1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时素养评价 十四光 的 干 涉 (25分钟70分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.小朋友吹出的肥皂泡、热菜汤表面的油花、马路上积水表面的油膜,都有彩色花纹。这是下列哪种原因形成的()A.光的色散B.光的干涉C.光的直线传播D.光的衍射【解析】选B。光照射在水面上的油膜上,光在油膜的上下两个表面分别发生反射,两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹。所以选B。2.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S
2、2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹。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的情况是()A.O点是红光的暗条纹B.O点不是蓝光的亮条纹C.红光的第一条亮条纹在P点的上方D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方【解析】选C。O点处波程差为零,对于任何光都是振动加强点,均为亮条纹,故A、B错误;根据双缝干涉条纹的间距公式y=,因为红光的波长大于绿光,蓝光的波长小于绿光,则红光的条纹间距大于绿光,蓝光的条纹间距小于绿光,所用红光的第一条亮纹在P点的上方,蓝光的第一条亮纹在P点的下方,故C
3、正确,D错误。3.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【解析】选A。如果屏的正中央O点变为暗纹,说明从两个子光源到屏的光程差发生变化,所以B中气体一定含瓦斯。4.(多选)如图所示是双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏,用绿光从左边照射单缝S时,可在光屏P上
4、观察到干涉条纹。下列说法正确的是()A.将绿光换为红光,干涉条纹间的距离增大B.将绿光换为紫光,干涉条纹间的距离增大C.减小双缝间的距离,中央亮条纹会变成暗纹D.增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大【解析】选A、D。根据双缝干涉条纹的间距公式y=知,将绿光换为红光,波长变长,则干涉条纹间距变大,A正确;根据双缝干涉条纹的间距公式y=知,将绿光换为紫光,波长变短,则干涉条纹间距减小,B错误;根据双缝干涉条纹的间距公式y=知,减小双缝间的距离,即d变小,则干涉条纹间距增大,而且中央亮条纹仍然是中央亮条纹,C错误;根据双缝干涉条纹的间距公式y=知,增大双缝到屏的距离,即L增大,干涉条纹间距增大,
5、D正确。5. (多选)把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入(如图),这时可以看到亮暗相间的条纹。下面关于条纹的说法中正确的是()A.将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,条纹变疏B.将薄片远离劈尖移动使劈角变小时,条纹变疏C.将上玻璃板平行上移,条纹远离劈尖移动D.将上玻璃板平行上移,条纹向着劈尖移动【解析】选B、D。从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光,发生干涉现象,出现条纹,所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面的反射光叠加后形成的。当将薄片向着劈尖移动使劈角变大时,相邻亮条纹间距变小,所以干涉条纹会变密;若将薄片远离劈尖移
6、动使劈角变小时,相邻亮条纹间距变大,所以干涉条纹会变疏,故A错误,B正确;将上玻璃板平行上移,导致满足亮条纹光程差的间距向劈尖移动,因此出现条纹向着劈尖移动,故C错误,D正确。6.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,放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气),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.x1=x2B.x1x2C.该矿泉水的折射率为D.该矿泉水的折射率为【解析】选C。根据双缝干涉条纹的间距公式:x=,n
7、=,可以知道光在水中的波长小于空气中的波长,所以在水中的干涉条纹间距x2小于填充前的干涉条纹间距x1,所以A、B错;同时可得:x1=0,x2=,所以n=,故C正确,D错误。二、计算题(本题共2小题,共34分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7. (16分)用双缝干涉测量光的波长的实验中,已知两缝间的距离为0.3 mm,以某种单色光照射双缝时,在离双缝1.2 m远的屏上,第1个亮条纹到第10个亮条纹的中心间距为22.78 mm。求(保留二位有效数字)(1)这种单色光的波长;(2)双缝到第10条亮条纹中心的路程差s。【解析】(1)根据y=可得=y=6.310-7 m(2)双缝
8、到第10条亮条纹中心的路程差s=10=6.310-6 m答案:(1)6.310-7 m(2)6.310-6 m8.(18分)在双缝干涉实验中,双缝到光屏上点P的距离之差为0.6 m,若分别用频率为f1=5.01014 Hz和f2=7.51014 Hz的单色光垂直照射双缝,试分析判断点P应出现亮条纹还是暗条纹?分别为第几条亮条纹或暗条纹?【解析】如图所示,双缝S1、S2到光屏上任一点P的路程差x=S2S2,当x等于单色光波长的整数倍时,S2和S1同时到达波峰或波谷,由S1和S2发出的光在点P互相加强,点P出现亮条纹;当x等于单色光半个波长的奇数倍时,若S2到达波峰(波谷),则S1到达波谷(波峰)
9、,这样由S1和S2发出的光在点P互相抵消,点P出现暗条纹。频率为f1的单色光波长1= m=0.610-6 m=0.6 m频率为f2的单色光波长2= m=0.410-6 m=0.4 m可见x=1=2可见,用频率为f1的单色光照射时,点P出现亮条纹,且为第一条亮条纹;用频率为f2的单色光照射时,点P出现暗条纹,且为第二条暗条纹。答案:见解析 (15分钟30分)9.(6分)(多选)杨氏双缝干涉实验中,下列说法正确的是(n为自然数,为光波波长)()A.在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹B.在距双缝的光程差为n的点形成明条纹C.在距双缝的光程差为n的点形成明条纹D.在距双缝的光程差为(n+)的点形成暗条
10、纹【解析】选B、D。在双缝干涉实验中,当某处距双缝距离之差为波长的整数倍时,即=n,n=0、1、2、3这点为加强点,该处出现明条纹;当距离之差为半波长的奇数倍时,即=(2n+1),n=0、1、2、3这点为减弱点,该处出现暗条纹。B、D正确。10. (6分)如图所示,一条红色光线和另一条紫色光线,以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块横截面为半圆形玻璃柱体,其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出。则可知()A.挡住BO光线,OC光线是红光B.玻璃对BO光线折射率大些C.AO光线较BO光线穿过玻璃柱体所需时间长D.在双缝干涉实验中,若仅将入射光由AO光线变为BO光线,则干涉亮条纹间距变小【解析
11、】选C。由图看出,两束光在O点的折射角相同,AO光线的入射角小于BO光线的入射角,由折射定律分析得知,玻璃对AO光的折射率大于对BO光的折射率,则AO光线是紫光,BO光线是红光。若挡住BO光线,OC是紫光,故A、B错误;由v=分析知,AO光线在玻璃中传播速度较小,所以AO光线较BO光线穿过玻璃柱体所需时间长,故C正确;在双缝干涉实验中,干涉条纹的距离与波长成正比,AO光线是紫光,BO光线是红光,BO光的波长更长一些,则知在双缝干涉实验中,若仅将入射光由AO光线变为BO光线,则干涉亮条纹间距变大,故D错误。11.(6分)(多选)线光源a发出的光波长为480 nm,线光源b发出的光波长为672 n
12、m,则()A.用a做双缝实验,屏上与双缝距离差为s1=1.68 m的P处将出现暗纹B.用b做双缝实验,屏上与双缝距离差为s1=1.68 m的P处将出现亮纹C.用a做双缝实验,屏上与双缝距离差为s2=1.44 m的Q处将出现亮纹D.用b做双缝实验,屏上与双缝距离差为s2=1.44 m的Q处将出现亮纹【解析】选A、C。题中两光源发出的光的半波长分别为1=48010-9 m=2.4010-7 m,2=67210-9 m=3.3610-7 m,因为P、Q处到双缝的距离差可表示为s1=1.6810-6 m=7(1)=5(2),s2=1.4410-6 m=6(1),可见,用a、b两光源做双缝实验时,屏上P
13、处到双缝的距离差都等于半波长的奇数倍,均为暗纹,故A正确,B错;用a做双缝实验时,屏上Q处到双缝的距离差恰等于半波长的偶数倍,Q处应为亮纹,C正确;用b做双缝实验时,屏上Q处到双缝的距离差不等于半波长的偶数倍,D不正确。12.(12分)为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失,可在透镜表面涂上一层增透膜,一般用折射率为1.38的氟化镁,为了使波长为5.5210-7 m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消,求所涂的这种增透膜的厚度。【解析】由于人眼对绿光最敏感,所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消,但增透膜的厚度不宜过大,只需使其厚度为绿光在增透膜中波长的,使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消。而光从真空进入某种介质后,其波长会发生变化。若绿光在真空中波长为0,在增透膜中的波长为,由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得:n=,即=,那么增透膜厚度h= m=110-7 m。答案:110-7 m关闭Word文档返回原板块
