人教版2019選擇性必修第一冊高二物理同步練習(xí)4.3光的干涉(原卷版+解析)

第3節(jié)光的干涉光的雙縫干涉1．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。已知入射激光的波長為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．9.5λ B．10λC．10.5λ D．20λ2．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫間距離為，雙縫到光屏的距離為，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上見到清晰的干涉條紋。關(guān)于該干涉條紋及改變條件后其變化情況，下列敘述中正確的是（）A．屏上所有暗線都是從雙縫中出來的兩列光波的波谷與波谷疊加形成的B．若將光屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋C．若只減小雙縫間距，屏上兩相鄰明條紋間距離變小D．若只改用頻率較大的單色光，屏上兩相鄰明條紋間距離變大薄膜干涉3．關(guān)于光在豎直的肥皂液薄膜上產(chǎn)生的干涉條紋，下列說法正確的是（）A．干涉條紋是光在薄膜前、后兩個(gè)表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．若明暗相間的條紋相互平行，說明薄膜的厚度是均勻的C．用紫光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比紅光照射時(shí)的間距大D．薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的4．把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所示。這時(shí)可以看到明暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說法中正確的是（）A．干涉條紋是光在空氣劈尖膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗條紋是上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．將上玻璃板平行上移，條紋逆向劈尖移動(dòng)D．觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè)5．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，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．增大S1與S2的間距 B．減小雙縫到光屏的距離C．將綠光換為紅光 D．將整個(gè)裝置放在水中6．如圖所示，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是（）A．在真空中a、b、c三色光的傳播速度相同B．若分別讓a、b、c三色光通過一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大C．a(chǎn)、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越小D．若讓a、b、c三色光以同一入射角，從介質(zhì)中沿某方向射入空氣，b光恰能發(fā)生全反射，則c光也一定能發(fā)生全反射7．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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，雙縫和與單縫的距離相等，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(diǎn)距雙縫和的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是（）A．O點(diǎn)處是紅光的亮條紋 B．O點(diǎn)處不是藍(lán)光的亮條紋C．紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方 D．藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方8．如圖為半圓形的玻璃磚，C為AB的中點(diǎn)，OO′為過C點(diǎn)的AB面的垂線，a、b兩束不同顏色的單色細(xì)光束平行于OO′從空氣射入玻璃磚，且兩束光在AB面上入射點(diǎn)到C點(diǎn)的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn)，以下判斷正確的是（）A．在半圓形的玻璃磚中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．兩種色光分別通過同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰明條紋的間距a光的較大C．真空中，a光的頻率大于b光的頻率D．若a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角9．煤礦中瓦斯爆炸危害極大。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，于是他設(shè)計(jì)了一種利用光的干涉監(jiān)測礦井內(nèi)瓦斯的儀器，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和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，讓紅光射入狹縫，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛取τ谶@個(gè)儀器的工作過程，下列說法中正確的是（）A．如果屏的正中央仍是亮紋，說明B中的氣體一定不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗紋，說明B中的氣體一定含有瓦斯C．如果屏上干涉條紋不停移動(dòng)，說明B中的氣體含有瓦斯且含量不穩(wěn)定D．撤去狹縫，將紅光直接照在雙縫上，該檢測儀器也能正常工作10．如圖所示是一豎立的肥皂液薄膜的橫截面，關(guān)于在豎直放置的肥皂膜上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在膜前后表面反射形成的兩列光波的疊加B．用藍(lán)光照射產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射時(shí)產(chǎn)生的條紋間距窄C．干涉條紋間的亮紋是由于兩反射光疊加減弱產(chǎn)生的D．薄膜上干涉條紋基本上是水平的11．將精度很高的標(biāo)準(zhǔn)玻璃板（樣板），放在被檢查工件上面，如圖甲所示，在樣板的右端墊薄片，使標(biāo)準(zhǔn)玻璃板與被檢查平面之間形成一楔形空氣膜。用平行單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．干涉條紋是樣板的下表面和被檢查工件的上表面的反射光干涉形成的B．眼睛應(yīng)從入射光的另一側(cè)觀測干涉條紋C．圖乙條紋彎曲處對應(yīng)著被檢查平面處有凸起D．增大薄片的厚度，條紋間距增大12．增透膜的應(yīng)用)關(guān)于光學(xué)鏡頭增透膜，以下說法中正確的是(

)A．增透膜是為了減少光的反射損失，增加透射光的強(qiáng)度B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波長的C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的D．因?yàn)樵鐾改さ暮穸纫话氵m合綠光反射時(shí)相互抵消，紅光、紫光的反射不能完全抵消，所以涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色E．涂有增透膜的鏡頭，進(jìn)入的光線全部相互抵消，因此這種鏡頭的成像效果較好第3節(jié)光的干涉光的雙縫干涉1．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。已知入射激光的波長為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．9.5λ B．10λC．10.5λ D．20λ【答案】B【詳解】由題設(shè)可知，從中央亮條紋P算起，P1點(diǎn)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，且剛好是10個(gè)波長，B正確。故選B。2．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，雙縫間距離為，雙縫到光屏的距離為，調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上見到清晰的干涉條紋。關(guān)于該干涉條紋及改變條件后其變化情況，下列敘述中正確的是（）A．屏上所有暗線都是從雙縫中出來的兩列光波的波谷與波谷疊加形成的B．若將光屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋C．若只減小雙縫間距，屏上兩相鄰明條紋間距離變小D．若只改用頻率較大的單色光，屏上兩相鄰明條紋間距離變大【答案】B【詳解】A．從雙縫中出來的兩列光波的波谷與波峰疊加形成暗線，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式可知將光屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋，故B正確；C．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式可知，若只減小雙縫間距d，屏上兩相鄰明條紋間距離變大，故C錯(cuò)誤；D．頻率變大，波長變短，根據(jù)間距公式可知條紋間距變短，故D錯(cuò)誤；故選B。薄膜干涉3．關(guān)于光在豎直的肥皂液薄膜上產(chǎn)生的干涉條紋，下列說法正確的是（）A．干涉條紋是光在薄膜前、后兩個(gè)表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．若明暗相間的條紋相互平行，說明薄膜的厚度是均勻的C．用紫光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比紅光照射時(shí)的間距大D．薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的【答案】A【詳解】A．干涉條紋是光在薄膜前、后兩個(gè)表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果，故A正確；B．若明暗相間的條紋相互平行，說明肥皂液薄膜的厚度變化是均勻的，故B錯(cuò)誤；C．由于紫光的波長比紅光的小，故用紫光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比紅光照射時(shí)的間距小，故C錯(cuò)誤；D．薄膜上的干涉條紋基本上是水平的，故D錯(cuò)誤。故選A。4．把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖所示。這時(shí)可以看到明暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說法中正確的是（）A．干涉條紋是光在空氣劈尖膜的前后兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果B．干涉條紋中的暗條紋是上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果C．將上玻璃板平行上移，條紋逆向劈尖移動(dòng)D．觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè)【答案】A【詳解】A．是由于光在空氣薄膜上下兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果，條紋間距都相等，故A正確；B．條紋中的暗紋是由于兩列反射光的波谷與波峰疊加的結(jié)果，故B錯(cuò)誤；C．條紋的位置與空氣劈尖膜的厚度是對應(yīng)的，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度的空氣劈尖膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D．薄膜干涉條紋時(shí)，眼睛應(yīng)從入射光的同一側(cè)，故D錯(cuò)誤。故選A。5．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，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．增大S1與S2的間距 B．減小雙縫到光屏的距離C．將綠光換為紅光 D．將整個(gè)裝置放在水中【答案】C【詳解】AB．在波的干涉中，干涉條紋的間距，由公式可得，條紋間距與波長、雙縫到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(yīng)減小d，增大雙縫到光屏的距離或增大光的波長，故AB錯(cuò)誤；C．若將綠光換為紅光，即波長變長，根據(jù)干涉條紋的間距，則相鄰條紋間距更大，故C正確；D．將整個(gè)裝置放在水中，水的折射率大于1，所以波長減小，所以相鄰條紋間距更小，故D錯(cuò)誤。故選C。6．如圖所示，一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光，取其中a、b、c三種色光，下列說法正確的是（）A．在真空中a、b、c三色光的傳播速度相同B．若分別讓a、b、c三色光通過一雙縫裝置，則a光形成的干涉條紋的間距最大C．a(chǎn)、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越小D．若讓a、b、c三色光以同一入射角，從介質(zhì)中沿某方向射入空氣，b光恰能發(fā)生全反射，則c光也一定能發(fā)生全反射【答案】A【詳解】A．在真空中a、b、c三色光的傳播速度是相同的，A正確；B．a(chǎn)、b、c三種色光中，a光的偏折程度最大，棱鏡對a光的折射率最大，則a光的頻率最大，a光的波長最小，則c光的波長最長，因?yàn)殡p縫干涉條紋的間距與波長成正比，則c光形成的干涉條紋的間距最大，B錯(cuò)誤；C．由圖可知，c光的折射率最小，a光的折射率最大，由公式分析可知，a、b、c三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越大，C錯(cuò)誤；D．c光的折射率最小，a光的折射率最大，由臨界角公式分析可知，a光的臨界角最小，c光的臨界角最大，則若讓a、b、c三色光以同一入射角，從介質(zhì)中沿某方向射入空氣，b光恰能發(fā)生全反射，則c光一定不能發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤。故選A。7．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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，雙縫和與單縫的距離相等，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(diǎn)距雙縫和的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是（）A．O點(diǎn)處是紅光的亮條紋 B．O點(diǎn)處不是藍(lán)光的亮條紋C．紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方 D．藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方【答案】AC【詳解】AB．因?yàn)镺點(diǎn)與雙縫間的路程差等于零，可知不管紅光或藍(lán)光在該點(diǎn)都會(huì)出現(xiàn)明條紋，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式可知因?yàn)榧t光的波長大于綠光，藍(lán)光的波長小于綠光，則紅光的條紋間距大于綠光，藍(lán)光的條紋的間距小于綠光，所用紅光的第一條亮紋在P點(diǎn)的上方，藍(lán)光的第一條亮紋在P點(diǎn)的下方，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。8．如圖為半圓形的玻璃磚，C為AB的中點(diǎn)，OO′為過C點(diǎn)的AB面的垂線，a、b兩束不同顏色的單色細(xì)光束平行于OO′從空氣射入玻璃磚，且兩束光在AB面上入射點(diǎn)到C點(diǎn)的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點(diǎn)，以下判斷正確的是（）A．在半圓形的玻璃磚中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B．兩種色光分別通過同一雙縫干涉裝置形成的干涉條紋，相鄰明條紋的間距a光的較大C．真空中，a光的頻率大于b光的頻率D．若a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空過程中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角【答案】BD【詳解】A．由圖分析可知，玻璃磚對b束光的偏折角大于對a束光的偏折角，根據(jù)折射定律得知：玻璃磚對b束光的折射率大于對a束光的折射率，由得到，a光在玻璃磚中的速度大于b光的傳播速度。故A錯(cuò)誤。B．根據(jù)干涉條紋的間距與波長成正比，a光的頻率小，波長長，故相鄰明條紋的間距a光的較大。故B正確。C．b光的折射率大，則b光的頻率高。故C錯(cuò)誤。D．由公式分析得知，a光的折射率n小，則a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角。故D正確。故選BD。9．煤礦中瓦斯爆炸危害極大。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，于是他設(shè)計(jì)了一種利用光的干涉監(jiān)測礦井內(nèi)瓦斯的儀器，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和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，讓紅光射入狹縫，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛取τ谶@個(gè)儀器的工作過程，下列說法中正確的是（）A．如果屏的正中央仍是亮紋，說明B中的氣體一定不含瓦斯B．如果屏的正中央是暗紋，說明B中的氣體一定含有瓦斯C．如果屏上干涉條紋不停移動(dòng)，說明B中的氣體含有瓦斯且含量不穩(wěn)定D．撤去狹縫，將紅光直接照在雙縫上，該檢測儀器也能正常工作【答案】BC【詳解】A．設(shè)含有瓦斯的氣體的折射率為n，則光在B中的波長，如果屏的正中央是亮紋，則，N為整數(shù)，說明B中的氣體與A中的空氣成分可能相同，即N=0（n=1），也可能不同，即N為非零整數(shù)，故A錯(cuò)誤；B．如果屏的正中央是暗紋，則n≠1，說明B中的氣體與A中的空氣成分不相同，含有瓦斯，故B正確；C．如果屏上干涉條紋不停地移動(dòng)，n變，說明B中的氣體瓦斯含量不穩(wěn)定，故C正確；D．狹縫是為了獲得相干線光源，撤去狹縫，將紅光直接照在雙縫上，該檢測儀器不能正常工作，故D錯(cuò)誤。故選BC。10．如圖所示是一豎立的肥皂液薄膜的橫截面，關(guān)于在豎直放置的肥皂膜上產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在膜前后表面反射形成的兩列光波的疊加B．用藍(lán)光照射產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射時(shí)產(chǎn)生的條紋間距窄C．干涉條紋間的亮紋是由于兩反射光疊加減弱產(chǎn)生的D．薄膜上干涉條紋基本上是水平的【答案】ABD【詳解】A．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波的疊加，故A正確；B．條紋間距與光的波長成正比，由于藍(lán)光波長短，故藍(lán)光條紋間距窄，故B正確；C．干涉條紋間的亮紋是由于兩反射光疊加增強(qiáng)產(chǎn)生的，故C錯(cuò)誤；D．薄膜的干涉是等厚干涉，同一條紋厚度相同，故條紋是水平的，故D正確。故選ABD。11．將精度很高的標(biāo)準(zhǔn)玻璃板（樣板），放在被檢查工件上面，如圖甲所示，在樣板的右端墊薄片，使標(biāo)準(zhǔn)玻璃板與被檢查平面之間形成一楔形空氣膜。用平行單色光從上方射入，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．干涉條紋是樣板的下表面和被檢查工件的上表面的反射光干涉形成的B