高中人教版 (2019)第四章 光3 光的干涉随堂练习题

这是一份高中人教版 (2019)第四章 光3 光的干涉随堂练习题，共19页。试卷主要包含了3光的干涉同步训练4，3mm，双缝到光屏的距离为1，5倍时，该点处一定是亮条纹等内容，欢迎下载使用。


1．如图所示为双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用单色光从左侧照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小
B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大
C．若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离减小
D．若换作白光照射，光屏上不出现条纹
2．在双缝干涉实验中，用波长为5×10-7m的黄光照射双缝。已知两缝间的间距为0.3mm，双缝到光屏的距离为1.2m，光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，则下列说法中正确的是（ ）
A．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
B．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为2mm
C．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
D．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为4mm
3．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，屏上P点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为c，双缝与之间距离为d，双缝到屏的距离为L则下列说法正确的是（ ）
A．来自双缝与的光传播到P点处的时间差为
B．x2>x1
C．该矿泉水的折射率为
D．仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹
4．△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，ON=OM，a、b两束可见单色光（关于OO′）对称，从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃砖中a光束的折射率大于b光束的折射率
B．在玻璃砖中，a光束的传播速度小于b光束的传播速度
C．若a、b两光束从玻璃砖中射向空气，则b光束的临界角比a光束的临界角小
D．用同样的装置做双缝干涉实验，a光束的条纹间距小
5．用干涉法检查工件表面的质量，产生的干涉条纹是一组平行的直线，若劈尖的上表面向上平移一小段距离，如图所示，则干涉条纹宽度将（ ）
A．变宽B．变窄C．不变D．无法确定
6．2020年5月，我国第一台半导体激光隐形晶圆切割机研制成功。如图所示，两平行细激光束a、b射向空气中足够大的长方体透明材料的下表面，发现该材料的上表面只有一处有光线射出，则（ ）
A．激光a的折射率大于激光b的折射率
B．激光a的频率小于激光b的频率
C．两束激光在材料的上表面发生了干涉
D．有一束激光在材料的上表面发生了全反射
7．如图所示，半径为的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为，顶部恰好是一半球体，底部中心有一光源向顶部发射一束由、两种不同频率的光组成的复色光，当光线与竖直方向夹角变大时，出射点的高度也随之降低，只考虑第一次折射，发现当点高度降低为时只剩下光从顶部射出，下列判断正确的是（ ）
A．在此透光材料中光的传播速度小于光的传播速度
B．光从顶部射出时，无光反射回透光材料
C．此透光材料对光的折射率为
D．同一装置用、光做双缝干涉实验，光的干涉条纹较大
8．某同学用如图所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，下列说法中正确的是（ ）
A．将屏远离双缝，干涉条纹间距变小
B．将滤光片由红色的换蓝色的，干涉条纹间距变大
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变小
D．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变大
9．在用双缝干涉实验测量光的波长时，选用波长为m的橙光，光屏上P点恰好出现亮纹，如图所示,现仅改用其他颜色的可见光做实验，P点是暗纹。已知可见光的频率范围是Hz，则入射光的波长可能是（ ）
A．mB．mC．D．m
10．以下说法正确的是（ ）
A．红光的波长比紫光的波长长
B．增透膜利用了光的衍射原理
C．光只有粒子性，没有波动性
D．红光的光子能量比紫光的光子能量大
11．用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是（ ）
A．双缝干涉图样中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．图中双缝屏的作用是使通过双缝的光形成两列相干光波
12．以下现象不属于干涉的是（ ）
A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样
B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C．白光经过三棱镜得到彩色图样
D．白光照射水面油膜呈现彩色图样
13．一束平行光照射在双缝上，在缝后屏上得到干涉条纹，下列判断正确的是（ ）
A．改变双缝到屏的距离，条纹间距不变
B．入射光波长变短，光强不变，条纹间距不变
C．入射光频率变化时条纹间距跟着变化
D．在水里做双缝干涉实验，同样条件下的条纹间距会变小
14．如图所示，两束平行的单色光、射向同一矩形玻璃砖的下表面，且从上表面射出时只有一束光线。已知单色光的频率较小，玻璃对单色光的折射率较小，那么下列说法中正确的有（ ）
A．在玻璃中，单色光的传播速度大于单色光的传播速度
B．一定有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射
C．若用、两单色光在同一装置中做双缝干涉实验，则光的条纹间距较小
D．增大入射时、两束单色光的距离，在玻璃砖的上表面会有两束平行的单色光射出
15．下列说法中正确的是（ ）
A．紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距
B．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播的距离都相同
C．两列机械横波相遇，在相遇区一定会出现干涉现象
D．光波在介质中传播的速度与光的频率有关
E.狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同
16．一束复色可见光入射到置于空气中的足够长的、厚度均匀的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示。对于两束单色光，下列说法正确的是（ ）
A．a光在玻璃中的折射率比b光在玻璃中的折射率大
B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C．用同样装置做光的双缝干涉实验，a光比b光得到的干涉条纹间距大
D．单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角
17．在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入空气泡，A为入射点，之后a、b光分别从C、D点射向介质，如图所示。已知A点的入射角为，介质对a光的折射率，下列判断正确的是（ ）
A．a光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为
B．在该介质中，光传播速度
C．光从该介质射向空气发生全反射时，临界角
D．a、b光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上相邻两干涉条纹的间距
18．△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，由此可知（ ）
A．棱镜内a光的传播速度比b光的大
B．玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率
C．a光的频率比b光的高
D．在同一双缝干涉装置实验中，a光干涉条纹宽度大于b光干涉条纹宽度
19．如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（ ）
A．干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加
B．用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄
C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的
D．薄膜上干涉条纹基本上是水平的
20．如图所示，平行厚玻璃板放在空气中，一束光线以入射角=45°从玻璃板上表面射入，变成a、b两束光线从下表面射出玻璃板，则下面说法中正确的是________。
A．b光比a光在玻璃中的传播速度大
B．b光比a光在玻璃中的传播时间长
C．b光比a光在玻璃中的传播时间短
D．若a、b两束光线相遇，一定不会发生光的干涉现象
E.用a、b两束光线照射同一金属，a光能使金属发生光电效应，则b光也一定能使金属发生光电效应
21．如图所示，把一个平凸透镜A和标准的平板玻璃B叠放在一起。用平行单色光由上向下照射，在A的上方向下观察，会看到一圈圈明暗相间的同心圆环状的干涉条纹，这种干涉条纹叫牛顿环，它是检查透镜质量的一种方法。分别用a﹑b和c﹑d表示透镜A和平板玻璃B的上﹑下两个表面，关于两束相干光及干涉条纹的说法正确的是（ ）
A．两束相干光是由a、b面反射形成的
B．两束相干光是b、c面反射形成的
C．干涉条纹是中央疏边缘密的同心圆
D．干涉条纹是中央密边缘疏的同心圆
22．一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为处的光屏上，测得1至5条亮纹间的距离为已知所用的双缝间距离为。
（1）求这种单色光的波长；
（2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？
23．如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？
(1)已知A光在折射率为1.5的介质中波长为4×10－7m；
(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为；
(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。
参考答案
1．B
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大，选项A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，增大双缝到屏的距离，即L增大，干涉条纹间距增大，选项B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离增大，选项C错误；
D．换作白光照射，光屏上将出现条纹彩色条纹，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10-7m，黄光的波长为5×10-7m ，则
为奇数，在P点出现暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为
B正确，ACD错误。
故选B。
3．C
【详解】
由第三条亮条纹对应路程差s=3λ,但光在介质中的传播速度小于c所以A错，由公式,n=c/v,可得n=x1/x2,B正确，由于n>1，所以x1>x2,C错。移动S0对观察结果没有影响，D错。
4．C
【详解】
ABC．由光路图看出，b光束在NO面上发生了全反射，而a光束在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，说明b光的临界角小于a光的临界角，由分析得知，玻璃对a光束的折射率小于b光束的折射率，由得知，在玻璃砖中a光的传播速度比b光大。故AB错误C正确；
D．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以a光束的条纹间距大，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
要检查玻璃板上表面是否平整所以干涉形成的条纹是下板的上表面和上板的下表面的反射光干涉产生的。具体为：当两反射光的路程差（即膜厚度的2倍）是半波长的偶数倍，出现明条纹，是半波长的奇数倍，出现暗条纹，当劈尖的上表面向上平移一小段距离，亮条纹将向劈尖前一级亮条纹移动，但亮暗条纹间距不变，故C正确，ABD错误。
故选C。
6．B
【详解】
AB．因玻璃砖的上表面只有一束光线射出，通过玻璃砖后a的侧移小于b的侧移，可知激光a的折射率小于激光b的折射率，激光a的频率小于激光b的频率，故A错误，B正确；
C．两束激光的频率不同，则不可能在材料的上表面发生干涉，选项C错误；
D．两束单色光在玻璃砖的上表面的入射角等于在下表面的折射角，根据光路可逆性原理知，两束单色光在玻璃砖的上表面都不会发生全反射，故D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．由题意可知，当θ角增加到一定值时，b光发生了全反射，而a光没发生全反射，可知b光临界角比a光小，根据可知，b光的折射率比a光大，根据可知在此透光材料中b光的传播速度小于a光的传播速度，选项A错误；
B．a光从顶部射出时，也有a光反射回透光材料之中，选项B错误；
C．由题意可知
可得
则


在∆OPS中由正弦定理

解得

根据
可得
选项C正确；
D．因为b光的折射率较a光大，则b光的频率较大，波长较小，根据
可知，同一装置用a、b光做双缝干涉实验，b光的干涉条纹较小，选项D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．将屏远离双缝，L变大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知条纹间距变大，故A错误；
B．将滤光片由红色的换蓝色的，波长变短，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知干涉条纹间距变小，故B错误；
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，则d增大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知干涉条纹间距变小，故C正确；
D．将单缝向双缝移动一小段距离后，根据双缝干涉条纹的间距公式
条纹间距与单缝与双缝的距离无关，则条纹间距不变，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
光源发射波长为6.0×10－7m的橙光时，光屏上的P点恰是距中心条纹的第二亮纹，当路程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，则有光程差
现改用其他颜色的可见光做实验，路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹，光屏上的P点是暗条纹的位置，那么
，(n=1，3，5……)
当n=1时，则，由可知，；
当n=3时，则，由可知，；
当n=5时，则λ3=4.8×10－7m，由可知，；
当n=7时，则λ4=3.42×10－7m，依据可知，，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．A
【详解】
AD．由电磁波谱相关知识点可知：红光波长比紫光长，故红光的光子能量比紫光的光子能量小，故A正确，D错误；
B．增透膜是利用了光的干涉原理，B错误；
C．光具有波粒二象性，C错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．干涉条纹的宽度是相等的，A错误；
B．若入射光是白光，则像屏上出现彩色干涉条纹，B错误；
C．屏上某点到双缝的距离之差等于半个波长的奇数倍时，这点将出现暗条纹，C错误；
D．发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到两列相干光波，D正确。
故选D。
12．C
【详解】
A．根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；
B．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；
D．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；
故选C。
13．CD
【详解】
A．根据公式，可知改变双缝到屏的距离，即L改变，则条纹间距改变，A错误；
B．根据公式入射光波长变短，条纹间距减小，B错误；
C．入射光频率变化，则入射光波长发生变化，则间距根据变化，C正确；
D．在水里，入射光波长比在空气中的波长小，所以条纹间距变小，D正确。
故选CD。
14．AD
【详解】
A．玻璃对单色光的折射率较小，根据知，在玻璃中，单色光的传播速度大于单色光的传播速度，故A正确；
B．光线射入玻璃砖后折射角必定会小于临界角，由几何关系可知，光线射到玻璃砖的上表面时入射角等于下表面的折射角，所以光线射到玻璃砖的上表面时，一定不会产生光的全反射，故B错误；
C．单色光的频率较小，则a光的波长大于b光的波长，所以用、两单色光在同一装置中做双缝干涉实验，则光的条纹间距较大，故C错误；
D．玻璃砖的上表面只有一束光线出射的原因，是由于它们的折射率不同，在玻璃砖的上表面刚好交于同一点，如果增大入射时、两束单色光的距离，在玻璃砖的上表面就会有两束平行的单色光射出，故D正确。
故选AD。
15．ADE
【详解】
A．根据可知，由于双缝干涉的双缝间距d以及双缝到屏的距离l不确定，即使紫光的波长小于红光的波长，则紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距，选项A正确；
B．机械波的波速与介质有关，不同介质机械波的传播速度不同，则机械波在传播过程中通过两种不同的介质，沿传播方向上，在任何相等时间内，传播的距离不一定相同，故B错误。
C．只有频率相同的两列机械横波相遇，才会出现干涉现象。故C错误。
D．光波在介质中传播的速度与光的频率有关，频率越大的光，在介质中的折射率越大，根据可知，在介质中的速度越小，故D正确。
E．根据狭义相对论的基本原理可知：一切物理规律在不同的惯性参考系中都相同。故E正确。
故选ADE。
16．AD
【详解】
A．相同入射角，a光的折射角小于b光的折射角，a光在玻璃中的折射率比b光在玻璃中的折射率大，选项A正确；
B．a光的频率大于b光，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，选项B错误；
C．由光的双缝干涉实验条纹间隔公式 可知a光比b光得到的干涉条纹间距小，选项C错误；
D．根据 可知单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角，故D正确；
故选AD。
17．AC
【详解】
设光线在A点的入射角为i，折射角分别为、
A．由折射定律
得
得
根据光路可逆性和几何知识可知，a光线从C点射出时，入射角和折射角分别等于A点折射时折射角和入射角，则偏向角为
故A正确；
B．在A点可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，所以a光的折射率大于b光的折射率，由得知在该介质中，a光的传播速度比b光的传播速度小，故B错误；
C．由临界角公式，知a光全反射的临界角比b光全反射的临界角小，故C正确；
D．由前面的分析可a光的波长小于b光的波长，根据条纹间距公式可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹的间距，即，故D错误。
故选AC。
18．ABD
【详解】
AB．由光路图看出，光线b在NO面上发生了全反射，而光线a在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，则知b光的临界角小于a光的临界角，由分析得知，玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，由得知棱镜内a光的传播速度比b光大，故AB正确；
C．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率，则a光的频率比b光的低，故C错误；
D．玻璃对a光的折射率小于b的折射率，则a光的波长比b光的长，由可知，在同一双缝干涉装置实验中，a光干涉条纹宽度大于b光干涉条纹宽度，故D正确。
故选ABD。
19．ABD
【详解】
A．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；
B．条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故B正确；
C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故C错误；
D．薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确。
故选ABD。
20．ACD
【详解】
A．由图可知，玻璃对b光的折射率较小，b光比a光在玻璃中的传播速度大，故A正确；
BC．设光在玻璃中的折射角为，玻璃板厚度为d，则光在玻璃中的传播时间为
因b光在玻璃中的折射角大于a光在玻璃中的折射角，所以，b光比a光在玻璃中的传播时间短，故C正确，B错误；
D．a、b是两束不同色光，它们相遇不会发生光的干涉现象，故D正确；
E．a光的光子能量比b光的光子能量大，用a、b两束光线照射同一金属，a光能使金属发生光电效应，但b光不一定能使金属发生光电效应，故E错误。
故选ACD。
21．BD
【详解】
AB．由图可知，空气薄层是两个反射面，所以可以得到，两束干涉光是图中b、c面反射形成，A错误B正确；
CD．空气薄层厚度不是均匀增加，而是越向外越厚，所以干涉条纹不是疏密均匀的同心圆，而是中央密边缘疏的同心圆，C错误D正确。
故选BD。
22．（1）；（2）
【详解】
(1)条纹间距
因
代入数据解得单色光的波长
(2)因
那么光在增透膜中的波长
增透膜的厚度至少为
23．(1)暗条纹；(2)亮条纹；(3)见解析
【详解】
(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由
n＝＝
得
λ1＝nλ2=1.5×4×10－7m=6×10－7m
根据路程差
Δr＝2.1×10－6m
可知
N1＝＝＝3.5
由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹
(2)根据临界角与折射率的关系sinC=得
n==
由此可知，B光在空气中波长λ3为
λ3＝nλ介＝×3.15×10－7m＝5.25×10－7m
路程差Δr和波长λ3的关系为：
N2===4
可见，用B光做光源，P点为亮条纹
(3)若让A光照射S1，B光照射S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光。