高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第四节 光的干涉同步达标检测题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册

4.4光的干涉 同步作业（解析版）

1．用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大

B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小

C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

D．若将滤光片由绿色换成蓝色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

2．某小区水下景观灯可视为点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心区域有a光、b光射出，II区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．水对a光的折射率大于对b光的折射率

B．在水中，a光的速度小于b光的速度

C．在真空中，a光的频率大于b光的频率

D．用相同的装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大

3．如图所示，在光源L的右侧，有两个平行挡板A1、A2相距为d，A1上开有单缝S，A2上开有相距为b的平行双缝S1、S2，挡板A2右侧有一相距为D的光屏A3，L、S、S1、S2中点、O在一条直线上，且d>>b，D>>d，光源L发出单色光的波长为，若在图中阴影区域加上折射率为n的介质，则中央亮纹移动的方向和距离为（提示：在波的传播方向上的相位落后，由波长的个数决定，单色光在介质中的波长是真空中波长的）（　　）

A．上移 B．上移

C．下移 D．下移

4．如图所示，将一个凸透镜压在一块平面玻璃上或另一个凸透镜上将观察到牛顿环，下列说法正确的是（　　）

A．图甲的牛顿环，为中央是暗斑，离中心越远条纹越密

B．图乙的牛顿环，为中央是亮斑，离中心越远条纹越密

C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，可以观察到亮暗相间的圆环状条纹

D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到黑白相间的圆环状条纹

5．在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）

A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹

B．用红光作为光源，屏上将呈现彩色条纹

C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹

D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹

6．、两单色光分别通过同一双缝干涉实验装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是（　　）

A．光的光子能量小于光的光子能量

B．在真空中光的波长小于光的波长

C．在玻璃中光的波长小于光的波长

D．在玻璃中光的传播速度小于光的传播速度

7．如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线I、Ⅱ、Ⅲ，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（　　）

A．光束I、光束Ⅱ、光束Ⅲ均为单色光

B．玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率

C．改变角，光束I、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行

D．通过相同的双缝干涉装置，光束Ⅱ产生的条纹宽度大于光束Ⅲ的宽度

8．抗击新冠肺炎疫情的战斗中，中国移动携手“学习强国”推出了武汉实景24小时直播，通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传播速率。5G信号一般采用3.3×109~6×109 Hz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109~2.64×109 Hz，则（　　）

A．5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播的更快

B．5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站

C．空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象

D．5G信号是横波，4G信号是纵波

9．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光，下列说法正确的是（　　）

A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象

B．a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度小

C．a光的频率比b光的频率小

D．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光先消失

E.若让a、b两种色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更大

10．下列关于全息照相、3D电影、5G及增透膜的说法正确的是（　　）

A．全息照相利用了光的干涉

B．在影院观看3D电影时戴的眼镜为偏振片

C．5G信号在真空中的速度可以超过

D．相机镜头增透膜的厚度等于光在增透膜中波长的

11．以下关于光学常识的描述中说法正确的是（　　）

A．泊松亮斑支持了光的波动说

B．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象

C．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理

12．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光。为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有（　　）

A．改用蓝光作为入射光 B．改用红光作为入射光

C．增大双缝到屏的距离 D．增大双缝之间的距离

13．光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一透明板压在另一透明板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．单色光a的波长比单色光b的波长大

B．单色光a的波长比单色光b的波长小

C．同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大

D．同种介质对单色光a的折射率比对单色光b的折射率小

14．现有一束红光和一束紫光，图甲为两束光通过平行玻璃砖后射出，图乙为两束光从水射向空气，图丙为两束光分别通过相同的双缝干涉装置得到的条纹，图丁为两束光分别通过相同的单缝衍射装置得到的条纹，以下判断正确的是（　　）

A．图甲中的a光束为紫光 B．图乙中的b光束为紫光

C．图丙中的a条纹为紫光条纹 D．图丁中的b光束为紫光条纹

15．如图，A、B两東单色光垂直射入梯形玻璃砖，在O1点只有单色光A射出，O2处的反射光没有画出。下列说法正确的是_________。

A．从O2点射出的光束p是单色光B

B．A光的频率比B光的频率低

C．在玻璃中，A光的速度比B光的速度小

D．在真空中，B光的波长比A光的波长短

E.分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象，A光产生的干涉条纹间距比B光的大

16．用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是，用的是绿色滤光片，从目镜中可以看到绿色干涉条纹。

(1)如果把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离如何变化？

(2)把绿色滤色片换成红色，相邻两个亮条纹中心的距离增大了。这说明哪种色光的波长较长？

(3)如果改用间距为的双缝，相邻两个亮条纹中心的距离会有什么变化？

17．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？

18．(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？

19．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。

20．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．C

【详解】

光屏上相邻两条明（暗）纹中心的距离为

A．光屏上相邻两条明纹中心的距离与滤光片和单缝间距无必然关系，A错误；

B．若将光屏向右平移一小段距离，即L增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，B错误；

C．若将双缝间的距离减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，C正确；

D．若将滤光片由绿色换成蓝色，即波长变短，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D错误。

故选C。

2．D

【详解】

AC．由题意，a光全反射临界角大于b光，故折射率na <nb，频率fa<fb，波长ha> hb，AC错误；

B．根据折射率与速度的关系，即有

又

na <nb

故水中va>vb，B错误；

D．双缝干涉时，条纹间距为

故，D正确。

故选D。

3．A

【详解】

因光在介质中传播时速度减小，则同时由S发出的光线同时到达光屏时通过介质的光传播的路程较短，则中央亮纹上移；光在介质中的波长为

则光从S到S1和S2满足（其中N′和N是波长数）

则从S到S1和S2的波长数差

因为d>>b，则可认为

从S1和S2发出的光线在屏上的条纹间距

则中央亮纹上移的距离为

故选A。

4．A

【详解】

AB．牛顿环实验反映的是光的干涉现象，呈现条纹是由于空气膜上下表面所反射的光发生了干涉，亮暗条纹相间则与光程差是半波长的奇偶数倍有关，由于牛顿环接触中心处空气膜厚度为0，空气膜上下两面的反射光光程差为0，而由于有半波损失，所以实际光程差是半波长的奇数倍，两反射光发生相消干涉，是暗点，而条纹宽窄的差异,则是空气膜变化率的不同所导致的，变化率越大，光程差半波长的奇偶数倍更替得就越频繁，使得条纹更加密集，结合劈尖的知识去理解，空气膜厚度变化率越大，条纹也随之变密变窄，而牛顿环实验所用的平凸透镜的下表面是弧形的，即空气膜的上表面是弧形的，越靠近边缘空气膜厚度的变化越剧烈，所以条纹密度也就越大，故A正确，B错误；

C．当单色光从正上方入射时，从下往上看凸透镜，观察不到亮暗相间的圆环状条纹，故C错误；

D．当白光从正上方入射时，从上往下看凸透镜，可以观察到彩色的圆环状条纹，故D错误。

故选A。

5．D

【详解】

A．白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故A错误；

B．用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B错误；

C．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错误；

D．紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，故D正确。

故选D。

6．A

【详解】

AB．根据结合，可知，a的波长大于b的波长， ，则a的频率小于b的频率， ，光的光子能量小于光的光子能量，故A正确B错误；

CD．a的频率小于b的频率，a的折射率小，根据 ，在玻璃中光的传播速度大于光的传播速度，根据，在玻璃中光的波长大于光的波长，故CD错误。

故选A。

7．C

【详解】

A．两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束I是复色光,而光束Ⅱ、Ⅲ由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束II、Ⅲ为单色光.故A错误；

B．由图知:光束Ⅱ的偏折程度大于比光束Ⅲ的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束II的折射率大于光束Ⅲ的折射率，故B错误.；

C．一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等.所以由光路可逆可得出射光线平行.改变角，光线I、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行故C正确;

D．光束II的折射率大于光束Ⅲ，则光束II的频率大于光束Ⅲ，光束II的波长小于光束Ⅲ的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光II产生的条纹间距比光III的小.故D错误。

故选C。

8．B

【详解】

A．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，故传播速度相同，无线电波属于电磁波，故A错误；

B．5G信号的频率更高，波长更短，故相比4G信号更不易发生衍射现象，则5G通信需要搭建更密集的基站，故B正确；

C．5G信号和4G信号的频率不同，则它们相遇不会产生干涉现象，故C错误；

D．电磁波均为横波，故5G信号和4G信号都是横波，故D错误。

故选B。

9．ABD

【详解】

A．光线从玻璃砖的气泡缺陷处射入气泡时发生全反射，这会导致气泡看起来显得更亮，A正确；

BC．光线从玻璃射入气泡时入射角r相同，a光的折射角i较大，据

可知，a光的折射率n较大，a光在玻璃中的传播速度较小，a光的频率较大，B正确，C错误；

D．由

可知，a光的临界角较小，故保持复合光的方向不变仅将入射点上移，会使入射角增大，a光先发生全反射而消失，D正确；

E．a光折射率较大，波长较短，据

可知，若让a、b两种色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距更小，E错误。

故选ABD。

10．ABD

【详解】

A．全息照相利用了光的干涉，选项A正确；

B．在影院观看3D电影时戴的眼镜为偏振片，选项B正确；

C．5G信号在真空中的速度仍为，选项C错误；

D．增透膜是利用光的干涉原理制成的，当光程差为光在膜中波长的一半时，出现反射光减弱，减少光的反射损失，从而增加光的透射，增透膜的厚度应为入射光在增透膜中波长的，故D正确；

故选ABD。

11．ACD

【详解】

A．泊松亮斑是光的衍射现象，支持了光的波动说，现象A正确；

B．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，故B错误；

C．光学镜头上的增透膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，利用了光的干涉现象，故C正确；

D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，故D正确。

故选ACD。

12．BC

【详解】

根据 ，增大入射光波长、增大双缝到屏的距离、减小双缝之间的距离。

故选BC。

13．BC

【详解】

AB．波长越长，条纹间距越大，由题图乙可知，单色光a的波长比单色光b的波长小，故A错误，B正确；

CD．同种介质对波长小的光的折射率大，故C正确，D错误。

故选BC。

14．AC

【详解】

A．有图甲可知，a、b入射角相同，a的折射角小，所以a的折射率大，故a是紫光，故A正确；

B．图乙中b光发生全反射，频率高折射率大的更容易发生全反射，故b光是红光和紫光的复合光，故B错误；

C．图丙中的a条纹宽度更窄，波长越短频率越高的光干涉条纹越窄，故a条纹为紫光，故C正确；

D．图丁为衍射条纹，图中的b光束衍射条纹较宽，所以b光的波长更长，故b光是红光，故D错误。

故选AC。

15．BDE

【详解】

A.单色光B在O1、O2的入射角相等，在O1点单色光B没有射出，在O2也不会射出，故A错误；

B. 单色光B在O1点发生全反射，A光没有发生全反射，所以A光的频率比B光的频率低，故B正确；

C. A光的频率比B光的频率低，由

可知在玻璃中，A光的速度比B光的速度大，故C错误；

D. 由

可知在真空中，B光的波长比A光的波长短，故D正确；

E. 分别用A、B两束光通过同一装置观察双缝干涉现象，因为A光的波长长，A光所以产生的干涉条纹间距比B光的大，故E正确。

故选BDE。

16．（1）变大；（2）红光；（3）变小

【详解】

(1)由

可知，把毛玻璃片向远离双缝的方向移动，L会变大，所以会增大，相邻两亮条纹中心的距离变大；

(2)由

相邻两个亮条纹中心的距离增大了，因为L和d不变，所以变大使变大，所以红光波长较长；

(3)由

可知，d变大，将变小，所以相邻两个亮条纹中心的距离会变小。

17．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。

18．(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

19．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．

20．(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。