2024-2025學年高中物理第十三章光第3節(jié)光的干涉練習含解析新人教版選修3-4

PAGE5-光的干涉[A組素養(yǎng)達標]1．白光通過雙縫后產生的干涉條紋是彩色的，其緣由是不同色光的()A．傳播速度不同 B．強度不同C．振動方向不同 D．頻率不同解析：白光是由各種不同顏色的單色光組成的復色光，而光的顏色由頻率確定，不同色光，頻率不同，D正確．答案：D2．(多選)下列關于雙縫干涉試驗的說法中正確的是()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．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋解析：在雙縫干涉試驗中，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相干光源，故選項A錯誤，B正確．光屏上距兩縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，選項C錯誤，D正確．答案：BD3．(多選)在視察光的雙縫試驗時，以下條件必需具備的是()A．單縫和雙縫都必需足夠窄B．單縫和雙縫必需平行C．單縫到雙縫的距離必需相等D．光屏必需平行于雙縫所在平面解析：單縫和雙縫必需足夠窄，并且彼此平行，A、B對；單縫到雙縫的距離可以不相等，光屏可以不平行于雙縫所在平面，C、D錯．答案：AB4．曾有報道四川成都隧道發(fā)生瓦斯爆炸事故．瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等作業(yè)中危害極大，某同學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，于是他依據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設計了一個監(jiān)測儀．其原理如圖所示，在雙縫前面放置兩個完全相同的透亮容器A、B，容器A與干凈的空氣相通，容器B中通入礦井中的氣體，視察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛龋偃缙恋恼行腛點(未畫出)變?yōu)榘导y，說明B中氣體()A．肯定含瓦斯 B．肯定不含瓦斯C．不肯定含瓦斯 D．無法推斷解析：假如屏的正中心O點變?yōu)榘导y，而從兩個子光源到屏的路程差恒為零，說明光經(jīng)B中氣體時波長發(fā)生改變，所以B中氣體肯定含瓦斯，A正確．答案：A5．(多選)如圖所示是單色光雙縫干涉試驗某一時刻的波形圖，S1、S2為兩個完全相同的單色光源．實線表示波峰，虛線表示波谷．在此時刻，介質中A點為波峰疊加點，B點為波谷疊加點，A、B連線上的C點為某中間狀態(tài)疊加點．D、E為波峰與波谷的疊加點，假如把屏分別放在A、B、C、D、E五個位置，那么()A．A、B、C三個位置都出現(xiàn)亮條紋B．C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．D、E位置出現(xiàn)暗條紋解析：A、B、C連線上全部的點到縫S1、S2的距離相等，所以A、B、C三點都是振動加強的點，屏上對應出現(xiàn)的都是亮條紋，D、E是波峰與波谷相疊加的點，到S1、S2的距離為半波長的奇數(shù)倍，所以屏上對應出現(xiàn)暗條紋，A、D正確．答案：AD6．某同學利用如圖所示試驗視察光的干涉現(xiàn)象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，C為光屏．當他讓一束陽光照耀A屏時，C屏上并沒有出現(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．陽光不能作光源解析：雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源，而線光源可以看作是由很多個點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B正確．答案：B7．(多選)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為相鄰亮條紋的位置，c為中心亮條紋，則()A．O到達a、b的路程差為零B．M、N到達b的路程差為λC．O到達a、c的路程差為4λD．M、N到達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某雙縫到屏上某點的路程差Δx＝nλ(n＝0,1,2,3，…)，故B、D正確．答案：BD8．在雙縫干涉試驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差為0.6μm，若分別用頻率為f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的單色光垂直照耀雙縫，則P點出現(xiàn)明、暗條紋的狀況是()A．單色光f1和f2分別照耀時，均出現(xiàn)明條紋B．單色光f1和f2分別照耀時，均出現(xiàn)暗條紋C．單色光f1照耀時出現(xiàn)明條紋，單色光f2照耀時出現(xiàn)暗條紋D．單色光f1照耀時出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照耀時出現(xiàn)明條紋解析：λ1＝eq\f(c,f1)＝0.6×10－6m，λ2＝eq\f(c,f2)＝0.4×10－6m．單色光f1照耀時，Δs＝0.6μm＝λ1，是明條紋；單色光f2照耀時，Δs＝0.6μm＝eq\f(3,2)λ2，是暗條紋．答案：C9．在雙縫干涉試驗中，光屏上某點P到雙縫S1和S2的路程差為7.5×10－7m，假如用頻率為6.0×1014(1)該黃光的波長是多少；(2)P點是亮條紋還是暗條紋．解析：(1)λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6×1014)m＝5×10－7m；(2)Δx＝7.5×10－7m＝eq\f(3,2)λ，所以是暗條紋．答案：(1)5×10－7m(2)暗條紋[B組素養(yǎng)提升]10．(多選)如圖所示，用波長為λ的單色光做雙縫干涉試驗時，設兩個狹縫S1、S2到屏上某點P的路程差為d，則()A．距O點最近的一條暗條紋必是d＝eq\f(λ,2)B．對屏上某點d＝eq\f(nλ,2)(n為正整數(shù))時，出現(xiàn)暗條紋C．距O點越遠的點d越長，就越簡單出現(xiàn)暗條紋D．用各種色光在同一條件下試驗，波長越短的色光條紋間距越小解析：當路程差d＝nλ(n＝0,1,2,3，…)時出現(xiàn)亮條紋，路程差d＝(2n－1)eq\f(λ,2)(n＝1,2,3，…)時出現(xiàn)暗條紋，可見，當d＝eq\f(λ,2)時，出現(xiàn)暗條紋，所以A項正確；干涉條紋間距與光的波長、屏幕到雙縫的距離和雙縫的間距有關，在同一條件下試驗，即屏幕到雙縫的距離及雙縫間距相同時，其波長越短，干涉條紋之間的距離越小，故D項正確．答案：AD11．取兩塊平玻璃板，合在一起用手捏緊，會從玻璃板上看到彩色條紋，這是光的干涉現(xiàn)象，有關這一現(xiàn)象的敘述正確的是()A．這是上下兩塊玻璃板的上表面反射光干涉的結果B．這是兩玻璃板間的空氣薄層上下兩表面的反射光相干涉的結果C．這是上面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結果D．這是下面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結果解析：形成干涉條紋是有肯定條件的，即兩列相干光的光程差須要連續(xù)改變，Δx＝kλ時，形成明條紋，當Δx＝(2k＋1)eq\f(λ,2)時，形成暗條紋，當入射光是白光時，就會形成彩色條紋，對平板玻璃來說，每一塊平板玻璃上下表面都是平行的，故不具備產生干涉條紋的條件，而中間的空氣膜，則可能具備這一條件，故應選B.答案：B12．在雙縫干涉試驗中，光源放射波長為6.0×10－7m的橙光時，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋，光屏上A點恰好是距中心條紋的其次條亮紋．其他條件不變，現(xiàn)改用其他顏色的可見光做試驗，光屏上A點是暗條紋位置，可見光的頻率范圍是3.9×1014～7.5×1014A．8.0×10－7m B．4.8×10－C．4.0×10－7m D．3.4×10－解析：可見光的頻率范圍是3.9×1014～7.5×1014Hz依據(jù)公式c＝λf，可知其波長范圍是4.0×10－7～7.69×10－7m．A、D選項在此范圍之外，應首先解除掉．依據(jù)公式Δr＝eq\f(nλ,2)(n為整數(shù))可知，n為偶數(shù)的地方出現(xiàn)亮條紋，n為奇數(shù)的地方出現(xiàn)暗條紋．因此n＝4時，出現(xiàn)距中心條紋的其次條亮紋，所以A點到兩條縫的路程差Δr＝4×eq\f(6×10－7,2)m＝1.2×10－6m，要想出現(xiàn)暗條紋，n需取奇數(shù)才行．當入射光波長為4.8×10－7m時，1.2×10－6m＝neq\f(4.8×10－7,2)m，n＝5為奇數(shù)，所以A點出現(xiàn)暗條紋，B選項正確．當入射光波長為4.0×10－7m時，1.2×10－6m＝neq\f(4×10－7,2)m，n＝6為偶數(shù)，所以A點出現(xiàn)亮條紋，C選項錯誤．答案：B[C組學霸沖刺]13．(1)(多選)對兩列光波在空中疊加，以下說法中正確的是()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．光的強度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象D．光的強度不同不行能發(fā)生干涉現(xiàn)象(2)在雙縫干涉試驗中，若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014Hz，兩光源S1、S2的振動狀況恰好相反，光屏上的P點到S1與到S2的路程差為3×10－6m①P點是亮條紋還是暗條紋？②設O為到S1、S2路程相等的點，則PO間還有幾條亮紋，幾條暗紋？(不包括O、P兩處的條紋)解析：(1)兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象關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B正確，A錯誤；