高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册4 光的干涉课堂检测

第四章　分层作业25　光的干涉

A级必备知识基础练

1.有种冷光灯,用它照射物品能使被照物品产生的热效应大大降低。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,能使薄膜前后表面反射回来的热效应最显著的红外线发生干涉相消。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(　　)

A. B. 

C. D.

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.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。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)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.用干涉法检查平面平整程度的装置如图甲所示。图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”)。

B级关键能力提升练

8.(多选)如图甲、乙所示,将一块平板玻璃ABCD放置在另一平板玻璃之上,在CD下夹入两张纸片,当光竖直向下射入后,从上往下看,下列说法正确的是(　　)

A.观察到的条纹如图丙所示

B.观察到的条纹如图丁所示

C.更换波长较短的光,重新观察,干涉条纹变密

D.更换波长较长的光,重新观察,干涉条纹变密

9.(2023河北张家口高二期末)双缝干涉的原理图如图所示,单缝S0、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上,当双缝与屏之间的介质为空气时,屏上P点处是P0上方的第4条暗条纹的中心,屏上P0点与P点间的干涉条纹间距为Δx1。已知入射光在空气中的波长为λ,空气中的光速近似为c,双缝与屏之间的距离为L,则双缝S1和S2的距离为(　　)

A. B.

C. D.

10.(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

11.(2023江苏连云港模拟)如图所示,将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧,在火焰中分别加入不同金属元素,火焰会呈现不同的颜色。下列说法正确的是(　　)

A.条纹形状是相互平行的竖直线

B.从上向下,条纹的间距越来越小

C.紫光的条纹数比黄光要少一些

D.干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的

12.(多选)(2023河南南阳中学高二模拟)利用如图甲所示的装置可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差,T1、T2是标准平面玻璃,A0为标准金属丝,直径为D0,A为待测金属丝,直径为D。用波长为λ的单色光垂直照射玻璃表面,干涉条纹如图乙所示,相邻亮条纹的间距为ΔL。则(　　)

A.D与D0相差越大,ΔL越小

B.轻压T1的右端,若ΔL变小,有D<D0

C.相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为λ

D.图乙可能是D与D0相等时产生的条纹

答案：

1.B　解析薄膜两个界面上的反射光(红外线)相干涉后互相抵消,故路程差为半波长的奇数倍,即(2N+1)=2d(N=0,1,2,3,…),解得d=(2N+1)(N=0,1,2,3,…),故厚度d的最小值为,其中λ'为红外线在薄膜中的波长,由题可知λ'=,则d=,故A、C、D错误,B正确。

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

5.B　解析本实验中,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　解析由题图可知,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.BC　解析任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等,故干涉条纹如图丁所示,A错误,B正确;更换波长较短的光后,条纹间距变小,条纹数增加,条纹变密,C正确;同理,更换波长较长的光后,条纹数减少,条纹变疏,D错误。

9.C　解析根据题意,设相邻干涉条纹间距为Δx,则有Δx1=Δx,由公式Δx=λ可得,双缝S1和S2的距离为d=,故C正确。

10.AB　解析中央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。

11.B　解析肥皂膜在重力作用下,从上向下肥皂膜的厚度越来越厚,同一水平面上的各点薄膜厚度相等,产生同一条纹,因此,条纹形状是相互平行的水平线,A错误;薄膜的侧面截面看成梯形,前后两个面间的夹角为θ,肥皂液的折射率为n,两相邻的亮(或暗)条纹间的距离为L,对应的薄膜厚度之差Δd==Lsinθ,得L=,入射光波长不变,肥皂液的折射率不变,重力作用下θ变大,则条纹的间距越来越小,B正确;根据L=,波长越短,条纹越窄,条纹数越多,因为紫光的波长比黄光的波长短,所以紫光的条纹数比黄光要多一些,C错误;干涉条纹是由膜的前后两个表面反射的两列光叠加产生的,D错误。

12.AB　解析设标准平面玻璃之间的夹角为θ,相邻两亮(或暗)条纹对应的薄膜厚度差为,则有=ΔL,由此可知D与D0相差越大,θ越大,ΔL越小,故A正确;轻压T1的右端,若ΔL变小,由=ΔL可知θ变大,因为压的是右端,说明右端直径小,即有D<D0,故B正确;相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为,故C错误;当D=D0时,光程差相等,则不产生干涉条纹,故D错误。