2020-2021年高中物理-第四章-光-3-光的干涉練習(xí)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

2020-2021年高中物理第四章光3光的干涉練習(xí)新人教版選擇性必修第一冊(cè)2020-2021年高中物理第四章光3光的干涉練習(xí)新人教版選擇性必修第一冊(cè)PAGE5-2020-2021年高中物理第四章光3光的干涉練習(xí)新人教版選擇性必修第一冊(cè)2020-2021年高中物理第四章光3光的干涉練習(xí)新人教版選擇性必修第一冊(cè)年級(jí)：姓名：光的干涉eq\f(基礎(chǔ)鞏固練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共5小題，第2小題18分，其余小題每題7分，共46分)1．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(D)A．傳播速度不同 B．強(qiáng)度不同C．振動(dòng)方向不同 D．頻率不同解析：兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，不同色光的頻率不同、波長(zhǎng)不同。這樣除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色條紋。2．(2020·北京市昌平區(qū)高二下學(xué)期期末)閱讀下列材料，解答(1)～(3)小題。明代學(xué)者方以智在《陽(yáng)燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b。(1)如果光束a是藍(lán)光，則光束b可能(D)A．紅光 B．黃光C．綠光 D．紫光(2)已知入射角i＝60°，b光在三棱鏡中的折射角r＝45°，該三棱鏡對(duì)b光的折射率為(C)A．eq\f(4,3) B．eq\f(3,4)C．eq\f(\r(6),2) D．eq\f(\r(6),3)(3)某同學(xué)分別用a光和b光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置完全相同。其中如圖為b光的干涉條紋，則下圖所示的條紋中可能是a光的干涉條紋的是(A)解析：(1)根據(jù)棱鏡對(duì)各色光的折射率可知，若a光為藍(lán)光，則b光可能為紫光，故選D。(2)n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(sin60°,sin45°)＝eq\f(\r(6),2)(3)單色光的干涉圖樣是等間距，明暗相間的條紋，由于a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)，故a光的干涉條紋間距大于b光，故選A。3．瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等危害極大，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，于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測(cè)儀，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、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(cè)瓦斯?jié)舛?。如果屏的正中央O點(diǎn)變?yōu)榘导y，說明B中氣體(A)A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯C．不一定含瓦斯 D．無(wú)法判斷解析：如果屏的正中央O變?yōu)榘导y，說明從兩個(gè)子光源到屏的光程差發(fā)生變化，所以B中氣體一定含瓦斯。4．(多選)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是(n為自然數(shù)，λ為光波波長(zhǎng))(BD)A．在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋B．在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋C．在距雙縫的路程差為neq\f(λ,2)的點(diǎn)形成亮條紋D．在距雙縫的路程差為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,2)))λ的點(diǎn)形成暗條紋解析：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，該處出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，即Δx＝(2k＋1)eq\f(λ,2)，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為減弱點(diǎn)，該處出現(xiàn)暗條紋。5．(多選)在光的雙縫干涉現(xiàn)象中，下列描述正確的是(AD)A．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光B．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較短的光C．單色光雙縫干涉條紋中，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D．在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由波長(zhǎng)長(zhǎng)的光換成波長(zhǎng)短的光，相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變窄解析：條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知波長(zhǎng)度短時(shí)，相鄰兩亮條紋間距將變窄，D項(xiàng)正確。二、非選擇題(共14分)6．(14分)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7.5×10－7m，如果用頻率為6.0×1014Hz的黃光照射雙縫，(光速c＝3×10(1)該黃光的波長(zhǎng)是多少？(2)試通過計(jì)算分析P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？答案：(1)5×10－7m解析：(1)λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6.0×1014)m＝5×10－7m；(2)Δx＝7.5×10－7m＝eq\f(3,2)λ，所以是暗條紋。eq\f(素能等級(jí)練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共4小題，每題6分，共24分)1．(2020·遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)分校高二下學(xué)期期末)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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)，這時(shí)(C)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，其他顏色的干涉條紋依然存在C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上無(wú)任何光亮解析：紅光和綠光的頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故不能產(chǎn)生干涉條紋。形成紅綠兩光各自衍射圖像，故有光亮存在。2．如圖所示是研究激光相干性的雙縫干涉示意圖，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)亮紋，由P向上數(shù)與0號(hào)亮紋相鄰的亮紋為1號(hào)亮紋，與1號(hào)亮紋相鄰的亮紋為2號(hào)亮紋，設(shè)P1處的亮紋恰好是10號(hào)亮紋，直線S1P1的長(zhǎng)度為r1，S2P1的長(zhǎng)度為r2，則r2－r1等于(B)A．5λ B．10λC．20λ D．40λ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)的整數(shù)倍，且剛好是10個(gè)波長(zhǎng)，所以選項(xiàng)B正確。3．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果不用激光光源而用一般的單色光源，為了完成實(shí)驗(yàn)可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源，如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng)，則(D)A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向下移解析：本實(shí)驗(yàn)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，稍微移動(dòng)S后，沒有改變傳到雙縫的光的頻率，由S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上P點(diǎn)下方某點(diǎn)光程差為零，故中央亮紋下移。4．(多選)(2020·河北省曲周縣第一中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示，O1O2是半圓柱形玻璃體的對(duì)稱面和紙面的交線，A、B是關(guān)于O1O2軸等距且平行的兩束不同單色細(xì)光束，從玻璃體右方射出后的光路如圖所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不斷左右移動(dòng)光屏，可在屏上得到一個(gè)光斑P，根據(jù)該光路圖，下列說法正確的是(ABD)A．若A光和B光以相同角度從玻璃斜射入空氣，隨著入射角增大，B光先消失B．光從空氣進(jìn)入該玻璃體后，其頻率不變C．在真空中，A光光速比B光的光速大D．A光和B光照射同一雙縫A光相鄰亮條紋間距大解析：A光線通過玻璃體后，A光的偏折程度比B光的小，可知A光的折射率比B光的折射率小，發(fā)生全反射的臨界角為sinC＝eq\f(1,n)，可知隨著入射角增大，B光先發(fā)生全反射，B光先消失，故A正確；光的頻率是光的基本性質(zhì)，不會(huì)隨著介質(zhì)改變而改變，故B正確；在真空中，各光光速相等，故C錯(cuò)誤；因?yàn)锳光折射率小，所以A光頻率小，A光波長(zhǎng)長(zhǎng)，照射同一雙縫A光相鄰亮條紋間距大，故D正確。二、非選擇題(共16分)5．(16分)光纖通信是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來的新興技術(shù)，世界上許多國(guó)家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)。發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)，可在導(dǎo)彈后面連一根細(xì)如蛛絲的光纖，就像放風(fēng)箏一樣，這種纖細(xì)的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間，起著雙向傳輸信號(hào)的作用。光纖制導(dǎo)的下行光信號(hào)是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長(zhǎng)為0.85μm的單色光。上行光信號(hào)是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長(zhǎng)為1.06μm的單色光。這種操縱系統(tǒng)通過這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令，導(dǎo)彈就如同長(zhǎng)“眼睛”一樣盯住目標(biāo)。根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)在光纖制導(dǎo)中，上行光信號(hào)在真空中波長(zhǎng)是多少？(2)為什么上行光信號(hào)和下行光信號(hào)