培優(yōu)提升44光-光的干涉（原卷版）

高中物理選擇性必修一培優(yōu)提升系列培優(yōu)提升4.4光—光的干涉【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀(guān)念知道常見(jiàn)光的干涉——光的雙縫干涉、薄膜干涉等?？茖W(xué)思維知道常見(jiàn)光的雙縫干涉的相關(guān)計(jì)算，能夠定性分析薄膜干涉等。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任了解常見(jiàn)光的干涉的應(yīng)用?！竟獾母缮妗?．雙縫干涉(1)條紋間距公式：Δx＝eq\f(l,d)λ，對(duì)同一雙縫干涉裝置，光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋的間距越大。(2)明暗條紋的判斷方法如圖甲所示，相干光源S1、S2發(fā)出的光到屏上P′點(diǎn)的路程差為Δr＝r2－r1。當(dāng)Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)明條紋。當(dāng)Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，…)時(shí)，光屏上P′處出現(xiàn)暗條紋。2．薄膜干涉(1)形成如圖乙所示，豎直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。光照射到薄膜上時(shí)，在膜的前表面AA′和后表面BB′分別反射回來(lái)，形成兩列頻率相同的光波，并且疊加。(2)明暗條紋的判斷①在P1、P2處，兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光波的路程差Δr等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，薄膜上出現(xiàn)明條紋。②在Q處，兩列反射回來(lái)的光波的路程差Δr等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，1，2，…)，薄膜上出現(xiàn)暗條紋。(3)薄膜干涉的應(yīng)用：干涉法檢查平面的平整程度如圖丙所示，兩板之間形成一楔形空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢查平面是平整光滑的，我們會(huì)觀(guān)察到平行且等間距的明暗相間的條紋；若被檢查平面不平整，則干涉條紋發(fā)生彎曲。易錯(cuò)提醒1.光的干涉與衍射的比較2.圖樣不同點(diǎn)3.圖樣相同點(diǎn)干涉、衍射都屬于光的疊加，都是波特有的現(xiàn)象，都有明暗相間的條紋?！绢}型探究】題型一光的雙縫干涉【典例1】如圖所示，某興趣小組成員做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用某單色光照射單縫，在屏上P1處出現(xiàn)第2級(jí)亮條紋，僅改變雙縫間距后，P1處出現(xiàn)第2級(jí)暗條紋，則改變后雙縫間距是原來(lái)的()A．eq\f(4,3) B．eq\f(3,4)C．eq\f(2,3) D．eq\f(3,2)【典例2】[2024安徽蕪湖模擬]如圖，利用平面鏡也可以實(shí)現(xiàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說(shuō)法正確的是（）A.光屏上的條紋關(guān)于平面鏡M上下對(duì)稱(chēng)B.相鄰亮條紋的間距為Δx＝b＋C.若將平面鏡向右移動(dòng)一些，相鄰亮條紋間距不變D.若將平面鏡向右移動(dòng)一些，亮條紋數(shù)量保持不變易錯(cuò)提醒研究干涉現(xiàn)象時(shí)的三點(diǎn)注意1.只有相干光才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，光的干涉是有條件的.2.單色光形成明暗相間的干涉條紋，白光形成彩色條紋.3.雙縫干涉條紋間距：Δx＝ldλ，其中l(wèi)是雙縫到光屏的距離，d是雙縫間的距離，λ是入射光波的波長(zhǎng)題型二光的薄膜干涉【典例3】.[2023高考山東卷]如圖所示為一種干涉熱膨脹儀原理圖.G為標(biāo)準(zhǔn)石英環(huán)，C為待測(cè)柱形樣品，C的上表面與上方標(biāo)準(zhǔn)平面石英板之間存在劈形空氣層.用單色平行光垂直照射上方石英板，會(huì)形成干涉條紋.已知C的膨脹系數(shù)小于G的膨脹系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.劈形空氣層的厚度變大，條紋向左移動(dòng)B.劈形空氣層的厚度變小，條紋向左移動(dòng)C.劈形空氣層的厚度變大，條紋向右移動(dòng)D.劈形空氣層的厚度變小，條紋向右移動(dòng)【同步訓(xùn)練】1.(2022·浙江6月選考)關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．用復(fù)色光投射就看不到條紋B．明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C．把光屏前移或后移，不能看到明暗相間條紋D．藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大2.(2023·山東省大聯(lián)考)如圖所示，豎直放置的肥皂膜的照片，按拍攝時(shí)間先后順序從左至右排列，可以看出干涉條紋間距隨時(shí)間推移逐漸變化。下列說(shuō)法正確的是()A．過(guò)肥皂膜最高和最低點(diǎn)的截面是梯形B．肥皂膜上的條紋是前后兩表面的反射光形成的干涉條紋C．肥皂膜從形成到破裂，前后兩表面夾角逐漸變大D．將肥皂膜外金屬環(huán)上端的把柄在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°，條紋也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)90°3．(多選)(2023·浙江大學(xué)附中5月模擬)光的干涉現(xiàn)象在技術(shù)中有許多應(yīng)用。如圖甲是利用光的干涉檢查某精密光學(xué)平面的平整度，下列說(shuō)法正確的是()A．圖甲中上板是標(biāo)準(zhǔn)樣板，下板是待檢查的光學(xué)元件B．若換用頻率更大的單色光，其他條件不變，則圖乙中的干涉條紋變寬C．若出現(xiàn)圖丙中彎曲的干涉條紋，說(shuō)明被檢查的平面在此處出現(xiàn)了凹陷D．用單色光垂直照射圖丁中的牛頓環(huán)，得到的條紋是隨離圓心的距離增加而逐漸變寬的同心圓環(huán)4.(2022·山東高考)某同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光的干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S1、S2的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為L(zhǎng)。同一單色光垂直照射狹縫，實(shí)驗(yàn)中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。下列描述正確的是()A．圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過(guò)狹縫時(shí)，也發(fā)生了衍射B．遮住一條狹縫，另一狹縫寬度增大，其他條件不變，圖丙中亮條紋寬度增大C．照射兩條狹縫時(shí)，增加L，其他條件不變，圖乙中相鄰暗條紋的中心間距增大D．照射兩條狹縫時(shí)，若光從狹縫S1、S2到屏上P點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處一定是暗條紋5．如圖所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1－r2|應(yīng)為()A．eq\f(c,2f) B．eq\f(3c,2f)C．eq\f(3c,f) D．eq\f(5c,2f)6．(2024·天津南開(kāi)模擬)關(guān)于甲、乙、丙、丁四個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下說(shuō)法正確的是()A．四個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為干涉條紋B．甲、乙兩實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋均為等距條紋C．丙實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生的條紋間距越大，該光的頻率越大D．丁實(shí)驗(yàn)中，適當(dāng)減小單縫的寬度，中央條紋會(huì)變寬7．(2023·山東威海高三期末)增透膜是一種表面鍍層，它利用光的干涉原理，減少反射光來(lái)增加光在表面的透過(guò)率。某同學(xué)的眼鏡片鍍有一層材料為氟化鎂的增透膜，反射光呈現(xiàn)藍(lán)紫色，已知綠光的頻率為5.45×1014Hz，在真空中的波速為3×108m/s，氟化鎂對(duì)綠光的折射率為1.38，為增加綠光的透過(guò)率，該增透膜的最小厚度約為()A．100nmB．200nmC．300nmD．400nm8．(多選)(2024·河南省大聯(lián)考)登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線(xiàn)的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線(xiàn)照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力。設(shè)計(jì)師利用薄膜干涉的原理在眼鏡的表面涂上“增反膜”，于是就設(shè)計(jì)出了一種能大大減小紫外線(xiàn)對(duì)眼睛傷害的眼鏡。已知選用的“增反膜”材料的折射率為eq\f(3,2)，真空中的光速為c，紫外線(xiàn)在真空中的頻率為f，下列說(shuō)法正確的是()A．紫外線(xiàn)進(jìn)入“增反膜”后的頻率為eq\f(2f,3)B．紫外線(xiàn)進(jìn)入“增反膜”后的波長(zhǎng)為eq\f(2c,3f)C．從“增反膜”前后兩個(gè)表面反射的光的路程差應(yīng)等于紫外線(xiàn)在“增反膜”中波長(zhǎng)的eq\f(1,2)D．“增反膜”的厚度最好為紫外線(xiàn)在“增反膜”中波長(zhǎng)的eq\f(1,2)9．(多選)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示。光源S到S1、S2的距離相等，O點(diǎn)為S1、S2連線(xiàn)中垂線(xiàn)與光屏的交點(diǎn)。光源S發(fā)出波長(zhǎng)為λ的光，經(jīng)S1、S2出射后直接傳播到O點(diǎn)，在光屏上可觀(guān)察到干涉條紋?，F(xiàn)在S1處放置一厚度為10λ的玻璃片，經(jīng)S1出射的光垂直穿過(guò)玻璃片傳播到O點(diǎn)，玻璃對(duì)該波長(zhǎng)的光的折射率為1.5，空氣中光速為c，不計(jì)光在玻璃片內(nèi)的反射。下列說(shuō)法正確的是()A．O點(diǎn)處的條紋是亮條紋B．O點(diǎn)處的條紋是暗條紋C．O點(diǎn)處的條紋寬度不變D．O點(diǎn)處的條紋寬度變小10．(多選)(2023·安徽合肥期末)圖甲是用光的干涉法檢測(cè)物體表面平整程度