高中人教版物理選修3-4作業(yè)第十三章3光的干涉

第十三章光3光的干涉課后篇鞏固提升1.下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說(shuō)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(gè)振動(dòng)情況相同的相干光源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.照射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實(shí)驗(yàn)中,單縫的作用是獲得一個(gè)線(xiàn)光源,雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源,故選項(xiàng)A錯(cuò)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,頻率越高,波長(zhǎng)越短,條紋間距越窄,選項(xiàng)D答案BC2.關(guān)于光的干涉,下列說(shuō)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(gè)完全相同的相干光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋D.兩個(gè)完全相同的相干光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋解析發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí)兩列光的頻率必須相同,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(cuò)誤;干涉發(fā)生時(shí)出現(xiàn)亮條紋的條件是路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或者半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍,選項(xiàng)C正確;干涉發(fā)生時(shí)出現(xiàn)暗條紋的條件是路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案AC3.如圖所示,用頻率為f的單色光垂直照射雙縫,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S2PS1P應(yīng)為()A.c2f B.3c2f C解析單色光的波長(zhǎng)為λ=cf,又P點(diǎn)出現(xiàn)第3級(jí)暗條紋,即S2PS1P=3×λ2=3答案B4.某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖所示的器材,觀(guān)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(yáng)光照射到A上時(shí),屏C上并沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因,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(yáng)光不能作光源解析本實(shí)驗(yàn)中,單縫S應(yīng)非常窄,才可看作“理想線(xiàn)光源”,也才能成功地觀(guān)察到干涉現(xiàn)象,移走B屏后,在C上出現(xiàn)一窄亮斑,說(shuō)明單縫S太寬,故B正確,A錯(cuò)誤;S到S1和S2距離不等時(shí),也能出現(xiàn)干涉條紋,但中央不一定是亮紋,C錯(cuò)誤;太陽(yáng)光可以作光源,屏上將出現(xiàn)彩色條紋,D錯(cuò)誤。答案B5.對(duì)兩列光波在空中疊加,以下說(shuō)法正確的是()A.不同顏色的光有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象B.不同顏色的光不可能發(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)度不同不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象E.光的強(qiáng)度相同不一定會(huì)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(mǎn)足頻率相同、相位差恒定的條件,不同顏色的光頻率不同,所以不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;光的強(qiáng)度不同,但仍有可能滿(mǎn)足相干條件,也就是有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;光的強(qiáng)度相同時(shí)頻率不一定相同,相位差也不一定恒定,故選項(xiàng)E正確。答案BCE6.如圖所示,單色光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)骋粫r(shí)刻的波形,實(shí)線(xiàn)表示波峰,虛線(xiàn)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(xiàn)上的C點(diǎn)為某中間狀態(tài)相疊加點(diǎn)。如果把屏分別放在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決定D.以上結(jié)論都不對(duì)解析在干涉現(xiàn)象中,所謂“振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)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(shí)刻它也可以位于平衡位置(如題圖中C點(diǎn))。所謂“振動(dòng)減弱的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)方向總是相反的,該點(diǎn)的振幅是兩列波的振幅之差,如果兩列波的振幅相同,則該點(diǎn)始終在平衡位置。對(duì)光波而言,該點(diǎn)是完全暗的。答案A7.雙縫干涉實(shí)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)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(zhǎng)最長(zhǎng),藍(lán)光的波長(zhǎng)最短,那么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情況,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)的上方解析中央O點(diǎn)到S1、S2的路程差為零,所以換不同顏色的光時(shí),O點(diǎn)始終為亮條紋,選項(xiàng)A正確,C錯(cuò)誤;波長(zhǎng)越長(zhǎng),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(cuò)誤。答案AB8.雙縫干涉部分實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的情況,下列敘述正確的是()A.若將像屏向右平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋B.若將像屏向左平移一小段距離,屏上的干涉條紋將不會(huì)發(fā)生變化C.若將像屏向上平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋D.若將像屏向上平移一小段距離,屏上的干涉條紋將不會(huì)發(fā)生變化解析雙縫干涉發(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(guò)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晰,A、C、D正確。答案ACD9.研究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(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長(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(xiàn)S1P1的長(zhǎng)度為r1,S2P1的長(zhǎng)度為r2,則r2r1等于()A.9λ B.10λ C.11λ D.10.5λ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r2r1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。答案B10.用波長(zhǎng)為λ的單色光照射單縫O,經(jīng)過(guò)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為中央亮條紋,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(dòng)一致的兩光源在空間發(fā)生干涉,得到亮條紋的條件滿(mǎn)足Δx=nλ(n=0,1,2,3,…)。答案BD11.如圖所示,在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,激光的波長(zhǎng)為5.30×107m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95×107m。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(zhǎng)為6.30×107m的激光進(jìn)行上述實(shí)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”)。

解析根據(jù)路程差Δx=S2PS1P=7.95×107m=λ2·3,故路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,故P處為暗條紋。改用波長(zhǎng)為6.30×107m的激光進(jìn)行實(shí)驗(yàn),則波長(zhǎng)變長(zhǎng),答案暗條紋變寬12.如圖所示,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若用λ=5×107m的光照射,屏上O點(diǎn)是中央亮條紋,屏上A點(diǎn)為第二級(jí)亮條紋所在處。若換用λ2=4×107m的光照射時(shí),屏上O點(diǎn)處是什么情況?屏上A點(diǎn)處又是什么情況?解析從雙縫到屏上O點(diǎn)的距離之差,無(wú)論用何種頻率的光入射,路程差總是零。所以O(shè)點(diǎn)仍然是亮條紋。從雙縫到屏上A點(diǎn)的路程差d=S2AS1A