新教材2024-2025學(xué)年高中物理第4章光及其應(yīng)用分層作業(yè)25光的干涉教科版選擇性必修第一冊(cè)

第四章分層作業(yè)25光的干涉A級(jí)必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.有種冷光燈,用它照耀物品能使被照物品產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低。這種燈降低熱效應(yīng)的原理是燈泡后面放置的反光鏡的表面上鍍有一層薄膜,能使薄膜前后表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線(xiàn)發(fā)生干涉相消。以λ表示紅外線(xiàn)在真空中的波長(zhǎng),n表示薄膜對(duì)該紅外線(xiàn)的折射率,則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為()A.λ4 B.λC.λ8n D2.(多選)下列關(guān)于雙縫干涉試驗(yàn)的說(shuō)法正確的是()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)狀況相同的相干光源C.頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列單色光能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象D.照耀單縫的單色光的波長(zhǎng)越小,光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬3.某一質(zhì)檢部門(mén)為檢測(cè)一批礦泉水的質(zhì)量,利用干涉原理測(cè)定礦泉水的折射率。方法是將待測(cè)礦泉水填充到特制容器中,放置在雙縫與光屏之間(可視為雙縫與光屏之間全部為礦泉水),如圖所示,特制容器未畫(huà)出,通過(guò)比對(duì)填充后的干涉條紋間距x2和填充前的干涉條紋間距x1就可以計(jì)算出該礦泉水的折射率。下列說(shuō)法正確的是(設(shè)空氣的折射率為1)()A.x2=x1B.x2>x1C.該礦泉水的折射率為xD.該礦泉水的折射率為x4.如圖所示,用頻率為f的單色光垂直照耀雙縫,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)到雙縫距離之差S2P-S1P應(yīng)為()A.c2f B.C.3cf D5.某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示的器材,視察光的干涉現(xiàn)象,其中,A為單縫屏,B為雙縫屏,C為像屏。當(dāng)他用一束陽(yáng)光照耀到A上時(shí),屏C上并沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后,C上出現(xiàn)一亮斑。分析試驗(yàn)失敗的緣由,最大的可能是()A.單縫S太窄B.單縫S太寬C.S到S1和S2距離不等D.太陽(yáng)光不能作光源6.(多選)如圖所示,把一個(gè)凸透鏡A(上表面為平面)和標(biāo)準(zhǔn)的平板玻璃B疊放在一起。用平行單色光由上向下照耀,在A的上方向下視察,會(huì)看到一圈圈明暗相間的同心圓環(huán)狀的干涉條紋,這種干涉條紋叫牛頓環(huán),它是檢查透鏡質(zhì)量的一種方法。分別用a、b和c、d表示透鏡A和平板玻璃B的上、下兩個(gè)表面,下列說(shuō)法正確的是()A.兩束相干光是由a、b面反射形成的B.兩束相干光是b、c面反射形成的C.干涉條紋是疏密勻稱(chēng)的同心圓D.干涉條紋不是疏密勻稱(chēng)的同心圓7.用干涉法檢查平面平整程度的裝置如圖甲所示。圖乙中干涉條紋彎曲處說(shuō)明被檢查的平面在此處是(選填“凹下”或“凸起”);若僅增大單色光的頻率,干涉條紋將(選填“變密”或“變疏”);若僅減小薄片的厚度,干涉條紋將(選填“變密”或“變疏”)。B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練8.(多選)如圖甲、乙所示,將一塊平板玻璃ABCD放置在另一平板玻璃之上,在CD下夾入兩張紙片,當(dāng)光豎直向下射入后,從上往下看,下列說(shuō)法正確的是()A.視察到的條紋如圖丙所示B.視察到的條紋如圖丁所示C.更換波長(zhǎng)較短的光,重新視察,干涉條紋變密D.更換波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光,重新視察,干涉條紋變密9.(2024河北張家口高二期末)雙縫干涉的原理圖如圖所示,單縫S0、屏上的P0點(diǎn)均位于雙縫S1和S2的中垂線(xiàn)上,當(dāng)雙縫與屏之間的介質(zhì)為空氣時(shí),屏上P點(diǎn)處是P0上方的第4條暗條紋的中心,屏上P0點(diǎn)與P點(diǎn)間的干涉條紋間距為Δx1。已知入射光在空氣中的波長(zhǎng)為λ,空氣中的光速近似為c,雙縫與屏之間的距離為L(zhǎng),則雙縫S1和S2的距離為()A.LλΔx1C.7Lλ2Δ10.(多選)雙縫干涉試驗(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)到兩縫的距離相等,P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。已知紅光、綠光和藍(lán)光三種色光比較,紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng),藍(lán)光的波長(zhǎng)最短,那么假如將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光,探討屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋狀況,下列敘述正確的是()A.O點(diǎn)出現(xiàn)紅光的亮條紋B.紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方C.O點(diǎn)不出現(xiàn)藍(lán)光的亮條紋D.藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方11.(2024江蘇連云港模擬)如圖所示,將有肥皂膜的鐵絲圈掛在酒精燈右側(cè),在火焰中分別加入不同金屬元素,火焰會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。下列說(shuō)法正確的是()A.條紋形態(tài)是相互平行的豎直線(xiàn)B.從上向下,條紋的間距越來(lái)越小C.紫光的條紋數(shù)比黃光要少一些D.干涉條紋是由一束反射光和另一束入射光疊加產(chǎn)生的12.(多選)(2024河南南陽(yáng)中學(xué)高二模擬)利用如圖甲所示的裝置可以測(cè)量待測(cè)圓柱形金屬絲與標(biāo)準(zhǔn)圓柱形金屬絲的直徑差,T1、T2是標(biāo)準(zhǔn)平面玻璃,A0為標(biāo)準(zhǔn)金屬絲,直徑為D0,A為待測(cè)金屬絲,直徑為D。用波長(zhǎng)為λ的單色光垂直照耀玻璃表面,干涉條紋如圖乙所示,相鄰亮條紋的間距為ΔL。則()A.D與D0相差越大,ΔL越小B.輕壓T1的右端,若ΔL變小,有D<D0C.相鄰亮條紋對(duì)應(yīng)的空氣薄膜厚度差為λD.圖乙可能是D與D0相等時(shí)產(chǎn)生的條紋答案：1.B解析薄膜兩個(gè)界面上的反射光(紅外線(xiàn))相干涉后相互抵消,故路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即λ'2(2N+1)=2d(N=0,1,2,3,…),解得d=(2N+1)λ'4(N=0,1,2,3,…),故厚度d的最小值為λ'4,其中λ'為紅外線(xiàn)在薄膜中的波長(zhǎng),由題可知λ'=λn,則d=λ4n,2.BC解析在楊氏雙縫干涉試驗(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)狀況完全相同的光源,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;頻率相同、相位差恒定的兩列光可以發(fā)生干涉現(xiàn)象,選項(xiàng)C正確;由Δx=ldλ可知,波長(zhǎng)越短,條紋間距越窄,選項(xiàng)D3.C解析依據(jù)n=cv和v=fλ可知光在水中的波長(zhǎng)小于在空氣中的波長(zhǎng),依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=ldλ可知填充礦泉水后的干涉條紋間距x2小于填充前的干涉條紋間距x1,所以A、B錯(cuò)誤;依據(jù)n=cv和v=fλ可得n=λ1λ2,又由x1=ldλ1和x2=ldλ2得4.D解析單色光的波長(zhǎng)為λ=cf,又P點(diǎn)出現(xiàn)第3級(jí)暗條紋,即S2P-S1P=5×λ2=55.B解析本試驗(yàn)中,單縫S應(yīng)特別窄,才可看作“志向線(xiàn)光源”,也才能勝利地視察到干涉現(xiàn)象,移走B屏后,在C上出現(xiàn)一亮斑,說(shuō)明單縫S太寬,故B正確,A錯(cuò)誤;S到S1和S2距離不等時(shí),也能出現(xiàn)干涉條紋,但中心不肯定是亮紋,C錯(cuò)誤;太陽(yáng)光可以作光源,屏上將出現(xiàn)彩色條紋,D錯(cuò)誤。6.BD解析由題圖可知,兩束干涉光是題圖中b、c面反射形成,A錯(cuò)誤,B正確;空氣薄層厚度不是勻稱(chēng)增加,而是越向外越厚,所以干涉條紋不是疏密勻稱(chēng)的同心圓,C錯(cuò)誤,D正確。7.答案凹下變密變疏解析薄膜干涉是等厚干涉,即亮條紋處空氣膜的厚度相同,從彎曲的條紋可知,檢查平面左邊處的空氣膜與后面的空氣膜厚度相同,知該處凹下;增大光的頻率,則波長(zhǎng)變短,由l=λ2sinθ可知,干涉條紋將變密,若僅減小薄片的厚度,即θ減小8.BC解析隨意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等,故干涉條紋如圖丁所示,A錯(cuò)誤,B正確;更換波長(zhǎng)較短的光后,條紋間距變小,條紋數(shù)增加,條紋變密,C正確;同理,更換波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光后,條紋數(shù)削減,條紋變疏,D錯(cuò)誤。9.C解析依據(jù)題意,設(shè)相鄰干涉條紋間距為Δx,則有Δx1=72Δx,由公式Δx=λLd可得,雙縫S1和S2的距離為d=λLΔx10.AB解析中心O點(diǎn)到S1、S2的路程差為零,所以換不同顏色的光時(shí),O點(diǎn)始終為亮條紋,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤;波長(zhǎng)越長(zhǎng),條紋間距越寬,所以紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)上方,藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)下方,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。11.B解析肥皂膜在重力作用下,從上向下肥皂膜的厚度越來(lái)越厚,同一水平面上的各點(diǎn)薄膜厚度相等,產(chǎn)生同一條紋,因此,條紋形態(tài)是相互平行的水平線(xiàn),A錯(cuò)誤;薄膜的側(cè)面截面看成梯形,前后兩個(gè)面間的夾角為θ,肥皂液的折射率為n,兩相鄰的亮(或暗)條紋間的距離為L(zhǎng),對(duì)應(yīng)的薄膜厚度之差Δd=λ2n=Lsinθ,得L=λ2nsinθ,入射光波長(zhǎng)不變,肥皂液的折射率不變,重力作用下θ變大,則條紋的間距越來(lái)越小,B正確;依據(jù)L=λ2nsinθ,波長(zhǎng)越短,條紋越窄,條紋數(shù)越多12