2024-2025學年新教材高中物理第5章光的干涉衍射和偏振1光的干涉練習含解析魯科版選擇性必修1

PAGE7-光的干涉(25分鐘·70分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.小摯友吹出的肥皂泡、熱菜湯表面的油花、公路上積水表面的油膜,都有彩色花紋。這是下列哪種緣由形成的 ()A.光的色散 B.光的干涉C.光的直線傳播 D.光的衍射【解析】選B。光照耀在水面上的油膜上,光在油膜的上下兩個表面分別發(fā)生反射,兩列反射光在油膜的上表面發(fā)生薄膜干涉形成彩色干涉條紋。所以選B。2.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點距雙縫S1和S2的距離相等,P點是距O點最近的第一條亮條紋。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的狀況是 ()A.O點是紅光的暗條紋B.O點不是藍光的亮條紋C.紅光的第一條亮條紋在P點的上方D.藍光的第一條亮條紋在P點的上方【解析】選C。O點處波程差為零,對于任何光都是振動加強點,均為亮條紋,故A、B錯誤;依據雙縫干涉條紋的間距公式Δy=λ,因為紅光的波長大于綠光,藍光的波長小于綠光,則紅光的條紋間距大于綠光,藍光的條紋間距小于綠光,所用紅光的第一條亮紋在P點的上方,藍光的第一條亮紋在P點的下方,故C正確,D錯誤。3.某同學查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率,于是他依據雙縫干涉現(xiàn)象設計了一個監(jiān)測儀,其原理如圖所示:在雙縫前面放置兩個完全相同的透亮容器A、B,容器A與干凈的空氣相通,在容器B中通入礦井中的氣體,視察屏上的干涉條紋,就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛?。假如屏的正中心O點變?yōu)榘导y,說明B中氣體 ()A.肯定含瓦斯 B.肯定不含瓦斯C.不肯定含瓦斯 D.無法推斷【解析】選A。假如屏的正中心O點變?yōu)榘导y,說明從兩個子光源到屏的光程差發(fā)生改變,所以B中氣體肯定含瓦斯。4.(多選)如圖所示是雙縫干涉試驗裝置的示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,P為光屏,用綠光從左邊照耀單縫S時,可在光屏P上視察到干涉條紋。下列說法正確的是 ()A.將綠光換為紅光,干涉條紋間的距離增大B.將綠光換為紫光,干涉條紋間的距離增大C.減小雙縫間的距離,中心亮條紋會變成暗紋D.增大雙縫到屏的距離,干涉條紋間的距離增大【解析】選A、D。依據雙縫干涉條紋的間距公式Δy=λ知,將綠光換為紅光,波長變長,則干涉條紋間距變大,A正確;依據雙縫干涉條紋的間距公式Δy=λ知,將綠光換為紫光,波長變短,則干涉條紋間距減小,B錯誤;依據雙縫干涉條紋的間距公式Δy=λ知,減小雙縫間的距離,即d變小,則干涉條紋間距增大,而且中心亮條紋仍舊是中心亮條紋,C錯誤;依據雙縫干涉條紋的間距公式Δy=λ知,增大雙縫到屏的距離,即L增大,干涉條紋間距增大,D正確。5.(多選)把一個平行玻璃板壓在另一個平行玻璃板上,一端用薄片墊起,構成空氣劈尖,讓單色光從上方射入(如圖),這時可以看到亮暗相間的條紋。下面關于條紋的說法中正確的是 ()A.將薄片向著劈尖移動使劈角變大時,條紋變疏B.將薄片遠離劈尖移動使劈角變小時,條紋變疏C.將上玻璃板平行上移,條紋遠離劈尖移動D.將上玻璃板平行上移,條紋向著劈尖移動【解析】選B、D。從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光,發(fā)生干涉現(xiàn)象,出現(xiàn)條紋,所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面的反射光疊加后形成的。當將薄片向著劈尖移動使劈角變大時,相鄰亮條紋間距變小,所以干涉條紋會變密;若將薄片遠離劈尖移動使劈角變小時,相鄰亮條紋間距變大,所以干涉條紋會變疏,故A錯誤,B正確;將上玻璃板平行上移,導致滿意亮條紋光程差的間距向劈尖移動,因此出現(xiàn)條紋向著劈尖移動,故C錯誤,D正確。6.某一質檢部門為檢測一批礦泉水的質量,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,放置在雙縫與熒光屏之間(之前為空氣),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。則下列說法正確的是(設空氣的折射率為1) ()A.x1=x2 B.x1<x2C.該礦泉水的折射率為 D.該礦泉水的折射率為【解析】選C。依據雙縫干涉條紋的間距公式:Δx=λ,n==,可以知道光在水中的波長小于空氣中的波長,所以在水中的干涉條紋間距x2小于填充前的干涉條紋間距x1,所以A、B錯;同時可得:x1=λ0,x2=λ=·,所以n=,故C正確,D錯誤。二、計算題(本題共2小題,共34分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(16分)用雙縫干涉測量光的波長的試驗中,已知兩縫間的距離為0.3mm,以某種單色光照耀雙縫時,在離雙縫1.2m遠的屏上,第1個亮條紋到第10個亮條紋的中心間距為22.78mm。求(保留二位有效數(shù)字)(1)這種單色光的波長λ;(2)雙縫到第10條亮條紋中心的路程差s。【解析】(1)依據Δy=λ可得λ=Δy=6.3×10-7m(2)雙縫到第10條亮條紋中心的路程差s=10λ=6.3×10-6m答案:(1)6.3×10-7m(2)6.3×10-6m8.(18分)在雙縫干涉試驗中,雙縫到光屏上點P的距離之差為0.6μm,若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照耀雙縫,試分析推斷點P應出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋?分別為第幾條亮條紋或暗條紋?【解析】如圖所示,雙縫S1、S2到光屏上任一點P的路程差Δx=S2S2′,當Δx等于單色光波長的整數(shù)倍時,S2和S1同時到達波峰或波谷,由S1和S2發(fā)出的光在點P相互加強,點P出現(xiàn)亮條紋;當Δx等于單色光半個波長的奇數(shù)倍時,若S2到達波峰(波谷),則S1到達波谷(波峰),這樣由S1和S2發(fā)出的光在點P相互抵消,點P出現(xiàn)暗條紋。頻率為f1的單色光波長λ1==m=0.6×10-6m=0.6μm頻率為f2的單色光波長λ2==m=0.4×10-6m=0.4μm可見Δx=λ1=λ2可見,用頻率為f1的單色光照耀時,點P出現(xiàn)亮條紋,且為第一條亮條紋;用頻率為f2的單色光照耀時,點P出現(xiàn)暗條紋,且為其次條暗條紋。答案:見解析(15分鐘·30分)9.(6分)(多選)楊氏雙縫干涉試驗中,下列說法正確的是(n為自然數(shù),λ為光波波長) ()A.在距雙縫的光程差相等的點形成暗條紋B.在距雙縫的光程差為nλ的點形成明條紋C.在距雙縫的光程差為n的點形成明條紋D.在距雙縫的光程差為(n+)λ的點形成暗條紋【解析】選B、D。在雙縫干涉試驗中,當某處距雙縫距離之差Δδ為波長的整數(shù)倍時,即Δδ=nλ,n=0、1、2、3…這點為加強點,該處出現(xiàn)明條紋;當距離之差Δδ為半波長的奇數(shù)倍時,即Δδ=(2n+1),n=0、1、2、3…這點為減弱點,該處出現(xiàn)暗條紋。B、D正確。10.(6分)如圖所示,一條紅色光線和另一條紫色光線,以不同的角度同時沿不同的半徑方向射入同一塊橫截面為半圓形玻璃柱體,其透射光線都是由圓心O點沿OC方向射出。則可知 ()A.攔住BO光線,OC光線是紅光B.玻璃對BO光線折射率大些C.AO光線較BO光線穿過玻璃柱體所需時間長D.在雙縫干涉試驗中,若僅將入射光由AO光線變?yōu)锽O光線,則干涉亮條紋間距變小【解析】選C。由圖看出,兩束光在O點的折射角相同,AO光線的入射角小于BO光線的入射角,由折射定律分析得知,玻璃對AO光的折射率大于對BO光的折射率,則AO光線是紫光,BO光線是紅光。若攔住BO光線,OC是紫光,故A、B錯誤;由v=分析知,AO光線在玻璃中傳播速度較小,所以AO光線較BO光線穿過玻璃柱體所需時間長,故C正確;在雙縫干涉試驗中,干涉條紋的距離與波長成正比,AO光線是紫光,BO光線是紅光,BO光的波長更長一些,則知在雙縫干涉試驗中,若僅將入射光由AO光線變?yōu)锽O光線,則干涉亮條紋間距變大,故D錯誤。11.(6分)(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 ()A.用a做雙縫試驗,屏上與雙縫距離差為s1=1.68μm的P處將出現(xiàn)暗紋B.用b做雙縫試驗,屏上與雙縫距離差為s1=1.68μm的P處將出現(xiàn)亮紋C.用a做雙縫試驗,屏上與雙縫距離差為s2=1.44μm的Q處將出現(xiàn)亮紋D.用b做雙縫試驗,屏上與雙縫距離差為s2=1.44μm的Q處將出現(xiàn)亮紋【解析】選A、C。題中兩光源發(fā)出的光的半波長分別為λ1=×480×10-9m=2.40×10-7m,λ2=×672×10-9m=3.36×10-7m,因為P、Q處到雙縫的距離差可表示為s1=1.68×10-6m=7×(λ1)=5×(λ2),s2=1.44×10-6m=6×(λ1),可見,用a、b兩光源做雙縫試驗時,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A正確,B錯;用a做雙縫試驗時,屏上Q處到雙縫的距離差恰等于半波長的偶數(shù)倍,Q處應為亮紋,C正確;用b做雙縫試驗時,屏上Q處到雙縫的距離差不等于半波長的偶數(shù)倍,D不正確。12.(12分)為了削減光在透鏡表面由于反射帶來的損失,可在透鏡表面涂上一層增透膜,一般用折射率為1.38的氟化鎂,為了使波長為5.52×10-7m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相消,求所涂的這種增透膜的厚度?！窘馕觥坑捎谌搜蹖G光最敏