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

光的干涉 [隨堂檢測] 1．對于單縫衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是(　　) A．縫的寬度d越小，衍射條紋越亮 B．縫的寬度d越小，衍射現(xiàn)象越明顯 C．縫的寬度d越小，光的傳播路線越接近直線 D．入射光的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯 解析：選B.當單縫寬度一定時，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，故D錯誤，當光的波長一定時，縫的寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋越暗，故A、C錯誤，B正確． 2．將激光束照在如圖所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖中的(　　) 解析：選A.將激光束照在如圖所示的雙縫上，將出現(xiàn)雙縫干涉現(xiàn)象，而雙縫干涉圖象的中間是亮條紋，兩側(cè)是明暗相間的對稱的干涉條紋，故A正確． 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應為(　　) A.　　　　　　　 B． C. D． 解析：選D.在某點產(chǎn)生暗條紋的條件是：光程差r2－r1為半波長的奇數(shù)倍．已知P點出現(xiàn)第3條暗條紋，說明r2－r1＝λ，由c＝λf得λ＝，則r2－r1＝. 4．如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，屏上O點到雙縫S1、S2的距離相等．當用波長為0.75 μm的單色光照射時，P是位于O上方的第二條亮紋位置，若換用波長為0.6 μm的單色光做實驗，P處是亮紋還是暗紋？在OP之間共有幾條暗紋？ 解析：P點是亮紋還是暗紋，關(guān)鍵取決于P到S1和S2的路程差Δr＝r2－r1；P是第幾條亮(暗)紋，關(guān)鍵取決于Δr是光波長(半波長)的多少倍．當用波長為λ1＝0.75 μm的單色光照射時P為O上方第二條亮紋，所以P到雙縫S1、S2的路程差Δr＝2λ1＝2×0.75 μm＝1.5 μm；改用λ2＝0.6 μm的單色光照射時，路程差Δr＝λ2，所以P為暗紋，從O到P路程差由零逐漸增大，必有路程差為和λ2的兩點，即OP之間還有兩條暗紋． 答案：暗紋　兩條 [課時作業(yè)] [學生用書P113(單獨成冊)] 一、單項選擇題 1．以下光源可作為相干光源的是(　　) A．兩個相同亮度的燭焰 B．兩個相同規(guī)格的燈泡 C．雙絲燈泡 D．出自一個點光源的兩束光 解析：選D.A、B、C三項中的光源均不是相干光源，故A、B、C均錯；D項中兩束光是來自同一點光源，兩束光完全相同是相干光源，故D對． 2．下列關(guān)于雙縫干涉實驗的說法中正確的是(　　) 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振動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．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：選B.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A項錯誤，B項正確；在兩個相干光源完全相同的情況下，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，C項錯誤；兩列光波要相遇就會疊加，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D項錯誤． 3．在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋．若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時(　　) A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失 B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的雙縫干涉條紋仍然存在 C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 D．至少有一種顏色的雙縫干涉條紋 解析：選C.兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相同，利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光，在光屏上形成干涉條紋，但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋，故選項C正確． 4．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)出光的頻率相同 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：選D.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；光的強度對光的干涉沒有影響，選項B錯誤；光速在真空中是確定的，它對光的干涉也沒有影響，選項C錯誤；不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，所以不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，這樣的光源不是相干光源，選項D正確． 5．如圖甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖．乙圖為用綠光進行實驗時，在屏上觀察到的條紋情況，a為中央亮條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做實驗時觀察到的條紋情況，a′為中央亮條紋．若已知紅光、綠光和紫光的波長大小關(guān)系為：紅光的波長最長，紫光的波長最短．則以下說法正確的是(　　) A．丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長 B．丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長 C．丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短 D．丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短 解析：選A.根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點，入射光的波長越長，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大，由本題的條件可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長長，因此選項B、C、D錯誤，A正確． 6．在雙縫干涉實驗中，光屏上P點到雙縫S1、S2的距離之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q點到雙縫S1、S2的距離之差Δs2＝1.5 μm.若用頻率f＝6.0×1014 Hz的黃光照射雙縫，則(　　) A．P點出現(xiàn)亮條紋，Q點出現(xiàn)暗條紋 B．P點出現(xiàn)暗條紋，Q點出現(xiàn)亮條紋 C．兩點均出現(xiàn)亮條紋 D．兩點均出現(xiàn)暗條紋 解析：選B.由光的頻率f＝6.0×1014 Hz，知光的波長λ＝＝5×10－7 m．P點到雙縫S1、S2的距離之差Δs1＝0.75 μm＝7.5×10－7 m＝1.5λ.Q點到雙縫S1、S2的距離之差Δs2＝1.5 μm＝1.5×10－6 m＝3λ.因此，P點出現(xiàn)暗條紋，Q點出現(xiàn)亮條紋，選B. 二、多項選擇題 7．如圖所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在光屏P上觀察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以(　　) A．減小S1與S2的間距 B．減小雙縫屏到光屏的距離 C．將綠光換為紅光 D．將綠光換為紫光 解析：選AC.在波的干涉中，干涉條紋的間距Δx＝λ，由公式可得，條紋間距與波長、雙縫屏之間的距離成正比，與雙縫間的距離d成反比，故要增大間距，應減小d，或增大雙縫到光屏的距離，或增大光的波長，故A、C正確，B、D錯誤． 8.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a、b的路程差為零 B．M、N到達b的路程差為λ C．O到達a、c的路程差為4λ D．M、N到達e的路程差為2λ 解析：選BD.振動一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿足Δx＝nλ(n＝0，1，2，3…)．“路程差”是指從雙縫M、N到屏上某點的路程差，與O無關(guān)，A、C錯誤；b是n＝1時的第一級亮條紋，e是n＝2時的第二級亮條紋，故B、D正確． 9．雙縫干涉實驗裝置如圖所示，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點距雙縫S1和S2的距離相等，P點出現(xiàn)距O點最近的第一條亮條紋．如果將入射的單色光換成紅光或藍光，已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍光的波長，討論屏上O點及其上方的干涉條紋的情況正確的是(　　) A．在O點出現(xiàn)紅光的亮條紋 B．紅光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點的上方 C．在O點不出現(xiàn)藍光的亮條紋 D．藍光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點的上方 解析：選AB.由于O點到雙縫的路程差為零，所以在O點出現(xiàn)各種單色光的亮條紋，在P點出現(xiàn)綠光的第一條亮條紋，因為λ紅＞λ綠＞λ藍，所以紅光條紋間距大于綠光條紋間距，綠光條紋間距大于藍光條紋間距．A、B正確． 10．為檢測礦泉水的品質(zhì)，我們可以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，特制容器不影響光的傳播，放置在雙縫與熒光屏之間(之前為空氣，特制容器未畫出)，通過對比填充礦泉水后的干涉條紋間距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．設空氣的折射率為1，則下列說法正確的是(　　) A．x2＞x1 B．x2＜x1 C．該礦泉水的折射率為 D．該礦泉水的折射率為 答案：BC 三、非選擇題 11．頻率為6×1014 Hz的激光從S1和S2投射到屏上，若屏上的點P到S1與到S2的路程差為3×10－6 m，那么點P處是亮條紋還是暗條紋？設O為到S1和S2的路程相等的點，則PO間有幾條暗紋、幾條亮紋？(不含O、P兩點處) 解析：單色光的波長λ＝＝ m＝5×10－7 m，路程差為3×10－6 m，＝＝12，即路程差是半波長的偶數(shù)倍，P點出現(xiàn)亮紋，而O點處為中央亮紋，所以，在PO間有5條亮紋，6條暗紋． 答案：亮條紋　6條暗紋　5條亮紋 12．用氦氖激光器進行雙縫干涉實驗，已知使用的雙縫間距離d＝0.1 mm，雙縫到屏的距離L＝6.0 m，測得屏上干涉條紋中相鄰亮條紋的間距是3.8 cm，則氦氖激光器發(fā)出紅光的波長λ是多少？假如把整個裝置放入折射率是的水中，這時屏上的條紋間距是多少？ 解析：由Δx＝λ，可以得出紅光的波長λ＝·Δx＝ m≈6.3×10－7 m. 所以激光器發(fā)出的紅光的波長是6.3×10－7 m. 如果將整個裝置放入水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長設為λ′，由光的特點可知：光在傳播過程中，介質(zhì)發(fā)生變化，波長和波速發(fā)生改變，但頻率不變．由此可知＝，而＝n，則λ′＝＝ m≈4.7×10－7 m. 這時屏上條紋的間距是Δx′＝·λ′ ＝ m≈2.8×10－2 m. 答案：6.3×10－7 m　2.8×10－2 m - 6 -