2020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

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1、3　光的干涉 1.(多選)用a,b兩種單色光分別照射同一雙縫干涉裝置,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光照射形成的,圖(乙)是b光照射形成的,則關(guān)于a,b兩束單色光,下述說(shuō)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(zhǎng)比a光的短 解析:從圖中可以看出,a光的條紋間距小,說(shuō)明a光的波長(zhǎng)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

2、.(多選)在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若要使相鄰兩個(gè)亮條紋間的距離變大,可以采取的措施是(　BC　) A.增加雙縫間的距離 B.增加光屏到雙縫的距離 C.采用頻率更小的光照射雙縫 D.增加激光器到雙縫的距離 解析:雙縫干涉條紋間距Δx=λ,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(zhǎng)λ;根據(jù)v=λf可知,減小光的頻率可以增加光的波長(zhǎng),故A,D錯(cuò)誤,B,C正確. 3.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,測(cè)得第一條亮條紋和第三條亮條紋相距4.0×10-2 m,若雙縫間距為0.1 mm,雙縫到光屏的距離為l=4.0 m,則光波的波長(zhǎng)為(　B　) A.8.

3、0×10-8 m B.5.0×10-7 m C.1.5×10-8 m D.1.0×10-7 m 解析:由公式Δx=λ有λ=,Δx= m=2×10-2 m,且l=4.0 m,d= 0.1 mm=10-4m,則光波波長(zhǎng)λ=5.0×10-7 m.故B正確. 4.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,雙縫間距離為d,雙縫與光屏間距為L(zhǎng),調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上得到清晰的干涉條紋.關(guān)于該干涉條紋及改變條件后其變化情況,下列敘述正確的是(　C　) A.屏上所有的亮線都是從雙縫出來(lái)的兩列光波的波峰與波峰疊加形成的,所有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

4、用頻率較大的單色光進(jìn)行實(shí)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.若用紅光照射雙縫的一條狹縫,用紫光照射雙縫的另一條狹縫,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;根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=λ,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)行實(shí)驗(yàn),即波長(zhǎng)變短,其他條件不變的前提下,根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=λ可知,光屏上相鄰暗條紋間距減小,故C正確;若用紅光照射雙縫的一條狹縫,用紫光照射雙縫的另一條狹縫,不滿足干涉條件,屏上將不會(huì)呈現(xiàn)彩色條紋,故D錯(cuò)誤. 5.楊氏

5、干涉實(shí)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)出的光波滿足干涉的必要條件,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,如果放置光屏,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　C 6.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(wèn)題: (1)如果A圖樣是紅光通過(guò)雙縫產(chǎn)生的,那么換用紫光得到的圖樣用　

6、　　　圖樣表示最合適.? (2)如果將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)如果將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)如果將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=λ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(zhǎng)λ減小,Δx也減小,(4)中應(yīng)選C. 答案:(1)C　(2)D　(3)C　(4)C 7.如圖所示

7、是一種觀察光的干涉現(xiàn)象的裝置,稱為勞埃德鏡,圖中M是一塊由普通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(huà)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)出的光能照射到的區(qū)域.圖中帶箭頭的線段表示從S發(fā)出的幾條特殊光線,則下列說(shuō)法正確的是(　C　) A.光屏上AD間的區(qū)域內(nèi)都可以觀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)可以觀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)可以觀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)可以觀察到明暗相間的干涉條紋 解析:從光源直接發(fā)出的光和被平面鏡反射的光實(shí)際上是同一列光,故是相干光,圖中BC間的區(qū)

8、域表示疊加的區(qū)域,這時(shí),在屏幕上可以觀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實(shí)驗(yàn),P處為第二條暗紋,改用頻率較低的單色光重做上述實(shí)驗(yàn)(其他條件不變)時(shí),則同側(cè)第二條暗條紋的位置(　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=知,f變小,λ變大.若出現(xiàn)第二條暗條紋,則P到雙縫的路程差Δr=λ,當(dāng)λ變大時(shí),Δr也要變大,故第二條暗紋的位置向上移,在P點(diǎn)上方,B正確. 9.如圖所示是研究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

9、激光的波長(zhǎng)為λ,屏上的P點(diǎn)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(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(zhǎng)度為r1,S2P1的長(zhǎng)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,從中央亮條紋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(zhǎng)的10倍,且剛好是10個(gè)波長(zhǎng),所以選項(xiàng)B正確. 10.如圖所示,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,S1和S2為雙縫,P是光屏上的一點(diǎn),已知P點(diǎn)

10、與S1,S2距離之差為2.1×10-6 m,分別用A,B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在下列已知條件下P點(diǎn)處是亮條紋還是暗 條紋? (1)已知A光在折射率為n=1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4×10-7 m. (2)已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15×10-7 m,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光照射S1,B光照射S2,試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象. 解析:(1)設(shè)A光在空氣中的波長(zhǎng)為λ1,在介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ2,由n=,得λ1=nλ2=1.5×4×10-7 m=6×10-7 m,根據(jù)路程差Δr=2.1×10-6 m,所以==3.5 由此可知,從S1和S2到

11、P點(diǎn)的路程差是波長(zhǎng)λ1的3.5倍,所以用A光做光源,P點(diǎn)處為暗條紋. (2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sin C=, 得n== 由此可知,B光在空氣中的波長(zhǎng)λ2為 λ2=nλ介=×3.15×10-7 m=5.25×10-7 m 由路程差Δr和波長(zhǎng)λ的關(guān)系得 ==4 可見(jiàn),用B光做光源,P點(diǎn)處為亮條紋. (3)若讓A光和B光分別照射S1和S2,這時(shí)既不能發(fā)生干涉,也不發(fā)生衍射,此時(shí)在光屏上只能觀察到亮光. 答案:(1)暗條紋　(2)亮條紋　(3)光屏上只能觀察到亮光 11.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

12、 Hz的黃光照射雙縫,試問(wèn): (1)該黃光的波長(zhǎng)是多少? (2)試通過(guò)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(zhǎng)、頻率間關(guān)系式得 λ== m=5×10-7 m. (2)兩列光到P點(diǎn)的路程差 Δr=7.5×10-7 m=λ, 所以是暗條紋. 答案:(1)5×10-7 m　(2)見(jiàn)解析 12.將頻率為6×1014 Hz的激光從S1和S2投射到屏上,若屏上的點(diǎn)P到S1與到S2的路程差為3×10-6 m,那么點(diǎn)P處是亮條紋還是暗條紋?設(shè)O為到S1和S2的路程相等的點(diǎn),則PO間有幾條暗條紋、幾條亮條紋?(不含O,P兩點(diǎn)處) 解析:單色光的波長(zhǎng)λ== m=5×10-7 m,路程差為3×10-6 m,==12,即路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍,P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋,而O點(diǎn)處為中央亮條紋,所以,在PO間有5條亮條紋,6條暗條紋. 答案:亮條紋　6條暗條紋　5條亮條紋 - 5 -