粤教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光及其应用第四节 光的干涉课后练习题

课时跟踪检测（二十二）光的干涉

组—重基础·体现综合

1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为(　　)

A．手电筒射出的光不是单色光

B．干涉图样太细小看不清楚

C．周围环境的光太强

D．这两束光为非相干光源

解析：选D　两束光的频率不同，不能满足干涉产生的条件，即频率相同的要求，所以看不到干涉图样，D正确。

2．白光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若在两个缝上分别安装红色和绿色滤光片，则屏上将出现(　　)

A．黄色干涉条纹　　　　　 B．红、绿相间的条纹

C．黑、白相间的条纹   D．无干涉条纹

解析：选D　在两缝上分别安装红色和绿色滤光片后，到达屏上的两束光分别是红光和绿光，由于红光和绿光频率不同，不是相干光，不会出现干涉条纹，选项D正确。

3.如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二条暗条纹的位置(　　)

A．仍在P处

B．在P点上方

C．在P点下方

D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到

解析：选B　由λ＝可知，f变小，λ将变大。若出现第二条暗条纹，则P到双缝的光程差Δr＝λ，当λ变大时，Δr也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确。

4.某同学自己动手利用如图所示的器材，观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏。当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹。他移走B后，C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因，最大的可能是(　　)

A．单缝S太窄   B．单缝S太宽

C．S到S1和S2距离不等   D．太阳光不能作光源

解析：选B　本实验中，单缝S应非常窄，才可看作“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，故B正确，A错误；S到S1和S2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光可以作光源，屏上将出现彩色条纹，D错误。

5.如图所示为单色光双缝干涉实验某一时刻的波形，实线表示波峰，虚线表示波谷。在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点。如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么(　　)

A．A、B、C三个位置都出现亮条纹

B．B位置处出现暗条纹

C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定

D．以上结论都不对

解析：选A　A、B、C三点都是振动加强的点，在屏上对应出现的都是亮条纹，故A正确，B、C、D错误。

6.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上洒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(　　)

A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°

B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°

C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°

D．干涉条纹保持原来状态不变

解析：选D　金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜形状和各处厚度几乎不变。因此，形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，A、B、C错误。

7.(多选)用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则(　　)

A．O到达a、b的路程差为0

B．M、N到达b的路程差为λ

C．O到达a、c的路程差为4λ

D．M、N到达e的路程差为2λ

解析：选BD　振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足Δx＝nλ(n＝0,1,2,3，…)。“路程差”是指从双缝M、N到屏上某点的路程差，与O位置无关，A、C错误；b是n＝1时的第一级亮条纹，e是n＝2时的第二级亮条纹，故B、D正确。

8.如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m。则在这里出现的应是________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30×10－7 m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”“变窄”或“不变”)。

解析：根据路程差Δx＝S2P－S1P＝7.95×10－7 m＝·3，故路程差为半波长的奇数倍，故P处为暗条纹。改用波长为6.30×10－7 m的激光进行实验，则波长变长，条纹间距变宽。

答案：暗条纹　变宽

9.如图所示，在双缝干涉实验中，若用λ＝5×10－7 m的光照射，屏上O点是中央亮条纹，屏上A点为第二级亮条纹所在处。若换用λ2＝4×10－7 m的光照射时，屏上O点处是什么情况？屏上A点处又是什么情况？

解析：从双缝到屏上O点的距离分别相等，无论用何种频率的光入射，路程差总是0。所以O点仍然是亮条纹。

从双缝到屏上A点的路程差d＝S2A－S1A，用λ1光入射时为第二级亮条纹，即d＝2λ1，

代入数据解得d＝10×10－7 m，路程差10×10－7 m是波长λ2的2.5倍，

即为半波长的奇数倍，A处为暗条纹

由于d＝(2k＋1)(k＝0，±1，±2，…)

故10×10－7 m＝(2k＋1) m，即k＝2，

当k＝0时为第一级暗条纹，所以当k＝2时应为第三级暗条纹。

答案：亮条纹　第三级暗条纹

组—重应用·体现创新

10．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，乙图为用绿光进行实验时在屏上观察到的条纹情况，a为中央条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是(　　)

A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长

B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长

C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短

D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短

解析：选A　根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光波长长，因此选项B、C、D错误，A正确。

11.一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的，激光频率是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)。如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来，这部分光称为甲光，其余的光进入薄膜内部，其中一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出，这部分光称为乙光。当甲、乙两部分光相遇后叠加而发生干涉，成为薄膜干涉。乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt。理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δtm与Δν的乘积近似等于1，即只有满足：Δtm·Δν≈1，才会观察到明显稳定的干涉现象。已知红宝石激光器发出的激光频率为ν＝4.32×1014 Hz，它的频率宽度为Δν＝8.0×109 Hz，让这束激光由空气斜射到折射率为n＝的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°，如图所示。

(1)求从O点射入薄膜的光的传播速度；

(2)估算在题图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度。

解析：(1)光在薄膜中的传播速度v＝≈2.12×108 m/s。

(2)设从O点射入薄膜中的光线的折射角为r，根据折射定律有n＝，所以折射角为r＝arcsin＝arcsin＝30°。

乙光在薄膜中经过的路程s＝，乙光通过薄膜所用时间Δt＝＝。

当Δt取最大值Δtm时，对应的薄膜厚度最大。

又因为Δtm·Δν≈1，所以≈

解出dm≈≈1.15×10－2 m。

答案：(1)2.12×108 m/s　(2)1.15×10－2 m