人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉精练

4.3光的干涉基础达标（含解析）

一、单选题

1.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

2.在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是（    ）           

A. 中央明条纹最宽

B. 各种不同色光的暗条纹间距一样大

C. 对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小

D. 在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大

3.如图所示，在一个空长方体箱子的一边刻上一个双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时，在箱子的对面壁上产生干涉条纹。如果把透明的油缓慢地灌入这箱子时，条纹的间隔将会发生什么变化？（   ） 

A. 保持不变                 B. 条纹间隔减小                 C. 条纹间隔有可能增加                 D. 条纹间隔增加

4.有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品能使被照物品产生的热效应大大降低，从而被广泛应用。这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜（如氟化镁），该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示红外线在真空中的波长，n表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的厚度最小应为（不计半波损失）（   ）           

A.                                         B.                                         C.                                         D. 

5.在“观察光的干涉现象”实验中，用白光入射双缝时，在光屏上可观察到彩色条纹，若用红色和绿色玻   璃各挡住一条缝，则在光屏上可以观察到（   ）           

A. 黄色的干涉条纹      B. 绿色的干涉条纹      C. 红绿相间的条纹      D. 两种色光叠加，但无干涉条纹

6.在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要减小干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（   ）

A. 改用红色激光          B. 改用蓝色激光          C. 减小双缝间距          D. 将屏幕向远离双缝的位置移动

7.如图所示，容器中盛有水，PM为水面，从A点发出一束白光，射到水面上的O点后，折射光发生了折射照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（   ） 

A. 由A到O，a光的传播时间大于b光的传播时间

B. 若发光点A不变而入射点O向左移，则b光可能发生全反射

C. 光束a的临界角较小

D. 用a光和b光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，a光的条纹间距较宽

8.在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜．现用波长为 的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为 时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到 时，亮度再一次增到最亮，则（   ） 

A. 出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强

B. 出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后加强

C. 温度从 升至 过程中，A的高度增加

D. 温度从 升至 过程中，A的高度增加

9.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明（   ）

A. 光只有粒子性没有波动性

B. 光只有波动性没有粒子性

C. 少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性

D. 少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性

10.在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距为（   ）

A. 2.06×10﹣7m                 B. 2.06×10﹣4m                 C. 1.68×10﹣4m                 D. 1.68×10﹣3m

11.如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将会看到（   ）

A. 只有两条亮纹             B. 有许多条明、暗相间的条纹             C. 没有亮纹             D. 只有一条亮纹

12.下图是研究光的双缝干涉用的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2  ， 由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为 ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹.设直线S1P1的长度为γ1  ， S2P1的长度为γ2  ， 则γ2-γ1等于( ) 

A.                                      B. 10                                      C. 20                                      D. 40

13.如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射人，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是（   ） 

A. 条纹方向与AB边平行

B. 条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹问距越大

C. 减小薄片的厚度，条纹间距变小

D. 将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小

14.在用双缝干涉测量光的波长时，激光投射到两条相距为d的狭缝上，双缝到屏的距离为l，P点为A、B中点。A、B两点分别为第2条和第5条亮条纹的中心位置，它们间的距离为x，则关于该激光的波长和P点出现的条纹描述正确的是（   ） 

A.  ，亮条纹                   B.  ，暗条纹        C.  ，暗条纹                   D.  ，亮条纹 

15.2009年11月21日凌晨2时30分，黑龙江新兴煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成10名矿工遇难．煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体(   ) 

A. 一定含瓦斯                      B. 一定不含瓦斯                      C. 不一定含瓦斯                      D. 无法判断

16.如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为ab两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）．则以下说法中正确的是（   ） 

A. a光频率比b光频率大

B. 水对a光的折射率比b光大

C. 在真空中，a光的传播速度比b光大

D. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，干涉条纹间距a光的比b光的宽

二、综合题

17.在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则：   

（1）此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？   

（2）假如把整个装置放入折射率为 的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？   

18.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).   

（1）洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜. 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域. 

（2）设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.   

19.如图所示是1834年爱尔兰物理学家劳埃德观察到光的干涉现象的原理图．缝光源S发出波长为600nm的光有一部分直接射到屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现亮暗相同的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉． 

（1）试在原理图中画出屏D上出现干涉条纹的区域．   

（2）劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，根据图中数据，试估算亮条纹的条数．   

答案解析

1.【答案】 C  

【解析】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，A不符合题意；

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，B不符合题意；

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，C符合题意；

D．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，D不符合题意；

故答案为：C。

2.【答案】 D  

【解析】A．双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，A不符合题意；

B．根据双缝干涉条纹的间距公式

知不同色光，波长不同，则条纹间距不同，B不符合题意；

C．根据双缝干涉条纹的间距公式

知对于同种色光，光屏离双缝距离L越远明条纹的间距越大，C不符合题意；

D．根据

可知红光波长长，则条纹间距大，D符合题意。

故答案为：D。

3.【答案】 B  

【解析】箱子灌满油时，折射率增大，根据 可知光速减小，根据 可知光的波长减小，根据干涉条纹间距宽度公式 可知条纹间隔减小，ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：B。

4.【答案】 B  

【解析】因为薄膜的厚度为波长的1/4，增透膜两个界面上的反射光相干涉后互相抵消，减少了反射光中的红外线，从而减少了反射光的能量，故： （2n+1）=2d （其中n=0、1、2、3、…）解得：d=（2n+1） （其中n=0、1、2、3、…），故厚度d的最小值为 ，ACD不符合题意，B符合题意。

故答案为：B

5.【答案】 D  

【解析】若用红色和绿色玻璃各挡住一条缝，只有红色光和绿色光通过，由于红色光和绿色光的频率不同，则屏上是两种色光的叠加，但不能发生干涉，故不能看的干涉条纹。故只有D符合题意。

故答案为：D

6.【答案】 B  

【解析】解：根据双缝干涉条纹间距公式△x= λ知，减小入射光的波长、增大双缝间距，以及减小屏幕与双缝的距离，可以减小条纹的间距，由于蓝色的波长小于绿光的波长，可知换用蓝色激光可以减小条纹间距，故ACD错误B正确．

故选：B．

7.【答案】 D  

【解析】A、由图可知，两光在水中的入射角度相同，而 光在空气中的折射角度较小，故可知 光的折射率要小于 光的折射率，由 可知， 光的传播速度要大于 光，故 到 ， 光的传播时间小于 光的传播时间，A不符合题意；

B、发光点 不变而入射点 向左移，则入射角减小，不会发生全反射，B不符合题意；

C、根据 可知 光的临界角较大，C不符合题意；

D、 光的折射率小，频率小，波长长，由 可得用 光和 光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验， 光的条纹间距较宽，D符合题意。

故答案为：D

8.【答案】 D  

【解析】AB．出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，出现最暗时，是B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱，AB不符合题意；

CD．温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，当路程差(即薄膜厚度的2倍)等于半波长的偶数倍，出现明条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加 ，C不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

9.【答案】 D  

【解析】解：由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图3中明暗相间的条纹，故该实验说明了光具有波粒二象性，故ABC错误，D正确；

故选：D．

10.【答案】 C  

【解析】解：根据双缝干涉实验条纹间距公式有：△x= λ，

有：d= = =1.68×10﹣4m，故C正确，ABD错误．

故选：C．

11.【答案】 B  

【解析】解：粒子源经过两条狭缝，打到屏上的位置不确定，当到达某位置的机会多，则为亮条纹，机会少的，即为暗条纹，大量的粒子会体现波动性，少量体现粒子性．因此有许多条明、暗相间的条纹，故B正确，ACD错误；

故选：B．

12.【答案】 B  

【解析】0级亮纹是两束光同时到达的位置，光程差为0，

1级亮纹是两束光相差一倍波长，依此类推，所以γ2-γ1=10 ，B对．

 故答案为：B

13.【答案】 D  

【解析】A．薄膜干涉的光程差 （d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，A不符合题意；

B．因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，B不符合题意；

C．减小薄片厚度，条纹间距将增大，C不符合题意；

D．将红光换成蓝照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，D符合题意。

故答案为：D。

14.【答案】 B  

【解析】A、B两点分别为第2条和第5条亮纹的中心位置，它们间的距离为x，则相邻条纹间距为

根据

知激光的波长为

P点为A、B中点，则P点是出现在第3和第4之间的亮纹的暗纹。

故答案为：B。

15.【答案】 A  

【解析】设含有瓦斯的气体的折射率为n，则光在B中的波长λn= ，如果屏的正中央是亮纹，则 ，N为整数，说明B中的气体与A中的空气成分可能相同，即N=0（n=1），也可能不同；如果屏的正中央是暗纹，则n≠1，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，一定含有瓦斯，A符合题意，BCD不符合题意;

故答案为：A．

16.【答案】 D  

【解析】A、B项：a光照射的面积较大，知a光的临界角较大，根据 ，知a光的折射率较小，折射率小，频率也小，所以a光的频率小于b光，AB不符合题意；

C项：在真空中，两光的传播速度相等，C不符合题意；

D项：a光在水中传播的速度较大则a光的波长较长，条件间距公式 ，所以a光波长则条纹间距较宽，D符合题意．

故答案为：D

17.【答案】 （1）解：根据题意计算相邻明条纹的间距    

又因为

解得红光在真空中的波长

红光的频率

（2）解：红光在水中传播的速度    

在水中的波长

则屏上相邻明条纹的间距

【解析】（1）结合双缝干涉公式求解波长，结合波长和光速求解光的频率即可；

 （2）同理，结合光的介质中的波速求解波长，利用公式求解条纹间距。

18.【答案】 （1）解：①根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S′ ． ②连接平面镜的最左端和光源，即为最左端的入射光线，连接平面镜的最左端和像点S′  ， 并延长交光屏于一点，该点即为反射光线到达的光屏的最上端；同理连接平面镜的最右端和像点S′  ， 即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端．故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示． 

（2）解：从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式△x= λ因为d=2a，所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离△x= λ．  

【解析】【分析】对于单面镜干涉，结合光程差求解光的干涉条纹周期表达式，结合求解即可。

19.【答案】 （1）解：屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，做出反射光的范围如图； 

（2）解：根据相似三角形的几何关系得：区域中的最高点到中点的距离s1： ，得 m 

区域中的最低点到中点的距离s2： ， m

区域的宽度： m

条纹的宽度： m

亮条纹的数目： 条

答：亮条纹的条数约11条

【解析】（1）光可以直接照到屏上，屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，做出反射光的范围即可；（2）求出干涉区域的宽度，根据 求出条纹的宽度，即可求解．