高中第四章 光3 光的干涉课堂检测

3　光的干涉

必备知识基础练

1. (2021上海模拟)如图所示,把酒精灯放在肥皂液薄膜前,从薄膜上可看到明暗相间的条纹,能解释这一现象产生原因的是示意图中的(图中实线、虚线为光照射到薄膜上时,从膜的前后表面分别反射形成的两列波)(　　)

2.(多选)下列关于双缝干涉实验的说法正确的是 (　　)

A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源

B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源

C.频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列单色光能够发生干涉现象

D.照射单缝的单色光的波长越小,光屏上出现的条纹宽度越宽

3.(2021河北博野中学高二开学考试)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,放置在双缝与光屏之间(可视为双缝与光屏之间全部为矿泉水),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。则下列说法正确的是(设空气的折射率为1)(　　)

A.x2=x1

B.x2>x1

C.该矿泉水的折射率为

D.该矿泉水的折射率为

4. 如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上的P点出现第3条暗条纹,已知光速为c,则P点到双缝距离之差S2P-S1P应为(　　)

A. B. C. D.

5.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

6. (多选)(2021北京八中高二期末)如图所示,把一个凸透镜A(上表面为平面)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,下列说法正确的是(　　)

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.干涉条纹是疏密均匀的同心圆

D.干涉条纹不是疏密均匀的同心圆

7.(2021山东青岛模拟)如图所示甲为用干涉法检查平面平整程度的装置。乙中干涉条纹弯曲处说明被检查的平面在此处是　　　　(选填“凹下”或“凸起”);若仅增大单色光的频率,干涉条纹将　　　　(选填“变密”或“变疏”);若仅减小薄片的厚度,干涉条纹将　　　　(选填“变密”或“变疏”)。 

关键能力提升练

8. 用薄膜干涉法检查平面的平整程度的示意图如图所示。其中AB是透明的标准样板,CD是被检查的平面。用单色光从上面竖直地照射下来,从AB上方观察到有明暗相间的条纹,这是由两束反射光叠加形成的。下列说法正确的是(　　)

A.两束反射光分别是从AB的上表面和AB的下表面反射的

B.两束反射光分别是从AB的上表面和CD的上表面反射的

C.两束反射光分别是从AB的下表面和CD的上表面反射的

D.如果将右边BD间垫的薄片变薄些,观察到相邻亮条纹间的距离将减小

9.(多选)双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝S的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点到两缝的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹。已知红光、绿光和蓝光三种色光比较,红光的波长最长,蓝光的波长最短,那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹情况,下列叙述正确的是              (　　)

A.O点出现红光的亮条纹

B.红光的第一条亮条纹在P点的上方

C.O点不出现蓝光的亮条纹

D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方

10. (多选)双缝干涉部分实验装置如图所示,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是(　　)

A.若将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹

B.若将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化

C.若将像屏向上平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹

D.若将像屏向上平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化

11.为了测量细金属丝的直径,把金属丝夹在两块平板玻璃之间,使空气层形成劈尖,如图所示。如用单色光垂直照射,就得到等厚干涉条纹,测出干涉条纹间的距离,就可以算出金属丝的直径。

某次测量结果为:单色光的波长λ=589.3 nm,金属丝与劈尖顶点间的距离L=28.880 mm,30条亮条纹间的距离为4.295 mm,求金属丝的直径D。

参考答案

3　光的干涉

1.C　看到明暗条纹是膜前后表面分别反射形成的两列相干波发生干涉形成的,而肥皂膜中的液体在重力作用下导致从上至下的薄膜厚度不同,反射回来的两列波的同步性不同,明条纹是相干加强形成的,暗条纹是相干减弱形成的,C项正确。

2.BC　在杨氏双缝干涉实验中,单缝的作用是获得一个线光源,双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源,故选项A错误,B正确;频率相同、相位差恒定的两列光可以发生干涉现象,选项C正确;由Δx=λ可知,波长越短,条纹间距越窄,选项D错误。

3.C　根据n=和v=fλ可知光在水中的波长小于在空气中的波长,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=λ可知填充矿泉水后的干涉条纹间距x2小于填充前的干涉条纹间距x1,所以A、B错误;根据n=和v=fλ可得n=,又由x1=λ1和x2=λ2得n=,故C正确,D错误。

4.D　单色光的波长为λ=,又P点出现第3级暗条纹,即S2P-S1P=5×,选项D正确。

5.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,但中央不一定是亮纹,C错误;太阳光可以作光源,屏上将出现彩色条纹,D错误。

6.BD　由题图可知,两束干涉光是题图中b、c面反射形成,A错误,B正确;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,C错误,D正确。

7.答案 凹下　变密　变疏

解析 薄膜干涉是等厚干涉,即亮条纹处空气膜的厚度相同,从弯曲的条纹可知,检查平面左边处的空气膜与后面的空气膜厚度相同,知该处凹下;增大光的频率,则波长变短,由l=可知,干涉条纹将变密,若仅减小薄片的厚度,即θ减小,干涉条纹将变疏。

8.C　AB是等厚的透明样板,CD是不透明的,发生干涉现象是由两者之间的空气膜造成的。明确薄膜干涉的成因后,可知本题选项C正确。垫片变薄后,在同一位置,两束反射光的光程差变小,而相邻亮条纹的光程差是一个波长,由于AB倾角变小,因此相邻亮条纹间的距离应增大。

9.AB　中央O点到S1、S2的路程差为零,所以换不同颜色的光时,O点始终为亮条纹,选项A正确,C错误;波长越长,条纹间距越宽,所以红光的第一条亮条纹在P点上方,蓝光的第一条亮条纹在P点下方,选项B正确,D错误。

10.ACD　双缝干涉发生后,并不只在有光屏处有干涉图样,而是在双缝右侧的空间,只要通过双缝后两列光在相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象,并且在新的位置仍很清晰,A、C、D正确。

11.5.75×10-2 mm

解析 相邻两条亮条纹之间的距离l= mm,其间空气层厚度相差,则有lsin θ=,式中θ为劈尖的夹角。因为θ很小,所以sin θ≈tan θ=,于是得到,解得D=,代入数据得D=5.75×10-2 mm。