2019-2020學(xué)年高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4

光的干涉 [A組　素養(yǎng)達(dá)標(biāo)] 1．白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的(　　) A．傳播速度不同　　　　　　 B．強(qiáng)度不同 C．振動(dòng)方向不同 D．頻率不同 解析：白光是由各種不同顏色的單色光組成的復(fù)色光，而光的顏色由頻率決定，不同色光，頻率不同，D正確． 答案：D 2．(多選)下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是(　　) 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)情況相同的相干光源 C．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋 D．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋 解析：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個(gè)線光源，雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的相干光源，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．光屏上距兩縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 答案：BD 3．(多選)在觀察光的雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下條件必須具備的是(　　) A．單縫和雙縫都必須足夠窄 B．單縫和雙縫必須平行 C．單縫到雙縫的距離必須相等 D．光屏必須平行于雙縫所在平面 解析：單縫和雙縫必須足夠窄，并且彼此平行，A、B對；單縫到雙縫的距離可以不相等，光屏可以不平行于雙縫所在平面，C、D錯(cuò)． 答案：AB 4．曾有報(bào)道四川成都隧道發(fā)生瓦斯爆炸事故．瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等作業(yè)中危害極大，某同學(xué)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，于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測儀．其原理如圖所示，在雙縫前面放置兩個(gè)完全相同的透明容器A、B，容器A與干凈的空氣相通，容器B中通入礦井中的氣體，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋绻恋恼醒隣點(diǎn)(未畫出)變?yōu)榘导y，說明B中氣體(　　) A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯 C．不一定含瓦斯 D．無法判斷 解析：如果屏的正中央O點(diǎn)變?yōu)榘导y，而從兩個(gè)子光源到屏的路程差恒為零，說明光經(jīng)B中氣體時(shí)波長發(fā)生變化，所以B中氣體一定含瓦斯，A正確． 答案：A 5．(多選)如圖所示是單色光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)骋粫r(shí)刻的波形圖，S1、S2為兩個(gè)完全相同的單色光源．實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．在此時(shí)刻，介質(zhì)中A點(diǎn)為波峰疊加點(diǎn)，B點(diǎn)為波谷疊加點(diǎn)，A、B連線上的C點(diǎn)為某中間狀態(tài)疊加點(diǎn)．D、E為波峰與波谷的疊加點(diǎn)，如果把屏分別放在A、B、C、D、E五個(gè)位置，那么(　　) A．A、B、C三個(gè)位置都出現(xiàn)亮條紋 B．C位置出現(xiàn)暗條紋 C．C位置出現(xiàn)亮條紋或暗條紋要由其他條件決定 D．D、E位置出現(xiàn)暗條紋 解析：A、B、C連線上所有的點(diǎn)到縫S1、S2的距離相等，所以A、B、C三點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，屏上對應(yīng)出現(xiàn)的都是亮條紋，D、E是波峰與波谷相疊加的點(diǎn)，到S1、S2的距離為半波長的奇數(shù)倍，所以屏上對應(yīng)出現(xiàn)暗條紋，A、D正確． 答案：AD 6．某同學(xué)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)觀察光的干涉現(xiàn)象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，C為光屏．當(dāng)他讓一束陽光照射A屏?xí)r，C屏上并沒有出現(xiàn)干涉條紋，他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑．分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因可能是(　　) A．單縫S太窄 B．單縫S太寬 C．S到S1和S2距離不相等 D．陽光不能作光源 解析：雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源，而線光源可以看作是由許多個(gè)點(diǎn)光源沿一條線排列組成的，這里觀察不到光的干涉現(xiàn)象是由于單縫太寬，得不到線光源．故選項(xiàng)B正確． 答案：B 7．(多選)用波長為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)過雙縫M、N在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則(　　) A．O到達(dá)a、b的路程差為零 B．M、N到達(dá)b的路程差為λ C．O到達(dá)a、c的路程差為4λ D．M、N到達(dá)e的路程差為2λ 解析：振動(dòng)一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿足某雙縫到屏上某點(diǎn)的路程差Δx＝nλ(n＝0,1,2,3，…)，故B、D正確． 答案：BD 8．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6 μm，若分別用頻率為f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是(　　) A．單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋 B．單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋 C．單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋 D．單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)明條紋 解析：λ1＝＝0.6×10－6 m，λ2＝＝0.4×10－6 m．單色光f1照射時(shí)，Δs＝0.6 μm＝λ1，是明條紋；單色光f2照射時(shí)，Δs＝0.6 μm＝λ2，是暗條紋． 答案：C 9．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)P到雙縫S1和S2的路程差為7.5×10－7 m，如果用頻率為6.0×1014 Hz的黃光照射雙縫，試問： (1)該黃光的波長是多少； (2)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋． 解析：(1)λ＝＝ m＝5×10－7 m； (2)Δx＝7.5×10－7 m＝λ，所以是暗條紋． 答案：(1)5×10－7 m　(2)暗條紋 [B組　素養(yǎng)提升] 10．(多選)如圖所示，用波長為λ的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)兩個(gè)狹縫S1、S2到屏上某點(diǎn)P的路程差為d，則(　　) A．距O點(diǎn)最近的一條暗條紋必是d＝ B．對屏上某點(diǎn)d＝(n為正整數(shù))時(shí)，出現(xiàn)暗條紋 C．距O點(diǎn)越遠(yuǎn)的點(diǎn)d越長，就越容易出現(xiàn)暗條紋 D．用各種色光在同一條件下實(shí)驗(yàn)，波長越短的色光條紋間距越小 解析：當(dāng)路程差d＝nλ(n＝0,1,2,3，…)時(shí)出現(xiàn)亮條紋，路程差d＝(2n－1)(n＝1,2,3，…)時(shí)出現(xiàn)暗條紋，可見，當(dāng)d＝時(shí)，出現(xiàn)暗條紋，所以A項(xiàng)正確；干涉條紋間距與光的波長、屏幕到雙縫的距離和雙縫的間距有關(guān)，在同一條件下實(shí)驗(yàn)，即屏幕到雙縫的距離及雙縫間距相同時(shí)，其波長越短，干涉條紋之間的距離越小，故D項(xiàng)正確． 答案：AD 11．取兩塊平玻璃板，合在一起用手捏緊，會從玻璃板上看到彩色條紋，這是光的干涉現(xiàn)象，有關(guān)這一現(xiàn)象的敘述正確的是(　　) A．這是上下兩塊玻璃板的上表面反射光干涉的結(jié)果 B．這是兩玻璃板間的空氣薄層上下兩表面的反射光相干涉的結(jié)果 C．這是上面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結(jié)果 D．這是下面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結(jié)果 解析：形成干涉條紋是有一定條件的，即兩列相干光的光程差需要連續(xù)變化，Δx＝kλ時(shí)，形成明條紋，當(dāng)Δx＝(2k＋1)時(shí)，形成暗條紋，當(dāng)入射光是白光時(shí)，就會形成彩色條紋，對平板玻璃來說，每一塊平板玻璃上下表面都是平行的，故不具備產(chǎn)生干涉條紋的條件，而中間的空氣膜，則可能具備這一條件，故應(yīng)選B. 答案：B 12．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)射波長為6.0×10－7 m的橙光時(shí)，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋，光屏上A點(diǎn)恰好是距中心條紋的第二條亮紋．其他條件不變，現(xiàn)改用其他顏色的可見光做實(shí)驗(yàn)，光屏上A點(diǎn)是暗條紋位置，可見光的頻率范圍是3.9×1014～7.5×1014 Hz，則入射光的波長可能是(　　) A．8.0×10－7 m B．4.8×10－7 m C．4.0×10－7 m D．3.4×10－7 m 解析：可見光的頻率范圍是3.9×1014～7.5×1014 Hz 依據(jù)公式c＝λf，可知其波長范圍是4.0×10－7～7.69×10－7 m．A、D選項(xiàng)在此范圍之外，應(yīng)首先排除掉．根據(jù)公式Δr＝(n為整數(shù))可知，n為偶數(shù)的地 方出現(xiàn)亮條紋，n為奇數(shù)的地方出現(xiàn)暗條紋．因此n＝4時(shí)，出現(xiàn)距中心條紋的第二條亮紋，所以A點(diǎn)到兩條縫的路程差Δr＝4× m＝1.2×10－6 m，要想出現(xiàn)暗條紋，n需取奇數(shù)才行．當(dāng)入射光波長為4.8×10－7 m時(shí)，1.2×10－6 m＝n m，n＝5為奇數(shù)，所以A點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，B選項(xiàng)正確．當(dāng)入射光波長為4.0×10－7 m時(shí)，1.2×10－6 m＝n m，n＝6為偶數(shù)，所以A點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，C選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：B [C組　學(xué)霸沖刺] 13．(1)(多選)對兩列光波在空中疊加，以下說法中正確的是(　　) A．不同顏色的光有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 B．不同顏色的光不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 C．光的強(qiáng)度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 D．光的強(qiáng)度不同不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 (2)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014 Hz，兩光源S1、S2的振動(dòng)情況恰好相反，光屏上的P點(diǎn)到S1與到S2的路程差為3×10－6 m，如圖所示，則： ①P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？ ②設(shè)O為到S1、S2路程相等的點(diǎn)，則PO間還有幾條亮紋，幾條暗紋？(不包括O、P兩處的條紋) 解析：(1)兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象關(guān)鍵看兩列光波是否是相干光，即是否滿足頻率相同、相位差恒定的條件，不同顏色的光頻率不同，所以不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；光的強(qiáng)度不同，但仍有可能滿足相干條件，也就是有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． (2)①由波長計(jì)算公式得λ＝＝5×10－7 m n＝＝＝6 由于兩光源的振動(dòng)情況恰好相反，所以P點(diǎn)為暗條紋． ②O點(diǎn)路程差為0，也是暗條紋，OP間還有5條暗紋，6條亮紋． 答案：(1)BC　(2)①暗條紋?、?條暗紋，6條亮紋 - 6 -