2018-2019學年高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉練習（含解析）新人教版選修3-4

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1、光的干涉 (40分鐘) 1.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.頻率相同、相位差恒定的兩列單色光能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 D.照射單縫的單色光的頻率越高,光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬 解析：在楊氏雙縫干涉實驗中,單縫的作用是獲得一個線光源,雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的光源,故選項A錯誤,B正確;頻率相同、相位差恒定的兩列光可以發(fā)生干涉現(xiàn)象,選項C正確;由c=λf可得λ=cf,頻率越高,波長越短,條紋間距越窄,選項D錯誤。 答案：BC 2.關(guān)于光的干涉,下列說法正確的是(　　

2、) A.只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉 B.頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,只是不穩(wěn)定 C.兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實驗時,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.兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實驗時,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：發(fā)生干涉現(xiàn)象時兩列光的頻率必須相同,選項A正確;頻率不同不能產(chǎn)生干涉,而不是干涉不穩(wěn)定,選項B錯誤;干涉發(fā)生時出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差是波長的整數(shù)倍或者半波長的偶數(shù)倍,選項C正確;干涉發(fā)生時出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差是半波長的奇數(shù)倍,選項D錯誤。 答案：AC 3. 如圖所示,用頻

3、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點到雙縫距離之差S2P-S1P應(yīng)為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.c2f B.3c2f C.3cf D.5c2f 解析：單色光的波長為λ=cf,又P點出現(xiàn)第3級暗條紋,即S2P-S1P=3×λ2=3c2f,選項B正確。 答案：B 4. 某同學自己動手利用如圖所示的器材,觀察光的干涉現(xiàn)象,其中,A為單縫屏,B為雙縫屏,C為像屏。當他用一束陽光照射到A上時,屏C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。分析實驗失敗的原因,最大的可能是(　　) A.單縫S太窄 B.單縫S太寬

4、 C.S到S1和S2距離不等 D.太陽光不能作光源 解析：本實驗中,單縫S應(yīng)非常窄,才可看作“理想線光源”,也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象,移走B屏后,在C上出現(xiàn)一窄亮斑,說明單縫S太寬,故B正確,A錯誤;S到S1和S2距離不等時,也能出現(xiàn)干涉條紋,但中央不一定是亮紋,C錯誤;太陽光可以作光源,屏上將出現(xiàn)彩色條紋,D錯誤。 答案：B 5.對兩列光波在空中疊加,以下說法正確的是(　　) 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.光的強度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 D.光的強度不同不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 E.光的強度相同不一定會發(fā)生干涉 解析：兩列光波

5、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B正確,A錯誤;光的強度不同,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C正確,D錯誤;光的強度相同時頻率不一定相同,相位差也不一定恒定,故選項E正確。 答案：BCE 6.如圖所示,單色光雙縫干涉實驗?zāi)骋粫r刻的波形,實線表示波峰,虛線表示波谷。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

6、處出現(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：在干涉現(xiàn)象中,所謂“振動加強的點”是指兩列波在該點引起的振動方向總是相同,該點的振幅是兩列波的振幅之和,而不要理解為該點始終處于波峰或波谷,在某些時刻它也可以位于平衡位置(如題圖中C點)。所謂“振動減弱的點”是指兩列波在該點引起的振動方向總是相反的,該點的振幅是兩列波的振幅之差,如果兩列波的振幅相同,則該點始終在平衡位置。對光波而言,該點是完全暗的。 答案：A 7.導學號73884111 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

7、過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點到兩縫的距離相等,P點是距O點最近的第一條亮條紋。已知紅光、綠光和藍光三種色光比較,紅光的波長最長,藍光的波長最短,那么如果將入射的單色光換成紅光或藍光,討論屏上O點及其上方的干涉條紋情況,下列敘述正確的是(　　) A.O點出現(xiàn)紅光的亮條紋 B.紅光的第一條亮條紋在P點的上方 C.O點不出現(xiàn)藍光的亮條紋 D.藍光的第一條亮條紋在P點的上方 解析：中央O點到S1、S2的路程差為零,所以換不同顏色的光時,O點始終為亮條紋,選項A正確,C錯誤;波長越長,條紋間距越寬,所以紅光的第一條亮條紋在P點上方,藍光的第一條亮條紋在P點下方,選項B正確,

8、D錯誤。 答案：AB 8. 雙縫干涉部分實驗裝置如圖所示,調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的情況,下列敘述正確的是(　　) A.若將像屏向右平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋 B.若將像屏向左平移一小段距離,屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化 C.若將像屏向上平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋 D.若將像屏向上平移一小段距離,屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化 解析：雙縫干涉發(fā)生后,并不只在有光屏處有干涉圖樣,而是在雙縫右側(cè)的空間,只要通過雙縫后兩列光在相遇的地方疊加都能發(fā)生光的干涉現(xiàn)象,并且在新的位置仍很清晰,A、C、D正確。 答案：ACD 9.

9、 研究光的雙縫干涉的示意圖如圖所示,擋板上有兩條狹縫S1、S2,由S1和S2發(fā)出的兩列波到達屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長為λ,屏上的P點到兩縫S1和S2的距離相等,如果把P處的亮條紋記作第0號亮條紋,由P向上數(shù),與0號亮條紋相鄰的亮條紋為1號亮條紋,與1號亮條紋相鄰的亮條紋為2號亮條紋,則P1處的亮條紋恰好是10號亮條紋。設(shè)直線S1P1的長度為r1,S2P1的長度為r2,則r2-r1等于(　　) A.9λ B.10λ C.11λ D.10.5λ 解析：由題設(shè)可知,從中央亮條紋P算起,P1點處是第10號亮條紋的位置,表明縫S1、S2到P1處的距離差r2-r1為波長的整數(shù)倍,

10、且剛好是10個波長,所以選項B正確。 答案：B 10.導學號73884112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：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,…)。 答案：BD 11.如圖所示,在楊氏雙縫干涉實驗中,激光的波長為5.30×10-7 m,屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95

11、×10-7 m。則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是　　　　　　　(選填“明條紋”或“暗條紋”)。現(xiàn)改用波長為6.30×10-7 m的激光進行上述實驗,保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將　　　　(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。? 解析：根據(jù)路程差Δx=S2P-S1P=7.95×10-7 m=λ2·3,故路程差為半波長的奇數(shù)倍,故P處為暗條紋。改用波長為6.30×10-7 m的激光進行實驗,則波長變長,條紋間距變寬。 答案：暗條紋　變寬 12.導學號73884113 如圖所示,在雙縫干涉實驗中,若用λ=5×10-7 m 的光照射,屏上O點是中央亮條紋,屏上A點為第二級亮條紋所在處。若換用λ2

12、=4×10-7 m的光照射時,屏上O點處是什么情況?屏上A點處又是什么情況? 解析：從雙縫到屏上O點的距離之差,無論用何種頻率的光入射,路程差總是零。所以O(shè)點仍然是亮條紋。 從雙縫到屏上A點的路程差d=S2A-S1A,用λ1光入射時為第二級亮條紋,即d=2λ1, 代入數(shù)據(jù)d=10×10-7 m,這個路程差10×10-7 m對于λ2的光波來說10×10-7 m4×10-7 m=2.5, 即為波長的奇數(shù)倍,A處為暗條紋 由于d=(2k+1)λ2(k=0,±1,±2,…) 故10×10-7 m=(2k+1)4×10-72 m,即k=2, 當k=0時為第一級暗條紋,所以當k=2時應(yīng)為第三級暗條紋。 答案：亮條紋　第三級暗條紋 - 6 -