數(shù)倍時(shí)是亮條紋，當(dāng)光程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)是暗條紋，故出現(xiàn)亮暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋，A錯(cuò)誤；B．圓環(huán)狀條紋的間距不相等，從圓心向外條紋越來越密集，B錯(cuò)誤；C．若換一個(gè)曲率半徑更大的凸透鏡，仍然相同的水平距離但空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，C錯(cuò)誤；D．如果改用波長更長的單色光照射而其它條件保持不變，則觀察到的圓環(huán)狀條紋間距變大，D正確。故選D。7．用如圖所示的裝置來觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，以下推斷正確的是（）A．雙縫干涉圖樣中亮條紋之間的距離相等，暗條紋之間的距離不相等B．若入射光是白光，則像屏上的條紋是黑白相間的干涉條紋C．像屏上某點(diǎn)到雙縫的距離差為入射光波長的1.5倍時(shí)，該點(diǎn)處一定是亮條紋D．圖中雙縫屏的作用是使通過雙縫的光形成兩列相干光波【答案】D【解析】A．干涉條紋的寬度是相等的，A錯(cuò)誤；B．若入射光是白光，則像屏上出現(xiàn)彩色干涉條紋，B錯(cuò)誤；C．屏上某點(diǎn)到雙縫的距離之差等于半個(gè)波長的奇數(shù)倍時(shí)，這點(diǎn)將出現(xiàn)暗條紋，C錯(cuò)誤；D．發(fā)生干涉的條件是兩列頻率相同的光，雙縫的作用是得到兩列相干光波，D正確。故選D。8．如圖所示，由a、b兩種單色光組成的復(fù)色光，通過足夠大的長方體透明材料后分成兩束，則（）A．a(chǎn)光的波長小于b光的波長B．a(chǎn)光的折射率大于b光的折射率C．兩束光a、b只要滿足一定的條件可以發(fā)生干涉D．若a光照射到某界面上時(shí)發(fā)生全反射，則b光也能發(fā)生全反射【答案】D【解析】AB．由圖可知，b光的偏折程度要大于a光的偏折程度，所以b光折射率大，則b光的頻率大，波長小，故AB錯(cuò)誤；C．因?yàn)閍、b兩束光的頻率不同，所以不能發(fā)生干涉，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)臨界角公式可知，折射率越大，發(fā)生全反射的臨界角越小，由于a光的折射率小于b光的折射率，因此a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射時(shí)的臨界角，因此若a光照射到某界面上發(fā)生全反射，則b光也能發(fā)生全反射，故D正確。故選D。9．某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象，當(dāng)他用一束陽光照射到單縫屏上時(shí)，光屏上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走雙縫屏后，光屏上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能性是（）A．單縫S太窄B．單縫太寬C．S到S1到S2的距離不等D．陽光不能作為光源【答案】B【解析】AB．由題意可知，當(dāng)他用一束陽光照射到A上時(shí)，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，說明縫的寬度太大，否則會(huì)出現(xiàn)衍射條紋，若單縫S太窄，他移走B后，C上出現(xiàn)衍射條紋，而不是一窄亮斑，故A錯(cuò)誤，B正確；C．若S到S1和S2距離不等，仍出現(xiàn)干涉條紋，不過中央亮條紋不在屏與虛線的交點(diǎn)上，故C錯(cuò)誤；D．若太陽光作光源，仍會(huì)出現(xiàn)衍射條紋，如今在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明能否作為光源無關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選B。10．下列說法不正確的是（）A．光纖通信是利用了光的全反射原理B．狹義相對(duì)性原理認(rèn)為，在任何參考系中物理規(guī)律都相同的C．全息照相應(yīng)用了光的干涉原理，同時(shí)還要應(yīng)用激光進(jìn)行全息照相。D．由紅光和綠光組成的一細(xì)光束從水中射向空氣，如果入射角逐漸增大，水面上首先消失的是綠光【答案】B【解析】A．光纖通信是利用了光的全反射原理，故A正確，但不符合題意。B．狹義相對(duì)性原理認(rèn)為，在任何慣性參考系中，物理規(guī)律都相同，故B錯(cuò)誤。C．全息照相應(yīng)用了光的干涉原理，同時(shí)還要應(yīng)用激光進(jìn)行全息照相，故C正確，但不符合題意。D．由于紅光的頻率比綠光的小，所以紅光的折射率小，即綠光全反射的臨界角小，所以最先消失的為綠光，故D正確，但不符合題意。故選B。二、多選題11．表面附著油膜的透明玻璃片，當(dāng)有陽光照射時(shí)，可在表面和玻璃片的邊緣分別看到彩色圖樣，則（）A．兩者都是色散現(xiàn)象B．兩者都是干涉現(xiàn)象C．前者是干涉現(xiàn)象，后者是折射現(xiàn)象D．前者是色散現(xiàn)象，后者不是色散現(xiàn)象【答案】AC【解析】陽光照射到油膜上，油膜前后表面的反射光干涉形成彩色圖樣，是干涉現(xiàn)象，陽光照在邊緣棱角處，由于折射產(chǎn)生彩色圖樣，是折射現(xiàn)象，兩者都屬于色散現(xiàn)象，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。故選AC。12．一束平行光照射在雙縫上，在縫后屏上得到干涉條紋，下列判斷正確的是（）A．改變雙縫到屏的距離，條紋間距不變B．入射光波長變短，光強(qiáng)不變，條紋間距不變C．入射光頻率變化時(shí)條紋間距跟著變化D．在水里做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，同樣條件下的條紋間距會(huì)變小【答案】CD【解析】A．根據(jù)公式，可知改變雙縫到屏的距離，即L改變，則條紋間距改變，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)公式入射光波長變短，條紋間距減小，B錯(cuò)誤；C．入射光頻率變化，則入射光波長發(fā)生變化，則間距根據(jù)變化，C正確；D．在水里，入射光波長比在空氣中的波長小，所以條紋間距變小，D正確。故選CD。13．水平放置的單色線光源S發(fā)出的光有一部分直接入射到豎直光屏上，一部分通過水平放置的平面鏡反射后射到屏上，這兩列光相遇時(shí)會(huì)發(fā)生干涉，形成水平的明暗相間的條紋。則（）A．將光屏向右平移，相鄰條紋間距減小B．將光屏向右平移，相鄰條紋間距增大C．將線光源S向下平移，相鄰條紋間距減小D．將線光源S向下平移，相鄰條紋間距增大【答案】BD【解析】如果S被視為其中一個(gè)縫，S經(jīng)平面鏡成像S’相當(dāng)于另一個(gè)縫，根據(jù)可知，若將光屏向右平移，則l變大，相鄰條紋間距增大。若將線光源S向下平移，則d減小，相鄰條紋間距增大。故選BD。14．利用如圖所示的裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象并測量光的波長時(shí)，下列說法中正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)裝置中的①②③元件分別為濾光片、單縫、雙縫B．將濾光片由紫色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C．將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬D．測量過程中，把5個(gè)條紋間距數(shù)成6個(gè)，導(dǎo)致波長測量值偏小【答案】ABD【解析】A．實(shí)驗(yàn)裝置中的①②③元件分別為濾光片、單縫、雙縫，故A正確；B．將濾光片由紫色的換成紅色的，波長變長，根據(jù)干涉條紋間距Δx＝λ知條紋間距變寬，故B正確；C．將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，條紋間距不變，故C錯(cuò)誤；D．把5個(gè)條紋間距數(shù)成6個(gè)，則Δx減小，根據(jù)Δx＝λ，可知波長測量值偏小，故D正確；故選ABD。15．如圖所示，一束復(fù)色光從空氣中沿半圓形玻璃磚半徑方向射入，從玻璃磚射出后分成a、b兩束單色光。則下列說法正確的是（）A．玻璃磚對(duì)a光的折射率為B．b光的頻率比a光的頻率大C．b光從玻璃射向空氣發(fā)生全反射的臨界角大于45°D．b光在玻璃中的傳播速度比a光在玻璃中的傳播速度大E.經(jīng)同一套雙縫干涉裝置發(fā)生干涉，a光干涉條紋間距比b光更寬【答案】ABE【解析】A．根據(jù)折射定律可知，玻璃磚對(duì)a光的折射率為故A正確；B．b光比a光的偏折程度大，所以b光的頻率比a光的頻率大，故B正確；C．根據(jù)折射定律可知，玻璃磚對(duì)b光的折射率為b光從玻璃射向空氣發(fā)生全反射的臨界角為故C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)、b光在玻璃中的傳播速度分別為根據(jù)nb＞na可知va＞vb，故D錯(cuò)誤；E．由于b光的頻率比a光的頻率大，所以a光的波長比b光的波長大，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式可知經(jīng)同一套雙縫干涉裝置發(fā)生干涉，a光干涉條紋間距比b光更寬，故E正確。故選ABE。16．關(guān)于光的干涉及雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是（）A．兩列光波只有頻率相同時(shí)才可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B．兩列光波只要頻率相同就能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C．單色光從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上某點(diǎn)的路程差是光波長一半的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋D．單色光從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上某點(diǎn)的路程差是光波長的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋E.用同一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，能觀察到明暗相間的不等間距的單色條紋【答案】ACD【解析】AB．只有兩列光波的頻率相同，相位差恒定，振動(dòng)方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某點(diǎn)距雙縫距離之差δ為波長的整數(shù)倍時(shí)，即當(dāng)（n=0，1，2，3…）時(shí)，該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮條紋。而當(dāng)（n=0，1，2，3…）時(shí)該點(diǎn)為減弱點(diǎn)，出現(xiàn)暗條紋，故CD正確；E．雙縫干涉條紋等間距，等寬度，故E錯(cuò)誤。故選ACD。17．如圖所示，一細(xì)光束沿半徑方向射入一塊半圓柱形玻璃磚，經(jīng)底面折射后射出、兩束光線，則（）A．光的頻率大于光的頻率B．在玻璃磚中，光的傳播速度大于光的傳播速度C．玻璃磚對(duì)光的折射率小于對(duì)光的折射率D．通過同一雙縫干涉裝置，相鄰亮條紋間距光小于光【答案】AD【解析】AC．由光路可知，a光的偏折程度大于b光，可知a光的折射率較大，則光的頻率大于光的頻率，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；B．根據(jù)可知，在玻璃磚中，光的傳播速度小于光的傳播速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知，因a光的波長較小，則通過同一雙縫干涉裝置，相鄰亮條紋間距光小于光，選項(xiàng)D正確。故選AD。18．下列說法正確的有A．物體的受迫振動(dòng)的振幅只決定于外界的驅(qū)動(dòng)力，與物體固