2024-2025學(xué)年高中物理第十三章第3節(jié)光的干涉練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE1-光的干涉[隨堂檢測(cè)]1．對(duì)于單縫衍射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是()A．縫的寬度d越小，衍射條紋越亮B．縫的寬度d越小，衍射現(xiàn)象越明顯C．縫的寬度d越小，光的傳播路途越接近直線D．入射光的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越明顯解析：選B.當(dāng)單縫寬度肯定時(shí)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯，故D錯(cuò)誤，當(dāng)光的波長(zhǎng)肯定時(shí)，縫的寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯，條紋越暗，故A、C錯(cuò)誤，B正確．2．將激光束照在如圖所示的雙縫上，在光屏上視察到的現(xiàn)象是圖中的()解析：選A.將激光束照在如圖所示的雙縫上，將出現(xiàn)雙縫干涉現(xiàn)象，而雙縫干涉圖象的中間是亮條紋，兩側(cè)是明暗相間的對(duì)稱的干涉條紋，故A正確．3.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.eq\f(c,2f) B．eq\f(3c,2f)C.eq\f(3c,f) D．eq\f(5c,2f)解析：選D.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＝eq\f(5,2)λ，由c＝λf得λ＝eq\f(c,f)，則r2－r1＝eq\f(5c,2f).4．如圖所示是雙縫干涉試驗(yàn)裝置，屏上O點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離相等．當(dāng)用波長(zhǎng)為0.75μm的單色光照耀時(shí)，P是位于O上方的其次條亮紋位置，若換用波長(zhǎng)為0.6μm的單色光做試驗(yàn)，P處是亮紋還是暗紋？在OP之間共有幾條暗紋？解析：P點(diǎn)是亮紋還是暗紋，關(guān)鍵取決于P到S1和S2的路程差Δr＝r2－r1；P是第幾條亮(暗)紋，關(guān)鍵取決于Δr是光波長(zhǎng)(半波長(zhǎng))的多少倍．當(dāng)用波長(zhǎng)為λ1＝0.75μm的單色光照耀時(shí)P為O上方其次條亮紋，所以P到雙縫S1、S2的路程差Δr＝2λ1＝2×0.75μm＝1.5μm；改用λ2＝0.6μm的單色光照耀時(shí)，路程差Δr＝eq\f(5,2)λ2，所以P為暗紋，從O到P路程差由零漸漸增大，必有路程差為eq\f(λ2,2)和eq\f(3,2)λ2的兩點(diǎn)，即OP之間還有兩條暗紋．答案：暗紋兩條[課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書P113(單獨(dú)成冊(cè))]一、單項(xiàng)選擇題1．以下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)點(diǎn)光源的兩束光解析：選D.A、B、C三項(xiàng)中的光源均不是相干光源，故A、B、C均錯(cuò)；D項(xiàng)中兩束光是來(lái)自同一點(diǎn)光源，兩束光完全相同是相干光源，故D對(duì)．2．下列關(guān)于雙縫干涉試驗(yàn)的說(shuō)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(gè)振動(dòng)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(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發(fā)生解析：選B.在雙縫干涉試驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)狀況，雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)狀況完全相同的相干光源，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；在兩個(gè)相干光源完全相同的狀況下，光屏上距兩縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；兩列光波要相遇就會(huì)疊加，滿意相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會(huì)發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了肉眼視察的便利，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．3．在雙縫干涉試驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上視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(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)()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逝B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消逝，其他顏色的雙縫干涉條紋仍舊存在C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在D．至少有一種顏色的雙縫干涉條紋解析：選C.兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相同，利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光，在光屏上形成干涉條紋，但分別用綠色濾光片和紅色濾光片攔住兩條縫后，紅光和綠光頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，故選項(xiàng)C正確．4．由兩個(gè)不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，這是因?yàn)?)A．兩個(gè)光源發(fā)出光的頻率相同B．兩個(gè)光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個(gè)光源的光速不同D．這兩個(gè)光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源解析：選D.題中兩光源發(fā)出的光都是白光，頻率不確定，沒法比較，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光的強(qiáng)度對(duì)光的干涉沒有影響，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光速在真空中是確定的，它對(duì)光的干涉也沒有影響，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，所以不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，這樣的光源不是相干光源，選項(xiàng)D正確．5．如圖甲所示為雙縫干涉試驗(yàn)的裝置示意圖．乙圖為用綠光進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在屏上視察到的條紋狀況，a為中心亮條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做試驗(yàn)時(shí)視察到的條紋狀況，a′為中心亮條紋．若已知紅光、綠光和紫光的波長(zhǎng)大小關(guān)系為：紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光的波長(zhǎng)最短．則以下說(shuō)法正確的是()A．丙圖可能為用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．丙圖可能為用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)C．丙圖可能為用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較短D．丙圖可能為用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較短解析：選A.依據(jù)雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大，由本題的條件可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長(zhǎng)長(zhǎng)，因此選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，A正確．6．在雙縫干涉試驗(yàn)中，光屏上P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δs1＝0.75μm，光屏上Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δs2＝1.5μm.若用頻率f＝6.0×1014Hz的黃光照耀雙縫，則()A．P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋B．P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋C．兩點(diǎn)均出現(xiàn)亮條紋D．兩點(diǎn)均出現(xiàn)暗條紋解析：選B.由光的頻率f＝6.0×1014Hz，知光的波長(zhǎng)λ＝eq\f(c,f)＝5×10－7m．P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δs1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ.Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δs2＝1.5μm＝1.5×10－6m＝3λ.因此，P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，選B.二、多項(xiàng)選擇題7．如圖所示的雙縫干涉試驗(yàn)，用綠光照耀單縫S時(shí)，在光屏P上視察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()A．減小S1與S2的間距B．減小雙縫屏到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將綠光換為紫光解析：選AC.在波的干涉中，干涉條紋的間距Δx＝eq\f(L,d)λ，由公式可得，條紋間距與波長(zhǎng)、雙縫屏之間的距離成正比，與雙縫間的距離d成反比，故要增大間距，應(yīng)減小d，或增大雙縫到光屏的距離，或增大光的波長(zhǎng)，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤．8.用波長(zhǎng)為λ的單色光照耀單縫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為相鄰亮條紋的位置，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：選BD.振動(dòng)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…)．“路程差”是指從雙縫M、N到屏上某點(diǎn)的路程差，與O無(wú)關(guān)，A、C錯(cuò)誤；b是n＝1時(shí)的第一級(jí)亮條紋，e是n＝2時(shí)的其次級(jí)亮條紋，故B、D正確．9．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)出現(xiàn)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，已知紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，綠光波長(zhǎng)大于藍(lán)光的波長(zhǎng)，探討屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的狀況正確的是()A．在O點(diǎn)出現(xiàn)紅光的亮條紋B．紅光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點(diǎn)的上方C．在O點(diǎn)不出現(xiàn)藍(lán)光的亮條紋D．藍(lán)光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點(diǎn)的上方解析：選AB.由于O點(diǎn)到雙縫的路程差為零，所以在O點(diǎn)出現(xiàn)各種單色光的亮條紋，在P點(diǎn)出現(xiàn)綠光的第一條亮條紋，因?yàn)棣思t＞λ綠＞λ藍(lán)，所以紅光條紋間距大于綠光條紋間距，綠光條紋間距大于藍(lán)光條紋間距．A、B正確．10．為檢測(cè)礦泉水的品質(zhì)，我們可以利用干涉原理測(cè)定礦泉水的折射率．方法是將待測(cè)礦泉水填充到特制容器，特制容器不影響光的傳播，放置在雙縫與熒光屏之間(之前為空氣，特制容器未畫出)，通過(guò)對(duì)比填充礦泉水后的干涉條紋間距x2和填充前的干涉條紋間距x1，就可以計(jì)算出該礦泉水的折射率．設(shè)空氣的折射率為1，則下列說(shuō)法正確的是()A．x2＞x1B．x2＜x1C．該礦泉水的折射率為eq\f(x1,x2)D．該礦泉水的折射率為eq\f(x2,x1)答案：BC三、非選擇題11．頻率為6×1014Hz的激光從S1和S2投射到屏上，若屏上的點(diǎn)P到S1與到S2的路程差為3×10－6m，那么點(diǎn)P處是亮條紋還是暗條紋？設(shè)O為到S1和S2的路程相等的點(diǎn)，則PO間有幾條暗紋、幾條亮紋？(不含O、P兩點(diǎn)處)解析：?jiǎn)紊獾牟ㄩL(zhǎng)λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6×1014)m＝5×10－7m，路程差為3×10－6m，eq\f(Δr,\f(λ,2))＝eq\f(3×10－6,\f(5,2)×10－7)＝12，即路程差是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，P點(diǎn)出現(xiàn)亮紋，而O點(diǎn)處為中心亮紋，所以，在PO間有5條亮紋，6條暗紋．答案：亮條紋6條暗紋5條亮紋12．用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，已知運(yùn)用的雙縫間距離d＝0.1mm，雙縫到屏的距離L＝6.0m，測(cè)得屏上干涉條紋中相鄰亮條紋的間距是3.8cm，則氦氖激光器發(fā)出紅光的波長(zhǎng)λ是多少？假如把整個(gè)裝置放入折射率是eq\f(4,3)的水中，這時(shí)屏上的條紋間距是多少？解析：由Δx＝eq\f(L,d)λ，可以得出紅光的波長(zhǎng)λ＝eq\f(d,L)·Δx＝eq\f(0.1×10－3×3.8×10－2,6.0)m≈6.3×10－7m.所以激光器發(fā)出的紅光的波長(zhǎng)是6.3×10－7m.假如將整個(gè)裝置放入水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長(zhǎng)設(shè)為λ′，由