2024-2025學(xué)年高中物理第十三章光3光的干涉課后練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE6-3光的干涉課后篇鞏固提升1.下列關(guān)于雙縫干涉試驗(yàn)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狀況相同的相干光源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.照耀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試驗(yàn)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狀況完全相同的光源,故選項(xiàng)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(xiàng)C正確;由c=λf可得λ=cf答案BC2.關(guān)于光的干涉,下列說法正確的是()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試驗(yàn)時,從兩個狹縫到達(dá)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試驗(yàn)時,從兩個狹縫到達(dá)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需相同,選項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)D錯誤。答案AC3.如圖所示,用頻率為f的單色光垂直照耀雙縫,在光屏上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋,已知光速為c,則P點(diǎn)到雙縫距離之差S2P-S1P應(yīng)為()A.c2f B.3c2解析單色光的波長為λ=cf,又P點(diǎn)出現(xiàn)第3級暗條紋,即S2P-S1P=3×λ答案B4.某同學(xué)自己動手利用如圖所示的器材,視察光的干涉現(xiàn)象,其中,A為單縫屏,B為雙縫屏,C為像屏。當(dāng)他用一束陽光照耀到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。分析試驗(yàn)失敗的緣由,最大的可能是()A.單縫S太窄 B.單縫S太寬C.S到S1和S2距離不等 D.太陽光不能作光源解析本試驗(yàn)中,單縫S應(yīng)特別窄,才可看作“志向線光源”,也才能勝利地視察到干涉現(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,但中心不肯定是亮紋,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B5.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.不同顏色的光不行能發(fā)生干涉現(xiàn)象C.光的強(qiáng)度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象D.光的強(qiáng)度不同不行能發(fā)生干涉現(xiàn)象E.光的強(qiáng)度相同不肯定會發(fā)生干涉解析兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象關(guān)鍵看兩列光波是否是相干光,即是否滿意頻率相同、相位差恒定的條件,不同顏色的光頻率不同,所以不行能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故選項(xiàng)B正確,A錯誤;光的強(qiáng)度不同,但仍有可能滿意相干條件,也就是有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故選項(xiàng)C正確,D錯誤;光的強(qiáng)度相同時頻率不肯定相同,相位差也不肯定恒定,故選項(xiàng)E正確。答案BCE6.如圖所示,單色光雙縫干涉試驗(yàn)?zāi)骋粫r刻的波形,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷。在此時刻,介質(zhì)中A點(diǎn)為波峰相疊加點(diǎn),B點(diǎn)為波谷相疊加點(diǎn),A、B連線上的C點(diǎn)為某中間狀態(tài)相疊加點(diǎn)。假如把屏分別放在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確定D.以上結(jié)論都不對解析在干涉現(xiàn)象中,所謂“振動加強(qiáng)的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動方向總是相同,該點(diǎn)的振幅是兩列波的振幅之和,而不要理解為該點(diǎn)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(diǎn))。所謂“振動減弱的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動方向總是相反的,該點(diǎn)的振幅是兩列波的振幅之差,假如兩列波的振幅相同,則該點(diǎn)始終在平衡位置。對光波而言,該點(diǎn)是完全暗的。答案A7.雙縫干涉試驗(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(diǎn)到兩縫的距離相等,P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。已知紅光、綠光和藍(lán)光三種色光比較,紅光的波長最長,藍(lán)光的波長最短,那么假如將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光,探討屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋狀況,下列敘述正確的是()A.O點(diǎn)出現(xiàn)紅光的亮條紋B.紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方C.O點(diǎn)不出現(xiàn)藍(lán)光的亮條紋D.藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方解析中心O點(diǎn)到S1、S2的路程差為零,所以換不同顏色的光時,O點(diǎn)始終為亮條紋,選項(xiàng)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(diǎn)上方,藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)下方,選項(xiàng)B正確,D錯誤。答案AB8.雙縫干涉部分試驗(yàn)裝置如圖所示,調(diào)整試驗(yàn)裝置使得像屏上可以看到清楚的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的狀況,下列敘述正確的是()A.若將像屏向右平移一小段距離,屏上仍有清楚的干涉條紋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)生改變C.若將像屏向上平移一小段距離,屏上仍有清楚的干涉條紋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)生改變解析雙縫干涉發(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楚,A、C、D正確。答案ACD9.探討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(dá)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(diǎn)到兩縫S1和S2的距離相等,假如把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,從中心亮條紋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個波長,所以選項(xiàng)B正確。答案B10.用波長為λ的單色光照耀單縫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為中心亮條紋,則()A.O到達(dá)a、b的路程差為零B.M、N到達(dá)b的路程差為λC.O到達(dá)a、c的路程差為4λD.M、N到達(dá)e的路程差為2λ解析振動一樣的兩光源在空間發(fā)生干涉,得到亮條紋的條件滿意Δx=nλ(n=0,1,2,3,…)。答案BD11.如圖所示,在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中,激光的波長為5.30×10-7m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10-7m。則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.30×10-7m的激光進(jìn)行上述試驗(yàn),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”)。

解析依據(jù)路程差Δx=S2P-S1P=7.95×10-7m=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6.30×10-7m的激光進(jìn)行試驗(yàn)答案暗條紋變寬12.如圖所示,在雙縫干涉試驗(yàn)中,若用λ=5×10-7m的光照耀,屏上O點(diǎn)是中心亮條紋,屏上A點(diǎn)為其次級亮條紋所在處。若換用λ2=4×10-7m的光照耀時,屏上O點(diǎn)處是什么狀況?屏上A點(diǎn)處又是什么狀況?解析從雙縫到屏上O點(diǎn)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(diǎn)仍舊是亮條紋。從雙縫到屏上A點(diǎn)的路程差d=S2A-S1A,用λ1光入