2025版高中物理第十三章3光的干涉練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE5-3光的干涉1.(多選)用a,b兩種單色光分別照耀同一雙縫干涉裝置,在距雙縫恒定距離的屏上得到如圖所示的干涉圖樣,其中圖(甲)是a光照耀形成的,圖(乙)是b光照耀形成的,則關(guān)于a,b兩束單色光,下述說法中正確的是(AC)A.a光的頻率比b光的大B.在水中a光傳播的速度比b光的大C.水對(duì)a光的折射率比b光大D.b光的波長比a光的短解析:從圖中可以看出,a光的條紋間距小,說明a光的波長小,頻率大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,選項(xiàng)A正確;水對(duì)頻率低的單色光的折射率小,即水對(duì)b光的折射率小,選項(xiàng)C正確;折射率小的光在水中的傳播速度大,即b光在水中的傳播速度大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.2.(多選)在光的雙縫干涉試驗(yàn)中,若要使相鄰兩個(gè)亮條紋間的距離變大,可以實(shí)行的措施是(BC)A.增加雙縫間的距離B.增加光屏到雙縫的距離C.采納頻率更小的光照耀雙縫D.增加激光器到雙縫的距離解析:雙縫干涉條紋間距Δx=ldλ,故要增大屏上相鄰亮條紋之間的距離Δx,可以增加雙縫到屏的距離l,減小雙縫之間的距離d或者增加光的波長λ;依據(jù)v=λ3.在雙縫干涉試驗(yàn)中,測得第一條亮條紋和第三條亮條紋相距4.0×10-2m,若雙縫間距為0.1mm,雙縫到光屏的距離為l=4.0mA.8.0×10-8m B.5.0×10C.1.5×10-8m D.1.0×10解析:由公式Δx=ldλ有λ=Δxdl,Δx=a3-1m=2×10-2m,且l=4.0m,d=0.1mm=10-44.雙縫干涉試驗(yàn)裝置如圖所示,雙縫間距離為d,雙縫與光屏間距為L,調(diào)整試驗(yàn)裝置使光屏上得到清楚的干涉條紋.關(guān)于該干涉條紋及變更條件后其變更狀況,下列敘述正確的是(C)A.屏上全部的亮線都是從雙縫出來的兩列光波的波峰與波峰疊加形成的,全部的暗線是波谷與波谷疊加形成的B.若將雙縫間距d減小,光屏上兩相鄰亮條紋間距變小C.若用頻率較大的單色光進(jìn)行試驗(yàn),其他條件不變的前提下,光屏上相鄰暗條紋間距減小D.若用紅光照耀雙縫的一條狹縫,用紫光照耀雙縫的另一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)彩色條紋解析:干涉條紋間的暗線是由于兩列光波波峰與波谷的疊加形成的,兩列光波波谷與波谷的疊加形成亮紋,故A錯(cuò)誤;依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ldλ,知d減小,相鄰亮條紋的距離增大,故B錯(cuò)誤;若用頻率較大的單色光進(jìn)行試驗(yàn),即波長變短,其他條件不變的前提下,依據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ld5.楊氏干涉試驗(yàn)證明光的確是一種波,一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上,兩狹縫就成了兩個(gè)光源,它們發(fā)出的光波滿意干涉的必要條件,則兩列光相同.如圖所示,在這兩列光波相遇的區(qū)域中,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,假如放置光屏,在(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)暗條紋.

解析:產(chǎn)生光的干涉前提是兩列光的頻率相等.波峰與波峰或者波谷與波谷相疊加振動(dòng)加強(qiáng),所以A,B出現(xiàn)亮條紋,波峰與波谷疊加振動(dòng)減弱,所以C點(diǎn)處產(chǎn)生暗條紋.答案:頻率C6.如圖所示,A,B,C,D代表雙縫產(chǎn)生的四種干涉圖樣,回答下面問題:(1)假如A圖樣是紅光通過雙縫產(chǎn)生的,那么換用紫光得到的圖樣用圖樣表示最合適.

(2)假如將B圖樣的雙縫距離變小,那么得到的圖樣用圖樣表示最合適.

(3)假如將A圖樣的雙縫到屏的距離變小,那么得到的圖樣用圖樣表示最合適.

(4)假如將A圖樣的裝置從空氣移入水中,那么得到的干涉圖樣用圖樣表示最合適.

解析:利用公式Δx=ldλ知光源由紅光換成紫光時(shí),λ變小,相應(yīng)Δx也變小,(1)中應(yīng)選C;雙縫距離d減小時(shí),Δx變大,(2)中應(yīng)選D;雙縫到屏的距離l變小,Δx變小,(3)中應(yīng)選C;將裝置從空氣移入水中時(shí),波長λ減小,Δ答案:(1)C(2)D(3)C(4)C7.如圖所示是一種視察光的干涉現(xiàn)象的裝置,稱為勞埃德鏡,圖中M是一塊由一般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)出的光能照耀到的區(qū)域.圖中帶箭頭的線段表示從S發(fā)出的幾條特別光線,則下列說法正確的是(C)A.光屏上AD間的區(qū)域內(nèi)都可以視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)可以視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)可以視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)可以視察到明暗相間的干涉條紋解析:從光源干脆發(fā)出的光和被平面鏡反射的光事實(shí)上是同一列光,故是相干光,圖中BC間的區(qū)域表示疊加的區(qū)域,這時(shí),在屏幕上可以視察到明暗相間的干涉條紋.故C正確.8.如圖所示,用單色光做雙縫干涉試驗(yàn),P處為其次條暗紋,改用頻率較低的單色光重做上述試驗(yàn)(其他條件不變)時(shí),則同側(cè)其次條暗條紋的位置(B)A.仍在P處B.在P點(diǎn)上方C.在P點(diǎn)下方D.要將屏向雙縫方向移近一些才能看到解析:由λ=cf知,f變小,λ變大.若出現(xiàn)其次條暗條紋,則P到雙縫的路程差Δr=32λ,當(dāng)λ變大時(shí),9.如圖所示是探討光的雙縫干涉的示意圖,擋板上有兩條狹縫S1,S2,由S1和S2發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋.已知入射激光的波長為λ,屏上的P點(diǎn)到兩縫S1和S2的距離相等,假如把P處的亮條紋記作第0號(hào)亮條紋,由P向上數(shù),與0號(hào)亮條紋相鄰的亮條紋為1號(hào)亮條紋,與1號(hào)亮條紋相鄰的亮條紋為2號(hào)亮條紋,則P1處的亮條紋恰好是10號(hào)亮條紋.設(shè)直線S1P1的長度為r1,S2P1的長度為r2,則r2-r1等于(B)A.9.5λ B.10λ C.10.5λ D.20λ解析:由題設(shè)可知,從中心亮條紋P算起,P1點(diǎn)處是第10號(hào)亮條紋的位置,表明縫S1,S2到P1處的距離差r2-r1為波長的10倍,且剛好是10個(gè)波長,所以選項(xiàng)B正確.10.如圖所示,在雙縫干涉試驗(yàn)中,S1和S2為雙縫,P是光屏上的一點(diǎn),已知P點(diǎn)與S1,S2距離之差為2.1×10-6m(1)已知A光在折射率為n=1.5的介質(zhì)中波長為4×10-7m(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10-7m,當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí),臨界角為37°(3)若讓A光照耀S1,B光照耀S2,試分析光屏上能視察到的現(xiàn)象.解析:(1)設(shè)A光在空氣中的波長為λ1,在介質(zhì)中的波長為λ2,由n=λ1λ2,得λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7m,依據(jù)路程差Δr=2.1×10-6由此可知,從S1和S2到P點(diǎn)的路程差是波長λ1的3.5倍,所以用A光做光源,P點(diǎn)處為暗條紋.(2)依據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC=1n得n=1sin37°由此可知,B光在空氣中的波長λ2為λ2=nλ介=53×3.15×10-7m=5.25×由路程差Δr和波長λ的關(guān)系得Δrλ2可見,用B光做光源,P點(diǎn)處為亮條紋.(3)若讓A光和B光分別照耀S1和S2,這時(shí)既不能發(fā)生干涉,也不發(fā)生衍射,此時(shí)在光屏上只能視察到亮光.答案:(1)暗條紋(2)亮條紋(3)光屏上只能視察到亮光11.在雙縫干涉試驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)P到雙縫S1和S2的路程差為7.5×10-7m,假如用頻率為6.0×1014(1)該黃光的波長是多少?(2)試通過計(jì)算分析P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋?解析:(1)由于光在真空中的傳播速度恒為c,則由波長、頻率間關(guān)系式得λ=cf=3×108(2)兩列光到P點(diǎn)的路程差Δr=7.5×10-