高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 光的干涉课后复习题

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eq \f( 基础巩固练,25分钟·满分60分 )
一、选择题(本题共5小题，第2小题18分，其余小题每题7分，共46分)
1．白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的( D )
A．传播速度不同 B．强度不同
C．振动方向不同 D．频率不同
解析：两侧条纹间距与各色光的波长成正比，不同色光的频率不同、波长不同。这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了彩色条纹。
2．(2022·北京市昌平区高二下学期期末)阅读下列材料，解答(1)～(3)小题。
明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b。
(1)如果光束a是蓝光，则光束b可能( D )
A．红光 B．黄光
C．绿光 D．紫光
(2)已知入射角i＝60°，b光在三棱镜中的折射角r＝45°，该三棱镜对b光的折射率为( C )
A.eq \f(4,3) B．eq \f(3,4)
C．eq \f(\r(6),2) D．eq \f(\r(6),3)
(3)某同学分别用a光和b光进行双缝干涉实验，实验装置完全相同。其中如图为b光的干涉条纹，则下图所示的条纹中可能是a光的干涉条纹的是( A )
解析：(1)根据棱镜对各色光的折射率可知，若a光为蓝光，则b光可能为紫光，故选D。
(2)n＝eq \f(sin i,sin r)＝eq \f(sin 60°,sin 45°)＝eq \f(\r(6),2)。
(3)单色光的干涉图样是等间距，明暗相间的条纹，由于a光的波长大于b光的波长，故a光的干涉条纹间距大于b光，故选A。
3.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。下列能解释这一现象产生原因的是(选项中实线、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)( C )
解析：在波峰与波峰、波谷与波谷叠加的点，出现亮条纹，波峰与波谷叠加的点出现暗条纹，且在重力作用下肥皂薄膜下面厚，上面薄，故选C。
4．(多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)( BD )
A．在距双缝的路程相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹
C．在距双缝的路程差为neq \f(λ,2)的点形成亮条纹
D．在距双缝的路程差为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n＋\f(1,2)))λ的点形成暗条纹
解析：在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…时这些点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)eq \f(λ,2)，k＝0,1,2，3，…时这些点为减弱点，该处出现暗条纹。
5．下列说法正确的是( A )
A．照相机、望远镜的镜头镀的一层增透膜是薄膜干涉的应用
B．为了减小光学元件的反射损失，在光学元件表面镀上一层增透膜，是光的衍射的应用
C．登山运动员登山时要注意防止紫外线过度照射，眼镜上涂一层增反膜，这是应用了光的反射
D．海市蜃楼是光的干涉造成的
解析：增透膜和增反膜都是薄膜干涉的应用，海市蜃楼是全反射造成的。
二、非选择题(共14分)
6．(14分)在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10－7 m，如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，(光速c＝3×108 m/s)试问：
(1)该黄光的波长是多少？
(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？
答案：(1)5×10－7 m (2)暗条纹
解析：(1)λ＝eq \f(c,f)＝eq \f(3×108,6.0×1014) m＝5×10－7 m；
(2)Δx＝7.5×10－7 m＝eq \f(3,2)λ，所以是暗条纹。
eq \f( 素能等级练,15分钟·满分40分 )
一、选择题(本题共4小题，每题6分，共24分)
1．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( C )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
解析：红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。形成红绿两光各自衍射图像，故有光亮存在。
2．如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图，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。已知入射激光波长为λ，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，设P1处的亮纹恰好是10号亮纹，直线S1P1的长度为r1，S2P1的长度为r2，则r2－r1等于( B )
A．5λ B．10λ
C．20λ D．40λ
解析：由题设可知，从中央亮条纹P算起，P1点处是第10号亮条纹的位置，表明缝S1、S2到P1处的距离差r2－r1为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以选项B正确。
3.竖直放置的肥皂膜在阳光照射下，由于前后表面反射光通过的路程不同，形成两列相干光，薄膜上会呈现出彩色条纹。若一肥皂膜由于受重力和液体表面张力的共同影响，其竖直方向的截面如图所示，则光通过该肥皂膜产生的干涉条纹与下列哪个选项基本一致( B )
解析：薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，故可以从肥皂薄膜观察到水平干涉条纹，用复色光时出现彩色条纹。由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹的间距从上到下变密，故B正确。
4．(多选)如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是( AC )
A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的
解析：凸透镜下表面与玻璃上表面之间形成空气薄膜，干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成，故A正确，B错误；干涉条纹不等间距是由于凸透镜表面是曲面，使得空气膜的厚度不是均匀变化，从而观察到如题图乙所示的同心内疏外密的圆环状条纹，故C正确，D错误。
二、非选择题(共16分)
5．(16分)电脑、手机屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距d＝0.10 mm，双缝到屏的距离L＝1.0 m，测得屏上干涉条纹中亮条纹间距Δx＝4.5 mm。求：
(1)被测短波蓝光的波长λ；
(2)若选用薄膜材料的折射率为n＝1.25，要消除该短波蓝光，则制作“增反膜”眼镜时“增反膜”的最小厚度。
答案：(1)450 nm (2)180 nm
解析：(1)根据：Δx＝eq \f(L,d)λ，
代入数据解得：λ＝450 nm。
(2)当光程差等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即：2d＝nλ′(n＝1,2,3…)，
则出现明条纹，因此膜的厚度至少是短波蓝光在膜中波长的一半，短波蓝光在膜中的波长为：λ′＝eq \f(λ,n)＝360 nm，
故膜的厚度至少为：eq \f(λ′,2)＝180 nm。