高中物理3 光的干涉课后测评

这是一份高中物理3 光的干涉课后测评，共18页。试卷主要包含了3光的干涉同步训练1，5×10-7m，如果用频率为6，78mm，则相邻亮条纹间距，0×1014 Hz的光的波长为等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册4.3光的干涉同步训练1（含解析）  1．如图所示，虚线O'O垂直于半圆柱体玻璃砖的截面直径，光线 a、b 平行虚线O'O从两侧对称入射，从玻璃砖下表面射出后与虚线O'O分别交于 P、Q，则下列说法正确的是（　　）A．玻璃对两种光的折射率关系为na<nbB．a 光比 b 光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长C．a、b 光分别从该玻璃砖射向真空时，a 光发生全反射的临界角较大D．在相同条件下进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距比 b 光宽2．在图示的双缝涉实验中，光源S到缝S1、S2距离相等，P0为S1S2连线中垂线与光屏的交点。用波长为400nm的光实验时，光屏中央P0处呈现中央亮条纹（记为第0条亮条纹），P处呈现第3条亮条纹。当改用波长为600nm的光实验时，P处将呈现（　　）A．第2条亮条纹 B．第3条亮条纹C．第2条暗条纹 D．第3条暗条纹3．用a、b、c、d表示四种不同颜色的单色点光源，若：① 将a、b、c放在水中相同深度处，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大② 分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大③ a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大；则推断同种介质对a、b、c、d发出的光的折射率正确的是（　　）A．nb＜nd＜nc＜na B．nb＜na＜nd＜ncC．na＝nb＝nc＝nd D．nb＝na＜nd＝nc4．下列说法正确的是（　　）A．单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小B．当光从空气射入玻璃时，蓝光比红光更容易发生全反射C．同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的大D．两束频率不同的光，可以产生干涉现象5．如图所示，某同学做双缝干涉实验，P为接收屏。若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（　　）A．所产生干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置上移B．所产生干涉条纹间距不变，中央亮条纹的位置上移C．所产生干涉条纹间距变小，其中央亮条纹的位置下移D．所产生干涉条纹间距不变，其中央亮条纹的位置下移6．彩虹的产生原因是光的色散，如图所示为太阳光射到空气中小水珠时的部分光路图，其中a、b为两种单色光。以下说法正确的是（　　）
 A．在真空中a光波长小于b光波长B．在真空中a光速度大于b光速度C．a光的折射率小于b光的折射率D．用同一双缝干涉装置看到的a光干涉条纹间距比b光干涉条纹间距窄7．如图所示，把一平凸透镜置于一平板玻璃上方，如果用平行单色光垂直地照射到平凸透镜上，顺着平行光入射的方向观测可看到透镜中央出现明暗相间平行单色光的条纹，这种现象最早是牛顿发现的，因此称为牛顿环。以下说法正确的是（　　）A．牛顿环的出现是光的衍射现象B．牛顿环是明暗相间的半径均匀增大的同心圆条纹C．若在透镜AB面施加向下的压力，则可看到同心圆向外扩展D．若在C处不小心沾上了灰尘，明暗相间的同心圆条纹排列将比没有灰尘时疏8．下列说法正确的是（　　）A．一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化B．肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象C．光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小D．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅9．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝、的路程差为7.5×10-7m，如果用频率为6.0×1014 Hz的单色光照射双缝，则（　　）A．单色光的波长是2×10-7m；P点出现暗条纹B．单色光的波长是2×10-7m；P点出现亮条纹C．单色光的波长是5×10-7m；P点出现暗条纹D．单色光的波长是5×10-7m；P点出现亮条纹 10．如图所示，平行玻璃砖的底面涂有反射层，一束由两种单色光组成的复色光以入射角45°射向玻璃砖的上表面，经折射、反射再折射后从玻璃砖的上表面射出。不考虑光在玻璃砖其他表面的反射，下列说法正确的是（　　）A．玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率B．两种单色光从玻璃砖上表面出射后相互平行C．光比光在玻璃中传播的时间长D．用相同的装置观察光的干涉条纹，光相邻两条亮条纹间距较大11．一束含两种频率的单色光，照射到底面有涂层的平行均匀玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　）
 A．a、b一定是平行光线B．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距C．a光的频率大于b光的频率D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小12．如图所示，a、b两束不同频率的单色光从半圆形玻璃砖底边平行射入，入射点均在玻璃砖底边圆心O的左侧，两束光进入玻璃砖后都射到点，垂直于底边，下列说法正确的是（　　）A．从点射出的光有可能是单色光B．若这两束光为红光和蓝光，则b光是蓝光C．用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较大D．在玻璃中，b光的速度小于a光13．关于光的干涉及双缝干涉实验的认识，下列说法正确的是（　　）A．只有频率相同的两列光波才能产生干涉B．频率不同的两列光波也能产生干涉现象C．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹D．单色光从两个狭缝到达屏上某点的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹E.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明暗相间的不等间距的单色条纹14．a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形（截面如图）的玻璃砖，其中b束激光在出射面上发生全反射，下列关于这两束激光的说法中正确的是（　　）A．a光在此玻璃砖内传播速度更大B．b光在此玻璃砖内传播速度更大C．该玻璃砖对a光的折射率大于D．a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象15．如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种光组成的复色光，通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光，下列说法中正确的是（　　）A．a种色光为紫光B．在三棱镜中a光的传播速度最大C．在相同实验条件下，用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，a光相邻亮条纹间距最大D．a、b、c三种色光真空中波长c最大16．水面下深h处有一点光源，发出两种不同颜色的光a和b，光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域周围为a光构成的圆环。若b光的折射率为n，下列说法正确的是（　　）A．水对a光的折射率比水对b光的折射率小B．在水中，a光的传播速度比b光的传播速度大C．复色光圆形区域的面积为：D．用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹比b光的窄17．下列说法正确的是（　　）A．电视机遥控器是利用遥控器发出的红外线脉冲信号来换频道的B．在杨氏双缝干涉实验中，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现中间宽两边窄的条纹C．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，看到红灯距水面最近D．照相机镜头前的增透膜是利用了光的干涉原理E.电磁波与声波由空气进入水中时，波长都变短  18．一等腰三棱镜的横截面如图所示，为等腰三角形的对称轴，两束不同的单色细光束、PQ（关于对称）在横截面内平行射入三棱镜，射出后相交于下方的S点。三棱镜对MN光的折射率___________对PQ光的折射率，光在真空中的波长___________PQ光在真空中的波长；若使两光束通过同一双缝干涉装置，则MN光的干涉条纹间距___________PQ光的干涉条纹间距。（均选填“大于”“等于”或“小于”） 19．洛埃德（H。Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察光的干涉现象的装置——洛埃德镜。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到光屏上，在光屏上两光交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。
 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，___________相当于另一个“缝”。(2)实验中，已知单缝S到平面镜的距离为h=0.15mm，单缝到光屏的距离为D=1.2m，观测到第3条亮条纹到第12条亮条纹的中心间距为22.78m，则该单色光的波长=___________m（结果保留3位有效数字）。 20．劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？21．在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝和的路程差为，如果用频率的黄光照射双缝，试通过计算分析点出现的是亮条纹还是暗条纹。22．(1)两列光干涉时，光屏上的亮条纹和暗条纹到两个光源的距离与波长有什么关系？(2)声的干涉也遵循类似的规律。设想在空旷的地方相隔一定位置的两个振动完全一样的声源，发出的声波波长是0.6m，观察者A离两声源的距离分别是4.5m和5.4m，观察者B离两声源的距离分别是4.3m和5.5m。这两个观察者听到声音的大小有什么区别？23．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为6×1014Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3×10-6m，如图所示，则： (1)P点是亮条纹还是暗条纹？(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？（不包括O、P两处的条纹）
参考答案1．B【详解】A．由光路图可知，玻璃砖对a光的偏折程度较大，可知玻璃对a光的折射率较大，即na>nb，选项A错误；B．根据可知，a光在玻璃中的传播速度较小，而a光在玻璃中传播距离较长，可知a 光比 b 光穿过该半圆柱体玻璃砖所需时间长，选项B正确；C．根据可知，a光折射率较大，则a、b 光分别从该玻璃砖射向真空时，a 光发生全反射的临界角较小，选项C错误；D．a光折射率较大，频率较大，则波长较短，根据可知，在相同条件下进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距比 b 光窄，选项D错误。故选B。2．A【详解】由公式可知
 当改用波长为600nm的光实验时，则有即解得
 即P处将呈现第2条亮条纹。故选A。3．A【详解】将a、b、c放在水中相同深度处，在水面上方同等条件下观测发现b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大，说明na、nb、nc相比，nb最小，nc＜na；分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大，说明在b、c、d三种光中，b光的波长最长，频率最小，故nb、nc、nd相比，nb最小；a、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大，说明na、nc、nd相比，nd最小；综上可知，nb＜nd＜nc＜na。故选A。4．A【详解】A．根据可知，可知单色光在介质中传播时，介质的折射率越大，光的传播速度越小，故A正确；B．光从空气射入玻璃时不可能发生全反射现象，故B错误；C．根据双缝干涉条纹间距公式可知，蓝光的波长小于红光的波长，同一个双缝干涉实验中，蓝光产生的干涉条纹间距比红光的小，故C错误；D．根据光的干涉的条件可知，两束频率不同的光不能产生干涉现象，故D错误。故选A。5．D【详解】在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过s1、s2到s的路程差任等于0即中央亮纹P的位置略向下移，如图所示根据装置没有发生变化，入射光也没有变化，则所产生干涉条纹间距不变。故选D。6．C【详解】AC．由图看出，太阳光射入水珠时，b光的偏折角大于a光的偏折角，由折射定律得知，水珠对a光的折射率小于对b光的折射率，则在真空中a光波长大于b光波长，故A错误，C正确；B．光在真空中传播速度都为光速，故B错误；D．用同一双缝干涉装置做干涉实验时，干涉条纹的间距与波长成正比，则知a光干涉条纹间距比b光干涉条纹宽，故D错误。故选C。7．C【详解】.AB．由图可知，空气薄层是两个反射面，所以可以得到，两束干涉光是图中圆弧面与平面反射形成，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，越向外越密，即为中央疏边缘密的同心圆，故AB错误；
C．若透镜上施加向下的压力，当压力逐渐增大时，出现亮条纹的这一厚度向外移，即亮环向远离圆心的方向平移，则可看到同心圆向外扩展，故C正确；D．若在C处不小心沾上了灰尘，空气膜厚度并未发生改变，明暗相间的同心圆条纹排列不变，故D错误；故选C。8．B【详解】A．光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，即光的颜色不发生变化。故A错误；B．肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象，选项B正确；C．光纤通信利用了全反射的原理，故内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故C错误；D．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故D错误；故选B。9．C【详解】根据光波的速度公式：则有：m光的路程差跟光波长之比为：即路程差为光的半个波长的奇数倍．因此，两束光在该点振动减弱，出现光的暗条纹，故C正确，ABD错误．故选C。10．BD【详解】光路如图所示A．根据折射定律可知，a光的偏折程度更大，玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率。A错误；B．根据光路图可知，光线出射时的折射角与开始的入射角相等，所以两光线从玻璃砖上表面出射后相互平行。B正确；C．设玻璃砖的厚度为d，则光线在玻璃砖里传播的光程为光在玻璃中传播的速度为所以传播时间为因为，所以，光的折射角的两倍大于光并小于，因此光比光在玻璃中传播的时间短。C错误；D．折射率大的光的频率也较大。所以光频率大于光。根据，光波长小于光。根据干涉条纹间距公式可知，光相邻两条亮条纹间距较大。D正确。故选BD。11．ACD【详解】A．因为a、b亮光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据折射定律可知出射后在上表面的入射角分别相等，根据折射定律可知出射后折射角等于开始时的入射角，所以出射光线一定平行，A正确；BC．根据光路图，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，波长短，根据双缝干涉条纹间距公式可知a光的条纹间距小于b光的条纹间距，B错误，C正确；D．因为a光的折射率较大，根据可知a光的临界角较小，D正确。故选ACD。12．BD【详解】A．两光束射到O′点时的入射角都等于在玻璃砖底边的折射角，根据光路可逆性可知，从O′点射出时折射角都等于射入玻璃砖底边时的入射角，而在玻璃砖底边两光束平行射入，入射角相等，所以从O′点射出时折射角相同，两光束重合，则从O′点射出的一定是一束复色光，故A错误；B．根据光路图可知，玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，则a光为红光，b光为蓝光，选项B正确；C．由于条纹间距为，所以a光的条纹间距大于b光的条纹间距，故C错误；D．根据可知，在玻璃中b光的速度小于a光，故D正确。故选BD。13．AD【详解】频率相同、相位差恒定是产生干涉现象的条件，当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长的整数倍时，两列光线在这点相互加强，出现等间距亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，出现等间距暗条纹，故AD正确，BCE错误。故选AD。14．AD【详解】ABC．根据题意可知a、b光在界面上的入射角相等且都等于，而b光发生了全反射，a光未发生全反射，所以a光的临界角大于b光的临界角，根据可知，a光的折射率小于b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，则a光在此玻璃砖内传播速度更大，故A正确，BC错误；D．由于两种光的频率不同，所以这两种光不能发生明显的干涉现象，故D正确。故选AD。15．BC【详解】A．黄光的折射率最小，经三棱镜后偏折角最小，紫光的折射率最大，偏折角最大，所以可知a种色光是黄光，c种色光是紫光， A错误；B．由图看出，a光的折射率最小，c光的折射率最大，由公式分析可知，a光在三棱镜中的传播速度最大，B正确；C．a种色光是黄光，波长最长，干涉条纹的间距与波长成正比，所以a光做双缝干涉实验形成相邻亮条纹间距最大，C正确；    D．由公式可知，在真空中光的波长与频率成反比，a种色光是黄光，频率最小，波长最大，c种色光是紫光，频率最大，波长最小，D错误。故选BC。16．ABC【详解】ABD．a光出射的区域大于b光，说明a光的临界角大于b光，根据临界角公式可知，水对a光的折射率比水对b光的折射率小，即a光的频率比b光的频率小。根据折射率与速度的关系式及波速公式，可知，在水中，a光的传播速度比b光的传播速度大，a光的波长比b光的波长大。双缝干涉实验中，条纹宽度公式为得，用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹比b光的宽，AB正确；D错误。C．对于b光，有复合光半径为复色光圆形区域的面积为B正确。故选ABC。17．ABD【详解】A．红外线可用来遥控电器，如电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的，故A正确。B．在杨氏双缝干涉实验中，遮住其中一条狭缝，可以看见光的衍射条纹，即屏上将呈现间距不等的衍射条纹，故B正确。C．某人在水面上方观察水底同位置放置的红、黄、绿三盏灯时，由于绿光的折射率最大，绿光从水中射到水面时折射角最大，人逆着折射光线的方向看时，感觉绿灯距水面最近，故C错误。D．照相机镜头前的增透膜利用了光的干涉原理，减少了某种光的反射，增强了该种光的透射，故D正确。E．电磁波与声波由空气进入水中时，频率都不变，电磁波的波速变小，声波的波速变大，由知，电磁波波长变短，声波波长变长，故E错误。故选ABD。18．大于    小于    小于    【详解】[1][2][3]由图可知两束光的入射角相等，而MN光的偏折程度大于PQ光的偏折角度，故玻璃对MN光的折射率大于PQ的折射率； PQ光的折射率小，则PQ光的频率小，波长较长，故光在真空中的波长小于PQ光在真空中的波长；根据可知，双缝干涉的间距与波长成正比，故MN光的干涉条纹间距小于PQ光的干涉条纹间距。19．S′        【详解】(1)[1] 如果S被视为其中的一个缝，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”；(2)[2] 第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78mm，则相邻亮条纹间距等效双缝间距的距离 d=2h=0.30mm根据双缝干涉条纹间距公式得20．条纹变疏【详解】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为△x=2d即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差△x=2d=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差λ，显然抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，故干涉条纹变疏。21．暗条纹．【详解】频率为f=6.0×1014 Hz的光的波长为P到双缝S1和S2的路程差为即路程差为半波长的奇数倍，出现暗条纹．22．(1)见解析；(2)A听到的声音小，B听到声音大【详解】出现明条纹的条件为 出现暗条纹的条件为 观察者A离两声源的距离差为振动减弱，听到的声音最小观察者B离两声源的距离差为振动加强，听到的声音最大23．(1)暗条纹；(2)5条暗条纹，6条亮条纹【详解】(1)由得所以由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点为暗条纹；(2)O点的路程差为0，所以O点也是暗条纹；OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹。