同步课时精练（二十）4.3光的干涉（学生版+解析版）

二十一世纪教育 《名师求索》工作室出品
同步课时精练（二十）4.3 光的干涉（解析版）
一、单题
1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，各色光产生的干涉条纹之间的距离不同是因为（　　）
A．各色光的波长不同 B．各色光的速度不同
C．各色光的强度不同 D．各色光通过双缝的距离不同
答案:A
详解:根据
可知，同一干涉装置中，双缝干涉条纹之间的距离与波长成正比，各色光的波长不同，则条纹之间的距离不同。
2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
答案:D
详解:ABCD．铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是基本水平的。故D正确。
3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
答案:A
详解:A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A正确；
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，故B错误；
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故C错误；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D错误；
4．如图所示为双缝干涉的原理图，单缝、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气时，屏上P点处是上方的第4条暗条纹的中心，屏上点与P点间的干涉条纹间距为。已知入射光在空气中的波长为，空气中的光速近似为c，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和的距离为（　　）
A． B． C． D．
答案:C
详解:根据题意，设相邻干涉条纹间距为，则有
由公式可得，双缝和的距离为
故ABD错误，C正确。
5．关于下列光学现象，说法正确的是（　　）
A．蓝光比红光的波长短，所以在真空中蓝光的传播速度更大些
B．在同种均匀介质中，蓝光比红光折射率小，所以蓝光传播速度大
C．在同一条件下，若蓝光能发生全反射则红光也一定能发生全反射
D．在同一双缝干涉实验装置中，蓝光条纹间距比红光条纹间距窄
答案:D
详解:A．蓝光和红光在真空中传播时的速度相等都是光速，A错误；
B．在同种介质中，由于蓝光的频率比红光的频率大，蓝光的折射率比红光的折射率大，由可知蓝光的传播速度小，B错误；
C．在同一条件下，由于蓝光的折射率比红光的大，由知，蓝光的临界角小，容易产生全反射，所以蓝光能产生全反射，红光不一定能产生全反射，C错误；
D．由双缝干涉现象的条纹间距可知，蓝光的波长比红光的小，所以蓝光的条纹间距比红光的条纹间距窄，D正确。
6．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，若用红色和绿色滤光片各挡住一条缝，则下列说法正确的是（　　）
A．在光屏上可以观察到黄色的干涉条纹
B．在光屏上可以观察到绿色的干涉条纹
C．在光屏上可以观察到红绿相间的条纹
D．光屏上无干涉条纹
答案:D
详解: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），由于绿光和红光的频率不同，则不能发生干涉，光屏上无干涉条纹产生。
7．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则
A．中间条纹间距较两侧更宽
B．不同色光形成的条纹完全重合
C．双缝间距离越大，条纹间距也越大
D．遮住一条缝后，仍有明暗相间的条纹
答案:D
详解:A．据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故A错误；
B．不同色光干涉条纹分布位置不相同，故B错误；
C．据公式
可知，双缝间距d越大，干涉条纹距离越小，故C错误；
D．遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故D正确。
8．如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　）
A．甲光光子的动量大于乙光光子的动量
B．甲光光子的能量大于乙光光子的能量
C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率
D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度
答案:D
详解:A．由双缝干涉间距公式
由图中甲光条纹间距大于乙光条纹间距可得
由光子动量公式
可知甲光子的动量小于乙光子的动量，故A错误；
B．由光子能量公式
知甲光子的能量小于乙光子能量，故B错误；
C．由折射率公式
即同种介质对甲光的折射率小于对乙光的折射率。故C错误；
D．由折射率与传播速度关系式
可得甲光在水中传播速度大于乙光在水中传播速度，故D正确。
9．如图所示，水下光源S向水面点发射一束光线，折射光线分别为、两束．则（ ）
A．在水中光的速度与光的一样大
B．、两束光相比较，在真空中光的波长较长
C．若保持入射点位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，光先消失
D．用同一双缝干涉实验装置分别用、光做实验，光干涉相邻条纹间距小于光干涉相邻条纹间距
答案:B
详解:A. 设光源S向水面点发射光线的入射角为，折射光线、的折射角分别为、，由光路图可知，由折射定律有
，
可得光、光折射率大小关系
在水中折射光线、的速度大小关系
选项A错误；
B. 由光的折射率小于光的折射率，可知在真空中光的波长大于光的波长，选项B正确；
C. 由全反射临界角表达式
可知，折射率越大，临界角越小，则光从水中射向空气时，光的临界角较小，若保持入射点位置不变，将入射光线顺时针旋转，入射角增大时，先发生全反射，从水面上方消失，选项C错误；
D. 用同一双缝干涉实验装置做干涉实验时相邻条纹间距与波长成正比，则知在相同条件下，光干涉相邻条纹间距大于光干涉条纹间距，选项D错误；
10．表面有一层油膜的玻璃片，当阳光照射时，可在照射面及玻璃片的边缘分别看到彩色图样，对这两种现象的说法，正确的是（ ）
A．两者都是折射现象
B．两者都是干涉现象
C．前者是干涉现象，后者是折射色散现象
D．前者是折射色散现象，后者是干涉现象
答案:C
详解:光线照射到透明玻璃片的表面时，光线在油膜的上下表面分别反射，两列反射光频率相同，形成干涉现象，可在照射面前边看到彩色的条纹，即前者是干涉现象；
同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘折射出来，玻璃片的边缘相当于棱镜，发生色散，可从玻璃片的旁边看到彩色图样，即后者是折射色散现象。
11．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，和为挡板上的两条狭缝，O为、连线中垂线与光屏的交点，当频率为Hz的单色光垂直射向挡板时，光屏上P处是O上方的第2条暗条纹的中心。已知真空中光速，则、到P点的距离之差为（ ）
A． B．
C． D．
答案:C
详解:由
解得光波长
当光程差是半波长的3倍时，出现第二条暗纹，则、到P点的距离之差为
12．如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度θ，在右侧有一竖直光屏，单色光源S刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，D为半圆形遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上。用光源S照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　）
A．光屏上出现的条纹是光线衍射的结果
B．若增大入射光的频率，屏上条纹间距减小
C．把光屏向右移，屏上条纹间距减小
D．把光源S向右移，屏上条纹间距增大
答案:B
详解:A．光线衍射是光线绕开障碍物的现象，而本题并非如此，A错误；
B．该图中两平面镜相当于两个完全相同的波源，反射后在光屏上发生干涉，其应满足公式
增大频率，波长减小，则屏上条纹间距将减小，B正确；
CD．过S点分别做两个两个平面镜的像，如图所示
可知相当于双缝干涉的双缝间距，设，则有
,
由双缝干涉公式
可知光屏向右移动则AC变大，则屏上间距变大，光源向右移动则屏上间距减小，CD错误。
二、多选题
13．关于光的干涉，下列说法中正确的是（　　）
A．肥皂泡看上去五彩缤纷，是光的干涉现象
B．彩虹看上去五彩缤纷，是光的干涉现象
C．在杨氏双缝干涉实验中用普通灯泡作为光源，如果不加滤光片，就不能获得干涉条纹
D．在杨氏双缝干涉实验中用普通灯泡作为光源，加紫色滤光片得到的条纹比加红色滤光片得到的条纹更窄
答案:AD
详解:A．肥皂泡看上去五彩缤纷，是光的薄膜干涉现象，选项A正确；
B．彩虹看上去五彩缤纷，是光的折射引起的色散现象，选项B错误；
C．在杨氏双缝干涉实验中用普通灯泡作为光源，如果不加滤光片，获得的是混合干涉条纹，选项C错误；
D．紫光比红光波长短，根据，同等条件下加紫色滤光片得到的条纹比加红色滤光片得到的条纹更窄，选项D正确；
14．利用光在空气薄膜的干涉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（约为微米量级），实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　）
A． B．与直径相差越大，越大
C．轻压右端，若增大则有 D．与直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹
答案:AC
详解:A．设标准平面的玻璃晶之间的夹角为，由题可知，有
有空气薄膜干涉的条件可知
故A正确；
B．由上述分析可知，与A直径相差越大，越大，越小，故B错误；
C．轻压右端，若增大则有减小，说明，故C正确；
D．当与直径相等时，为0，形不成图乙中的干涉条纹，故D错误。
15．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。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，于是他设计了一种利用光的干涉监测矿井内瓦斯的仪器，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和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，让红光射入狭缝，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。对于这个仪器的工作过程，下列说法中正确的是（　　）
A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体一定不含瓦斯
B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体一定含有瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体含有瓦斯且含量不稳定
D．撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器也能正常工作
答案:BC
详解:A．设含有瓦斯的气体的折射率为n，则光在B中的波长，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，即N为非零整数，故A错误；
B．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，含有瓦斯，故B正确；
C．如果屏上干涉条纹不停地移动，n变，说明B中的气体瓦斯含量不稳定，故C正确；
D． 狭缝是为了获得相干线光源，撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器不能正常工作，故D错误。
三、解答题
16．相对机械波的干涉实验而言，光的干涉实验的难度更大，英国物理学家托马斯·杨成功地在实验室里做出了双缝干涉实验，该实验的主要困难是什么？托马斯·杨用什么办法巧妙地解决了这个难题？
答案:见详解
详解:可见光的波长很短，要得到满足相干条件的两个独立的光源是非常困难的。托马斯·杨用双缝装置即将单缝射出的光波通过双缝分为两列光波，巧妙的解决了相干光源的问题。
17．在杨氏双缝实验中，屏与双缝间的距离D=1m，用那光灯作单色光源（λ=598.3nm），问：
（1）d=2mm和d=10mm两种情况下，相邻明纹间距各为多大？
（2）如肉眼仅能分辨两条纹的间距为0.15mm，现用肉眼观察干涉条纹，问双缝的最大间距是多大？
答案:（1）0.295mm，0.059mm；（2）4mm
详解:(1)相邻两明纹间的距离为，当d=2mm时
当d=10mm时
(2)如，则
这表明，在该条件下，双缝间距必须小于4mm才能看到干涉条纹。
试卷第1页，共3页
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同步课时精练（二十）4.3 光的干涉（学生版）
一、单题
1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，各色光产生的干涉条纹之间的距离不同是因为（　　）
A．各色光的波长不同 B．各色光的速度不同
C．各色光的强度不同 D．各色光通过双缝的距离不同
2．如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的（　　）
A． B． C． D．
3．光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C．在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，故B错误；
C．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故C错误；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D错误；
4．如图所示为双缝干涉的原理图，单缝、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气时，屏上P点处是上方的第4条暗条纹的中心，屏上点与P点间的干涉条纹间距为。已知入射光在空气中的波长为，空气中的光速近似为c，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和的距离为（　　）
A． B． C． D．
5．关于下列光学现象，说法正确的是（　　）
A．蓝光比红光的波长短，所以在真空中蓝光的传播速度更大些
B．在同种均匀介质中，蓝光比红光折射率小，所以蓝光传播速度大
C．在同一条件下，若蓝光能发生全反射则红光也一定能发生全反射
D．在同一双缝干涉实验装置中，蓝光条纹间距比红光条纹间距窄
6．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，若用红色和绿色滤光片各挡住一条缝，则下列说法正确的是（　　）
A．在光屏上可以观察到黄色的干涉条纹
B．在光屏上可以观察到绿色的干涉条纹
C．在光屏上可以观察到红绿相间的条纹
D．光屏上无干涉条纹
7．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则
A．中间条纹间距较两侧更宽
B．不同色光形成的条纹完全重合
C．双缝间距离越大，条纹间距也越大
D．遮住一条缝后，仍有明暗相间的条纹
8．如图所示，双缝干涉实验中利用相同的实验装置，分别得到了甲、乙两种色光的干涉图样下列关于甲、乙光的说法正确的是（　　）
A．甲光光子的动量大于乙光光子的动量
B．甲光光子的能量大于乙光光子的能量
C．同种介质对甲光的折射率大于对乙光的折射率
D．甲光在水中的传播速度大于乙光在水中的传播速度
9．如图所示，水下光源S向水面点发射一束光线，折射光线分别为、两束．则（ ）
A．在水中光的速度与光的一样大
B．、两束光相比较，在真空中光的波长较长
C．若保持入射点位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，光先消失
D．用同一双缝干涉实验装置分别用、光做实验，光干涉相邻条纹间距小于光干涉相邻条纹间距
10．表面有一层油膜的玻璃片，当阳光照射时，可在照射面及玻璃片的边缘分别看到彩色图样，对这两种现象的说法，正确的是（ ）
A．两者都是折射现象
B．两者都是干涉现象
C．前者是干涉现象，后者是折射色散现象
D．前者是折射色散现象，后者是干涉现象
同时，部分光线进入玻璃在玻璃中反射，有部分光线从边缘折射出来，玻璃片的边缘相当于棱镜，发生色散，可从玻璃片的旁边看到彩色图样，即后者是折射色散现象。
11．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，和为挡板上的两条狭缝，O为、连线中垂线与光屏的交点，当频率为Hz的单色光垂直射向挡板时，光屏上P处是O上方的第2条暗条纹的中心。已知真空中光速，则、到P点的距离之差为（ ）
A． B．
C． D．
12．如图所示，将两块平面镜边缘对齐，之后分别倾斜微小的角度θ，在右侧有一竖直光屏，单色光源S刚好位于两平面镜夹角的角平分线上，D为半圆形遮光板，使光源S发出的光不能直接照射到光屏上。用光源S照射平面镜，在光屏上会出现明暗相间的条纹，则下列说法正确的是（　　）
A．光屏上出现的条纹是光线衍射的结果
B．若增大入射光的频率，屏上条纹间距减小
C．把光屏向右移，屏上条纹间距减小
D．把光源S向右移，屏上条纹间距增大
二、多选题
13．关于光的干涉，下列说法中正确的是（　　）
A．肥皂泡看上去五彩缤纷，是光的干涉现象
B．彩虹看上去五彩缤纷，是光的干涉现象
C．在杨氏双缝干涉实验中用普通灯泡作为光源，如果不加滤光片，就不能获得干涉条纹
D．在杨氏双缝干涉实验中用普通灯泡作为光源，加紫色滤光片得到的条纹比加红色滤光片得到的条纹更窄
14．利用光在空气薄膜的干涉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（约为微米量级），实验装置如图甲所示。和是具有标准平面的玻璃平晶，为标准金属丝，直径为；A为待测金属丝，直径为D；两者中心间距为L。实验中用波长为的单色光垂直照射平晶表面，观察到的干涉条纹如图乙所示，测得相邻条纹的间距为。则以下说法正确的是（　　）
A． B．与直径相差越大，越大
C．轻压右端，若增大则有 D．与直径相等时可能产生图乙中的干涉条纹
15．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。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，于是他设计了一种利用光的干涉监测矿井内瓦斯的仪器，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和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，让红光射入狭缝，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。对于这个仪器的工作过程，下列说法中正确的是（　　）
A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体一定不含瓦斯
B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体一定含有瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体含有瓦斯且含量不稳定
D．撤去狭缝，将红光直接照在双缝上，该检测仪器也能正常工作
三、解答题
16．相对机械波的干涉实验而言，光的干涉实验的难度更大，英国物理学家托马斯·杨成功地在实验室里做出了双缝干涉实验，该实验的主要困难是什么？托马斯·杨用什么办法巧妙地解决了这个难题？
17．在杨氏双缝实验中，屏与双缝间的距离D=1m，用那光灯作单色光源（λ=598.3nm），问：
（1）d=2mm和d=10mm两种情况下，相邻明纹间距各为多大？
（2）如肉眼仅能分辨两条纹的间距为0.15mm，现用肉眼观察干涉条纹，问双缝的最大间距是多大？
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