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

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1、3.光的干涉 基礎(chǔ)鞏固 1能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩束光是(　　) A.頻率相同、振幅相同的兩束光 B.頻率相同、相位差恒定的兩束光 C.兩只完全相同的燈泡發(fā)出的光 D.同一光源的兩個發(fā)光部分發(fā)出的光 答案：B 2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.頻率不同 B.強度不同 C.振動方向不同 D.傳播速度不同 答案：A 3如圖所示,用頻率為f的單色光垂直照射雙縫,在光屏上的P點出現(xiàn)第3條暗條紋。已知光速為c,則P點到雙縫的距離之差r2-r1應(yīng)為(　　) 　　　　　　　　　　　　　 A.c2fB.3c2f C.3cfD.5c2f 答

2、案：D 4在單色光的雙縫干涉實驗中(　　) A.兩列光波谷和波谷重疊處出現(xiàn)暗條紋 B.兩列光波峰和波峰重疊處出現(xiàn)亮條紋 C.從兩個狹縫到達屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時,出現(xiàn)亮條紋 D.從兩個狹縫到達屏上的路程差是光波長的奇數(shù)倍時,出現(xiàn)暗條紋 解析：兩列光的波峰與波峰相遇和波谷與波谷相遇都是亮條紋。從空間中一點到兩光源的光程差等于波長的整數(shù)倍,該點出現(xiàn)亮條紋;若為半波長的奇數(shù)倍,則為暗條紋。 答案：BC 5從兩個手電筒射出的光照射到同一點上時,看不到干涉條紋,因為(　　) A.手電筒發(fā)出的光不是單色光 B.干涉圖樣太小,看不清楚 C.周圍環(huán)境的漫反射光太強 D.兩個光源

3、是非相干光源 解析：從兩個手電筒射出的光照射到同一點上時,看不到干涉條紋,是因為兩個光源是非相干光源,和其他原因無關(guān),故正確答案為D。 答案：D 6下列關(guān)于雙縫干涉實驗的說法正確的是(　　) 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情況相同的相干光源 C.用紅光照射狹縫S1,用紫光照射狹縫S2,屏上將出現(xiàn)干涉條紋 D.在光屏上能看到光的干涉圖樣,但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發(fā)生 解析：在雙縫干涉實驗中,單縫的作用是獲得一個線光源,使光源有唯一的頻率和振動情況,雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的相干光源,故選項A錯誤,選項B正確。紅光和紫

4、光的頻率不同,不能產(chǎn)生干涉條紋,故選項C錯誤。兩列光波只要相遇就會疊加,滿足相干條件就能發(fā)生干涉,所以在雙縫與光屏之間的空間也會發(fā)生光的干涉,用光屏接收只是為了肉眼觀察的方便,故選項D錯誤。 答案：B 7右圖為單色光雙縫干涉實驗?zāi)骋粫r刻的波形,S1、S2為雙縫,實線和虛線分別表示各縫發(fā)出的光的波峰和波谷。在此時刻,介質(zhì)中A點為波峰相疊加點,B點為波谷相疊加點,A、B連線上的C點為某中間狀態(tài)相疊加點。如果把屏分別放在A、B、C三個位置,那么(　　) A.A、B、C三個位置都出現(xiàn)亮條紋 B.B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.以上結(jié)論都不對 解析：

5、本題中,A、B、C三點總是振動加強的點,屏上對應(yīng)出現(xiàn)的都是亮條紋。另外,要特別注意波谷與波谷相遇的點(圖中B點)振動也是加強的,不要以為B點是暗的。 答案：A 8S1、S2為兩個相干光源,發(fā)出的光的頻率為7.5×1014 Hz,光屏上A點與S1、S2的光程差為1.8×10-6 m。(1)若S1、S2的振動步調(diào)完全一致,則A點出現(xiàn)什么條紋?(2)若S1、S2的振動步調(diào)完全相反,則A點出現(xiàn)什么條紋? 解析：(1)光的波長為λ=cf=3×1087.5×1014m=4×10-7m,光程差為Δr=1.8×10-6m,因為Δrλ=4.5,即為半波長的奇數(shù)倍,所以為暗條紋。(2)同理分析為亮條紋。

6、答案：(1)暗條紋　(2)亮條紋 能力提升 1由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點上,不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這是因為(　　) A.兩個光源發(fā)出光的頻率不同 B.兩個光源發(fā)出光的強度不同 C.兩個光源的光速不同 D.這兩個光源是彼此獨立的,不是相干光源 解析：本題考查相干光的條件,題中兩光源發(fā)出的光都是白光,頻率不確定,沒法比較,選項A錯誤。光的強度對光是否產(chǎn)生干涉沒有影響,所以選項B錯誤。光速在真空中是確定的,但它對光的干涉也沒影響,選項C錯誤。題中是兩個獨立光源,根據(jù)物體的發(fā)光機理(原子躍遷),二者產(chǎn)生的不是相干光源,選項D正確。 答案：D 2在楊氏干涉實驗中,從兩個狹縫到

7、達屏上的某點的光走過的路程相等,該點即為中央亮條紋的位置(即k=0對應(yīng)的那條亮條紋),雙縫屏上有上下兩狹縫,設(shè)想在雙縫屏后用一塊極薄的透明玻璃片遮蓋下方的縫,則屏上中央亮條紋的位置將(　　) A.向上移動 B.向下移動 C.不動 D.可能向上移動,也可能向下移動 解析：本題考查對形成明暗條紋條件的理解。雙縫到屏上中央亮條紋O點的距離相等,當(dāng)下方的狹縫后用一塊極薄的玻璃片遮蓋住后,由于波在玻璃中傳播的波長變小,因此下縫到O點的距離內(nèi)的波長個數(shù)變多,所以屏上對應(yīng)的到雙縫波長個數(shù)相等的點下移,即屏上中央亮條紋的位置將向下移動,B項正確。 答案：B 3楊氏雙縫干涉實驗中,下列說法正確的是

8、(n為自然數(shù),λ 為光波波長)(　　) ①在距雙縫的光的路程相等的點處形成暗條紋; ②在距雙縫的光的路程差為nλ的點處形成亮條紋; ③在距雙縫的光的路程差為nλ2的點處形成亮條紋; ④在距雙縫的光的路程差為n+12λ的點處形成暗條紋。 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析：在雙縫干涉實驗中,當(dāng)某處距雙縫距離之差Δs為波長的整數(shù)倍時,即Δs=kλ,k=0,1,2,3,…這點為加強點,該處出現(xiàn)亮條紋;當(dāng)距離之差Δs為半波長的奇數(shù)倍時,即Δs=(2k+1)λ2,k=0,1,2,3,…這點為減弱點,該處出現(xiàn)暗條紋。 答案：D 4在雙縫干涉實驗中,雙縫到光屏上P點的距離之差為0

9、.6 μm,若分別用頻率f1=5.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz的單色光垂直照射雙縫,則P點出現(xiàn)明、暗條紋的情況是(　　) A.單色光f1和f2分別照射時,均出現(xiàn)明條紋 B.單色光f1和f2分別照射時,均出現(xiàn)暗條紋 C.單色光f1照射時出現(xiàn)明條紋,單色光f2照射時出現(xiàn)暗條紋 D.單色光f1照射時出現(xiàn)暗條紋,單色光f2照射時出現(xiàn)明條紋 解析：本題考查雙縫干涉實驗中屏上出現(xiàn)明、暗條紋的條件。根據(jù)已有波的疊加知識,知與兩個狹縫的光的路程差是波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋,與兩個狹縫的光的路程差是半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。據(jù)λ=cf可得λ1=cf1=3×1085.0×1014m

10、=0.6×10-6m=0.60μm,λ2=cf2=3×1087.5×1014m=0.4×10-6m=0.40μm,即d=0.60μm=λ1,d=0.60μm=32λ2=3×λ22。 由以上分析可知,選項C正確。 答案：C 5如圖所示,在雙縫干涉實驗中,若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動,則(　　) A.不再產(chǎn)生干涉條紋 B.仍可產(chǎn)生干涉條紋,其中央亮條紋P的位置不變 C.仍可產(chǎn)生干涉條紋,其中央亮條紋P的位置略向上移 D.仍可產(chǎn)生干涉條紋,其中央亮條紋P的位置略向下移 解析：本實驗中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源,雙縫S1、S2的作用是形成相干光源,

11、稍微移動S后,沒有改變傳到雙縫的光的頻率,由雙縫S1、S2射出的仍是相干光,由雙縫S1、S2發(fā)出的光到達屏上P點下方某點的光程差為零,故中央亮紋下移。 答案：D ★6煤礦中的甲烷危害極大,某同學(xué)查資料得知含有甲烷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明容器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,觀察屏上的干涉條紋,就能夠監(jiān)測甲烷濃度。如果屏的正中央O點變?yōu)榘导y,說明B中氣體(　　) A.一定含甲烷 B.一定不含甲烷 C.不一定含甲烷 D.無法判斷 解析：如果屏的正中央O變?yōu)榘?/p>

12、紋,說明從兩個子光源到屏的光程差發(fā)生變化,所以B中氣體一定含甲烷。 答案：A ★7如圖所示,在雙縫干涉實驗中,S1和S2為雙縫,P是光屏上的一點,已知P點與S1和S2的距離之差為2.1 μm。今分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實驗,問P點是亮條紋還是暗條紋。 (1)已知A光在折射率為n=1.5的介質(zhì)中波長為4×10-7 m?！? (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10-7 m,當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時臨界角為37°。 解析：(1)設(shè)光在空氣中的波長為λ1,由于在介質(zhì)中傳播時頻率不變,所以由n=λ1λ2得λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7m。由光的路程差Δs=2.1μm=2.1×10-6m 得N1=Δsλ1=2.1×10-66×10-7=3.5。由此可知,從S1、S2到P點的光程差是半波長的奇數(shù)倍。故當(dāng)A光作光源時,P點處為暗條紋。 (2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系,sinC=1n,所以n=1sin37°=53,所以B光在空氣中的波長為λ3=nλ2介=53×3.15×10-7m=5.25×10-7m。由光的路程差和波長的關(guān)系:N2=Δsλ3=2.1×10-65.25×10-7=4。由此可知,當(dāng)B光作光源時,P點處為亮條紋。 答案：(1)暗條紋　(2)亮條紋 8