2024年高中物理第四章光4.4光的干涉練習(xí)含解析教科版選修3-4

PAGE1-光的干涉基礎(chǔ)夯實(shí)1.在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)裝置中,雙縫的作用是()A.遮住過(guò)于劇烈的燈光B.形成兩個(gè)振動(dòng)狀況相同的光源C.使白光變成單色光D.使光發(fā)生折射答案B解析本題考查光的雙縫干涉試驗(yàn)裝置,雙縫的作用是獲得相干光源,故正確選項(xiàng)為B。2.(多選)對(duì)于光波和聲波,下列說(shuō)法正確的是()A.它們都能在真空中傳播B.它們都能產(chǎn)生反射和折射C.它們都能產(chǎn)生干涉D.聲波能產(chǎn)生干涉而光波不能答案BC解析光波和聲波都具備波所具有的特征,即能產(chǎn)生反射、折射、干涉等現(xiàn)象,光波能在真空中傳播,而聲波不能在真空中傳播。故選項(xiàng)B、C正確。3.以下兩個(gè)光源可作為相干光源的是()A.兩個(gè)相同亮度的燭焰B.兩個(gè)相同規(guī)格的燈泡C.雙絲燈泡D.出自一個(gè)光源的兩束激光答案D解析相干光源必需滿(mǎn)意頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定,只有D選項(xiàng)符合條件。4.(多選)在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中,假如()A.用白光作為光源,屏上將呈現(xiàn)黑白相同的條紋B.用紅光作為光源,屏上將呈現(xiàn)紅黑相同的條紋C.用紅光照耀一條狹縫,用紫光照耀另一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)彩色條紋D.用紫光作為光源,遮住其中一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)間距不等的條紋答案BD解析用白光做楊氏雙縫干涉試驗(yàn),屏上將呈現(xiàn)彩色條紋,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;用紅光作光源,屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間的條紋,選項(xiàng)B正確;紅光和紫光頻率不同,不能產(chǎn)生干涉條紋,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;用紫光作光源,遮住其中一條狹縫,屏上將出現(xiàn)單縫衍射條紋,即間距不等的條紋,選項(xiàng)D正確。5.下圖為雙縫干涉試驗(yàn)的裝置示意圖,圖甲為用綠光進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)屏上視察到的現(xiàn)象,圖乙為換用另一顏色的單色光試驗(yàn)時(shí)視察到的條紋狀況,則下列說(shuō)法中正確的是()A.乙圖可能是用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)B.乙圖可能是用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長(zhǎng)較短C.乙圖可能是用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)D.乙圖可能是用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長(zhǎng)較短答案C解析由λ=Δx可知,紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng),條紋間距大。6.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)到雙縫的距離之差r2-r1應(yīng)為()A. B. C. D.答案D解析在某點(diǎn)產(chǎn)生暗條紋的條件是光程差r2-r1為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。已知P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋,說(shuō)明r2-r1=λ,由c=λf得λ=,則r2-r1=。7.如圖所示,在用單色光做雙縫干涉試驗(yàn)時(shí),若單縫S從雙縫S1、S2的中心對(duì)稱(chēng)軸位置處略微向上移動(dòng),則()A.不再產(chǎn)生干涉條紋B.仍可產(chǎn)生干涉條紋,且中心亮紋P的位置不變C.仍可產(chǎn)生干涉條紋,中心亮紋P的位置略向上移D.仍可產(chǎn)生干涉條紋,中心亮紋P的位置略向下移答案D解析本試驗(yàn)中單縫S的作用是形成頻率肯定的線光源,雙縫S1、S2的作用是形成相干光源,略微移動(dòng)S后,沒(méi)有變更傳到雙縫的光的頻率,由S1、S2射出的仍是相干光,若單縫S略微向上移動(dòng),由單縫S發(fā)出的光經(jīng)雙縫到達(dá)屏上P點(diǎn)下方某點(diǎn)的路程差為零,故中心亮紋下移。8.依據(jù)你學(xué)過(guò)的干涉原理,推斷下列說(shuō)法中正確的是 ()A.在真空中傳播速度相同的兩束光可以發(fā)生干涉現(xiàn)象B.在雙縫干涉試驗(yàn)中,用紅光照耀一條狹縫,用紫光照耀另一條狹縫,屏上將呈現(xiàn)等間距的彩色條紋C.其他條件不變的狀況下,雙縫的間距越大,光屏上產(chǎn)生的干涉條紋間距越小D.在雙縫干涉試驗(yàn)中,把其中一縫攔住,則干涉條紋與原來(lái)一樣,只是亮度減半答案C解析由條紋間距公式可知,在其他條件不變的狀況下,雙縫的間距越大,光屏上產(chǎn)生的干涉條紋間距越小,選項(xiàng)C正確。9.某同學(xué)利用如圖所示試驗(yàn)視察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫屏,C為光屏。當(dāng)讓一束陽(yáng)光照耀A屏?xí)r,C屏上并沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋,移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析試驗(yàn)失敗的緣由可能是 ()A.單縫S太窄B.單縫S太寬C.S到S1和S2距離不相等D.陽(yáng)光不能作為光源答案B解析雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源,而線光源可以看做是由很多個(gè)點(diǎn)光源沿一條線排列組成的,這里視察不到光的干涉現(xiàn)象是由于單縫太寬,得不到線光源。故選項(xiàng)B正確。10.(多選)右圖是光的雙縫干涉的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是()A.單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度B.雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的線狀光源C.當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長(zhǎng)λ的1.5倍時(shí),產(chǎn)生其次條暗條紋D.當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為波長(zhǎng)λ時(shí),產(chǎn)生中心亮條紋答案BC解析單縫是為了獲得線光源,A項(xiàng)錯(cuò),雙縫是為了獲得相干光源,B項(xiàng)對(duì)。當(dāng)路程差為0時(shí)是中心亮紋,路程差為時(shí)產(chǎn)生第一條暗紋,則路程差為λ時(shí)產(chǎn)生其次條暗紋,故C項(xiàng)對(duì),D項(xiàng)錯(cuò)。11.(多選)在光的雙縫干涉試驗(yàn)中,假如只變更一個(gè)條件,以下說(shuō)法中正確的是()A.使雙縫間距變小,則條紋間距變寬B.使屏與雙縫距離變小,則條紋間距變寬C.將入射光由綠光改為紅光,則條紋間距變寬D.將入射光由綠光改為紫光,則條紋間距變寬答案AC解析由Δx=·λ知d減小時(shí),條紋間距變寬,所以A項(xiàng)對(duì),l變小時(shí),Δx變小,B項(xiàng)錯(cuò),λ變大,Δx變大,故C項(xiàng)對(duì),λ變小,Δx變小,D項(xiàng)錯(cuò)。12.右圖是單色光雙縫干涉試驗(yàn)?zāi)骋粫r(shí)刻的波形圖,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷。在此時(shí)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(gè)位置,那么()A.A、B、C三個(gè)位置都出現(xiàn)亮條紋B.B位置出現(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(duì)答案A解析本題中,A、B、C三點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),屏上對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的都是亮條紋。另外,要特殊留意波谷與波谷相遇的點(diǎn)(圖中B點(diǎn))振動(dòng)也是加強(qiáng)的,不要以為B點(diǎn)是暗的。實(shí)力提升13.右圖是雙縫干涉的試驗(yàn)裝置,其光屏上P處發(fā)覺(jué)明條紋,則雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為()A.光波的半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍B.光波的波長(zhǎng)的奇數(shù)倍C.光波的半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍D.光波的波長(zhǎng)的偶數(shù)倍答案C解析在雙縫干涉試驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn),出現(xiàn)亮條紋;光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)為減弱點(diǎn),出現(xiàn)暗條紋。14.雙縫干涉試驗(yàn)裝置如圖所示,綠光通過(guò)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(guò)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S1和S2的距離相等,P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。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的狀況是:①O點(diǎn)是紅光的亮條紋;②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方;③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋;④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。已知紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng),綠光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng),據(jù)此推斷()A.只有①②正確 B.只有①④正確C.只有②③正確 D.只有③④正確答案A解析由于O點(diǎn)到雙縫的路程差為零,所以為各種色光的亮條紋,P點(diǎn)由于是綠光的第一條亮條紋,紅光的波長(zhǎng)大于綠光,條紋間距大于綠光的條紋間距,②也正確。15.激光散斑測(cè)速是一種嶄新的測(cè)速技術(shù),它應(yīng)用了光的干涉原理。用二次曝光照相所獲得的“散斑對(duì)”相當(dāng)于雙縫干涉試驗(yàn)中的雙縫,待測(cè)物體的速度v與二次曝光時(shí)間間隔Δt的乘積等于雙縫間距。試驗(yàn)中可測(cè)得二次曝光時(shí)間間隔Δt、雙縫到屏之間距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δx。若所用激光波長(zhǎng)為λ,則該試驗(yàn)確定物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式是()A.v= B.v=C.v= D.v=答案B解析由雙縫干涉條紋間距Δx=λ,代入Δx=λ,則v=,選B。16.如圖所示,在楊氏雙縫干涉試驗(yàn)中,激光的波長(zhǎng)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”),現(xiàn)改用波長(zhǎng)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”)。

答案暗條紋變寬解析由于光程差δ=7.95×10-7m=1.5λ,所以將出現(xiàn)暗條紋。由Δx=λ可知,由于波長(zhǎng)變大,所以條紋間距變寬。17.光纖通信是20世紀(jì)70年頭以后發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù),世界上很多國(guó)家都在主動(dòng)探討和發(fā)展這種技術(shù)。放射導(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)彈和放射裝置之間,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)光二極管放射的在纖芯中波長(zhǎng)為1.06μm的單色光。這種操縱系統(tǒng)通過(guò)這根光纖向?qū)棸l(fā)出限制指令,導(dǎo)彈就猶如長(zhǎng)“眼睛”一樣盯住目標(biāo)。依據(jù)以上信息,回答下列問(wèn)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