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

第四章分層作業(yè)25光的干涉A級必備學(xué)問基礎(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的熱效應(yīng)最顯著的紅外線發(fā)生干涉相消。以λ表示紅外線在真空中的波長,n表示薄膜對該紅外線的折射率,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)于雙縫干涉試驗的說法正確的是()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振動狀況相同的相干光源C.頻率相同、相位差恒定、振動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越小,光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬3.某一質(zhì)檢部門為檢測一批礦泉水的質(zhì)量,利用干涉原理測定礦泉水的折射率。方法是將待測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,特制容器未畫出,通過比對填充后的干涉條紋間距x2和填充前的干涉條紋間距x1就可以計算出該礦泉水的折射率。下列說法正確的是(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點出現(xiàn)第3條暗條紋。已知光速為c,則P點到雙縫距離之差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。當他用一束陽光照耀到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)一亮斑。分析試驗失敗的緣由,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.太陽光不能作光源6.(多選)如圖所示,把一個凸透鏡A(上表面為平面)和標準的平板玻璃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、下兩個表面,下列說法正確的是()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的同心圓D.干涉條紋不是疏密勻稱的同心圓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級關(guān)鍵實力提升練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,當光豎直向下射入后,從上往下看,下列說法正確的是()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.更換波長較短的光,重新視察,干涉條紋變密D.更換波長較長的光,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點均位于雙縫S1和S2的中垂線上,當雙縫與屏之間的介質(zhì)為空氣時,屏上P點處是P0上方的第4條暗條紋的中心,屏上P0點與P點間的干涉條紋間距為Δx1。已知入射光在空氣中的波長為λ,空氣中的光速近似為c,雙縫與屏之間的距離為L,則雙縫S1和S2的距離為()A.LλΔx1C.7Lλ2Δ10.(多選)雙縫干涉試驗裝置如圖所示,綠光通過單縫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,光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點到兩縫的距離相等,P點是距O點最近的第一條亮條紋。已知紅光、綠光和藍光三種色光比較,紅光的波長最長,藍光的波長最短,那么假如將入射的單色光換成紅光或藍光,探討屏上O點及其上方的干涉條紋狀況,下列敘述正確的是()A.O點出現(xiàn)紅光的亮條紋B.紅光的第一條亮條紋在P點的上方C.O點不出現(xiàn)藍光的亮條紋D.藍光的第一條亮條紋在P點的上方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,火焰會呈現(xiàn)不同的顏色。下列說法正確的是()A.條紋形態(tài)是相互平行的豎直線B.從上向下,條紋的間距越來越小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河南南陽中學(xué)高二模擬)利用如圖甲所示的裝置可以測量待測圓柱形金屬絲與標準圓柱形金屬絲的直徑差,T1、T2是標準平面玻璃,A0為標準金屬絲,直徑為D0,A為待測金屬絲,直徑為D。用波長為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.相鄰亮條紋對應(yīng)的空氣薄膜厚度差為λD.圖乙可能是D與D0相等時產(chǎn)生的條紋答案：1.B解析薄膜兩個界面上的反射光(紅外線)相干涉后相互抵消,故路程差為半波長的奇數(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'為紅外線在薄膜中的波長,由題可知λ'=λn,則d=λ4n,2.BC解析在楊氏雙縫干涉試驗中,單縫的作用是獲得一個線光源,雙縫的作用是獲得兩個振動狀況完全相同的光源,故選項A錯誤,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C正確;由Δx=ldλ可知,波長越短,條紋間距越窄,選項D3.C解析依據(jù)n=cv和v=fλ可知光在水中的波長小于在空氣中的波長,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解析單色光的波長為λ=cf,又P點出現(xiàn)第3級暗條紋,即S2P-S1P=5×λ2=55.B解析本試驗中,單縫S應(yīng)特別窄,才可看作“志向線光源”,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,說明單縫S太寬,故B正確,A錯誤;S到S1和S2距離不等時,也能出現(xiàn)干涉條紋,但中心不肯定是亮紋,C錯誤;太陽光可以作光源,屏上將出現(xiàn)彩色條紋,D錯誤。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錯誤,B正確;空氣薄層厚度不是勻稱增加,而是越向外越厚,所以干涉條紋不是疏密勻稱的同心圓,C錯誤,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錯誤,B正確;更換波長較短的光后,條紋間距變小,條紋數(shù)增加,條紋變密,C正確;同理,更換波長較長的光后,條紋數(shù)削減,條紋變疏,D錯誤。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點到S1、S2的路程差為零,所以換不同顏色的光時,O點始終為亮條紋,選項A正確,C錯誤;波長越長,條紋間距越寬,所以紅光的第一條亮條紋在P點上方,藍光的第一條亮條紋在P點下方,選項B正確,D錯誤。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越厚,同一水平面上的各點薄膜厚度相等,產(chǎn)生同一條紋,因此,條紋形態(tài)是相互平行的水平線,A錯誤;薄膜的側(cè)面截面看成梯形,前后兩個面間的夾角為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,對應(yīng)的薄膜厚度之差Δd=λ2n=Lsinθ,得L=λ2nsinθ,入射光波長不變,肥皂液的折射率不變,重力作用下θ變大,則條紋的間距越來越小,B正確;依據(jù)L=λ2nsinθ,波長越短,條紋越窄,條紋數(shù)越多12