2024-2025學(xué)年高中物理第十三章光34光的干涉實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE5光的干涉試驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長限時45分鐘總分100分一、單選題(每小題6分，共36分)1．在光的雙縫干涉現(xiàn)象中，下列描述正確的是(A)A．用白光做光的干涉試驗(yàn)時，偏離中心亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較長的光B．用白光做光的干涉試驗(yàn)時，偏離中心亮條紋較遠(yuǎn)的是波長較短的光C．單色光雙縫干涉條紋中，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D．在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由波長長的光換成波長短的光，相鄰兩個亮條紋間距將變寬解析：條紋間距與光的波長成正比，故偏離中心亮條紋最遠(yuǎn)的是波長較長的光，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤．雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，C項(xiàng)錯誤．相鄰兩亮條紋間距將變窄，D項(xiàng)錯誤．2．科技活動小組的同學(xué)們?yōu)榻o西昌邛海濕地公園增加夢幻夜景做了一個小試驗(yàn)，將兩盞發(fā)不同顏色單色光的燈A、B安裝在水面下同一深度，結(jié)果發(fā)覺A燈照亮的水面區(qū)域較大，以下說法正確的是(A)A．A光的折射率小于B光的折射率B．在水中A光的傳播速度小于B光的傳播速度C．用這兩種光分別通過同一雙縫干涉試驗(yàn)裝置，A光條紋間距較小D．若在雙縫干涉試驗(yàn)中，同時用這兩種光分別照亮其中一條縫，在屏上能得到明暗相間的彩色干涉條紋解析：光從水下射向空氣中，光在照亮區(qū)域的邊緣發(fā)生全反射，在水面上看到A光照亮的水面面積較大，則A光的臨界角大于B光的臨界角，依據(jù)全反射公式sinC＝eq\f(1,n)，可得A光的折射率小于B光的折射率，故A正確；依據(jù)公式v＝eq\f(c,n)，折射率越大，在水中的傳播速度越小，故在水中A光的傳播速度大于B光的傳播速度，B錯誤；因?yàn)锳光的折射率小于B光的折射率，所以A光的波長大于B光的波長，C錯誤；由于兩光的頻率不同，不是相干光，不會出現(xiàn)干涉條紋，故D錯誤．3．在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中，假如(B)A．用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B．用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C．若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距肯定變大D．用紅光照耀一條狹縫，用紫光照耀另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋解析：用白光做楊氏雙縫干涉試驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間，B對．λ變小，Δx變小，C錯．紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯，選B.4．如圖所示為雙縫干涉試驗(yàn)中產(chǎn)生的條紋圖樣：圖甲為綠光進(jìn)行試驗(yàn)的圖樣，a為中心亮條紋；圖乙為換用另一種單色光進(jìn)行試驗(yàn)的圖樣，a′為中心亮條紋．則以下說法正確的是(A)A．圖乙可能是用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．圖乙可能是用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．圖乙可能是用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．圖乙可能是用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短解析：由題圖可知，圖乙中的條紋間距較大，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知λ乙>λ甲，故A正確．5．物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有很多重要應(yīng)用．例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機(jī)著陸的導(dǎo)航．如圖所示，兩個可放射無線電波的天線對稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉試驗(yàn)中的雙縫．兩天線同時都發(fā)出波長為λ1和λ2的無線電波．飛機(jī)著陸過程中，當(dāng)接收到λ1和λ2的信號都保持最強(qiáng)時，表明飛機(jī)已對準(zhǔn)跑道．下列說法正確的是(C)A．天線發(fā)出的兩種無線電波必需一樣強(qiáng)B．導(dǎo)航利用了λ1與λ2兩種無線電波之間的干涉C．兩種無線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定D．兩種無線電波各自由空間的強(qiáng)弱分布完全重合解析：天線發(fā)出的兩種無線電波各自與另一天線發(fā)出的同一波長的電波發(fā)生干涉，故兩種無線電波沒關(guān)系，A項(xiàng)錯誤；兩種無線電波傳播的速度(光速)相同，由c＝λf知，波長不同，則頻率不同，故兩種無線電波不會發(fā)生干涉，B項(xiàng)錯誤；兩種無線電波各自發(fā)生干涉，因此在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定，天線連線的中垂線上都是加強(qiáng)點(diǎn)，故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯誤．6．在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中，假如不用激光光源而用一般的單色光源，為了完成試驗(yàn)可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源，如圖所示，在用單色光做雙縫干涉試驗(yàn)時，若單縫S從雙縫S1、S2的中心對稱軸位置處略微向上移動，則(D)A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中心亮紋P的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中心亮紋P的位置向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中心亮紋P的位置略向下移解析：本試驗(yàn)中單縫S的作用是形成頻率肯定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，略微移動S后，沒有變更傳到雙縫的光的頻率，由S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上P點(diǎn)下方某點(diǎn)光程差為零，故中心亮紋下移．二、多選題(每小題8分，共32分)7．楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中，下列說法正確的是(n為自然數(shù)，λ為光波波長)(BD)A．在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋B．在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋C．在距雙縫的路程差為neq\f(λ,2)的點(diǎn)形成亮條紋D．在距雙縫的路程差為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,2)))λ的點(diǎn)形成暗條紋解析：在雙縫干涉試驗(yàn)中，當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為波長的整數(shù)倍時，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，該處出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為半波長的奇數(shù)倍時，即Δx＝(2k＋1)eq\f(λ,2)，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為減弱點(diǎn)，該處出現(xiàn)暗條紋．8．關(guān)于光的干涉，下列說法正確的是(AC)A．只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定C．兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉試驗(yàn)時，從兩個狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋D．兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉試驗(yàn)時，從兩個狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋解析：兩列波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時，頻率必需相同，否則不行能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，而不是干涉不穩(wěn)定，故A正確，B錯．兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉試驗(yàn)時，從兩個狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋；若該路程差是光半波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋(留意是半波長而不是波長)，故C正確，D錯．9．某同學(xué)按雙縫干涉試驗(yàn)裝置安裝好儀器后，視察光的干涉現(xiàn)象，獲得勝利．若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝做如下改動，仍能使試驗(yàn)勝利的是(ABC)A．將遮光筒內(nèi)的光屏向靠近雙縫的方向移動少許，其他不動B．將濾光片移至單縫和雙縫之間，其他不動C．將單縫向雙縫移動少許，其他不動D．將單縫與雙縫的位置互換，其他不動解析：由Δx＝eq\f(l,d)λ知，變更雙縫到光屏的距離l仍能得清楚條紋，只不過條紋間距變更，故A正確．單縫與雙縫間的距離對干涉無影響，故C正確．濾光片的作用是得到相干單色光，在單縫前還是在單、雙縫之間不影響干涉，故B正確．10．雙縫干涉的試驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫之間的距離是0.2mm.關(guān)于該試驗(yàn)，下列說法正確的是(AB)A．毛玻璃上的干涉條紋與雙縫平行B．將毛玻璃遠(yuǎn)離雙縫，相鄰兩亮條紋中心的距離變大C．改用間距為0.3mm的雙縫，相鄰兩亮條紋中心的距離變大D．把紅色濾光片換成綠色濾光片，相鄰兩亮條紋中心的距離變大解析：屏上的干涉條紋與雙縫平行，A對；依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可知B正確，C、D錯誤．三、非選擇題(共32分)11．(12分)在雙縫干涉試驗(yàn)中，分別用紅色和綠色的激光照耀同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1>(選填“>”“＝”或“<”)Δx2.若試驗(yàn)中紅光的波長為630nm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5mm，則雙縫之間的距離為0.300mm解析：由公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，Δx1>Δx2.相鄰亮條紋之間的距離為Δx＝eq\f(10.5,5)mm＝2.1mm，雙縫間的距離d＝eq\f(Lλ,Δx)，代入數(shù)據(jù)得d＝0.300mm.12．(20分)用雙縫干涉測光的波長的試驗(yàn)裝置如圖a所示，已知單縫與雙縫的距離L1＝60mm，雙縫與光屏的距離L2＝700mm，單縫寬d1＝0.10mm，雙縫間距d2＝0.25mm.(1)分劃板的中心刻線分別對準(zhǔn)第1條和第4條亮條紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如圖b所示，則對準(zhǔn)第1條時讀數(shù)x1＝2.190mm，對準(zhǔn)第4條時讀數(shù)x2＝7.869mm，相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝(2)計(jì)算波長的公式λ＝eq\f(d2,L2)Δx，求得的波長是676nm(保留三位有效數(shù)字)．