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实验:用双缝干涉测量光的波长(40分钟100分)一、选择题(本题共7小题,每小题8分,共56分)1.(多选)用波长为的单色光照射单缝O,经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹,如图所示,图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置,c为中央亮条纹,则()A.O到达a、b的路程差为零B.M、N到达b的路程差为C.O到达a、c的路程差为4D.M、N到达e的路程差为2【解析】选B、D。振动一致的两光源在空间发生干涉,得到亮条纹的条件满足x=n(n=0,1
2、,2,3)。故B、D正确。2.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,a为中央亮条纹,丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况,a为中央亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长,紫光的波长最短。则以下说法正确的是()A.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短D.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短【解析】选A。根据双缝干涉图样的特点,入射光的波长越长,同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大
3、。由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长,因此A正确,B、C、D错误。3.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到彩色干涉条纹,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()A.只有红色和绿色的干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹仍然存在C.任何颜色的干涉条纹都不存在,但屏上仍有亮光D.屏上无任何亮光【解析】选C。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,但屏上仍有光亮。故C正确,A、B、D错
4、误。故选C。4.瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等方面危害极大,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点变为暗条纹,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点变为暗条纹,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。5.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
5、光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为()A. B. C. D.【解析】选D。在某点产生暗条纹的条件是光程差r2-r1为半波长的奇数倍。已知P点出现第3条暗条纹,说明r2-r1=, 由c=f得:=,则r2-r1=。6.从两只手电筒射出的光,当它们照到同一屏上时看不到干涉条纹,这是因为()A.干涉图样太细小看不清楚B.手电筒射出的光不是单色光C.周围环境的漫反射光太强D.两个光源是非相干光源【解析】选D。两只手电筒的小灯泡发出的光在屏上不产生干涉条纹,是因为小灯泡灯丝发出的光是大量原子被激发后随机辐射的,频率不稳定,不符合干涉产生的条件。故D正确,A、B、C错误。故选D。7.如图所示是研
6、究光的双缝干涉的示意图,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。已知入射激光的波长为,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号亮条纹,由P向上数,与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹,与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹,则P1处的亮条纹恰好是10号亮条纹。设直线S1P1的长度为r1,S2P1的长度为r2,则r2-r1等于()A.9.5B.10C.10.5D.20【解析】选B。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
7、。【总结提升】光的干涉条件的分析(1)生活中任何两个各自独立发光的光源产生的光在空间相叠加都不会产生干涉,这是由物体的发光机理决定的,即任何两个各自独立的光源都不是相干光源。(2)杨氏双缝干涉中单缝的作用就是从同一光源得到线光源,以便能有相同的频率和振动规律。双缝是由同一个狭缝照亮的,所以双缝也就成了一对相干光源。(3)光的相干条件中频率相同是光发生干涉的必要条件,要发生干涉,两光源还必须具有相同的振动方向和恒定的相位差。二、非选择题(14分)8.某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中,已知单缝片与双缝片间的距离为d1,双缝间的距离为d2,双缝片到毛玻璃屏间距离为L,实验时先转动测量头上的手轮
8、,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(如图(1)所示),记下游标卡尺的读数xA=_mm(如图(3)所示);然后转动手轮,把分划线向右边移动,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时(如图(2)所示),记下此时游标卡尺的示数xB=_mm,计算实验中红光波长的表达式为=_(用字母d1或d2及L、xA、xB表示)。【解析】游标卡尺的读数等于主尺刻度读数加上游标尺刻度读数,不需估读。卡尺的主尺刻度是11 mm,游标尺与主尺对齐的刻度是4,读数是0.14 mm=0.4 mm,总读数是xA=11 mm+0.4 mm=11.4 mm;同理xB=16 mm+0.17 mm=16.7 mm,根据双缝干涉条纹的
9、间距公式x=,实验中红光波长的表达式为=。答案:11.416.79.(15分)(1)(多选)对两列光波在空中叠加,以下说法中正确的是()A.不同颜色的光有可能发生干涉现象B.不同颜色的光不可能发生干涉现象C.光的强度不同有可能发生干涉现象D.光的强度不同不可能发生干涉现象E.光的强度相同不一定会发生干涉(2)在双缝干涉实验中,若双缝处的两束光的频率均为61014 Hz,两光源S1、S2的振动情况恰好相反,光屏上的P点到S1与到S2的路程差为310-6 m,如图所示,则:P点是明条纹还是暗条纹?设O为到S1、S2路程相等的点,则PO间还有几条明纹,几条暗纹?(不包括O、P两处的条纹)【解析】(1
10、)选B、C、E。两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光,即是否满足频率相同、相位差恒定的条件,不同颜色的光频率不同,所以不可能发生干涉现象,故选项B正确,A错误;光的强度不同,但仍有可能满足相干条件,也就是有可能发生干涉现象,故选项C正确,D错误;光的强度相同时频率不一定相同,相位差也不一定恒定,故选项E正确。(2)由波长计算公式得=510-7 mn=6由于两光源的振动情况恰好相反,所以P为暗条纹。O点路程差为0,也是暗条纹,OP间还有5条暗条纹,6条明条纹。答案:(1)B、C、E(2)暗条纹5条暗条纹,6条明条纹。10.(15分)(1)(多选)用波长为的单色光照射单缝O,经过
11、双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹,如图所示,图中a、b、c、d、e为相邻亮纹的位置,c为中央亮条纹,则()A.O到达a、b的路程差为零B.M、N到达b的路程差为C.O到达a、c的路程差为4D.M、N到达e的路程差为2E.若改用波长为1.5的单色光照射单缝O,光屏上条纹间距将变大(2)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中某同学先将光源靠近遮光筒的双缝端并等高放置,然后在筒的另外一侧观察,发现筒的上壁照得很亮,此时他应将遮光筒的观察端向_(选填“上”或“下”)调节。某次测量如图所示,则读数为_ mm。几位同学实验时,有的用距离为0.1 mm的双缝,有的用距离为0.2 mm的双缝;同时他们还分别
12、用红、紫两种不同颜色的滤光片遮住光源进行了观察,如图选自他们的观察记录,其中正确反映实验结果的是_。(已知红光波长大于紫光的波长)【解析】(1)选B、D、E。振动一致的两光源在空间发生干涉,得到亮条纹的条件满足x=n(n=0,1,2,3),若单色光波长变大,则条纹间距变大,E正确。(2)发现筒的上壁照得很亮说明光线向上,即观察端偏下,所以应将观察端向上调节。螺旋测微器的固定刻度为5 mm,可动刻度为0.70.01 mm=0.007 mm,所以最终读数为5 mm+0.007 mm=5.007 mm。根据x=可知,当红光分别通过距离为0.1 mm和0.2 mm的双缝时,距离越大的条纹间的距离越小,
13、故B正确;同理,当红光和紫光通过相同距离的双缝时,即L、d相同情况下,波长越长的条纹间的距离越大,故D正确。答案:(1)B、D、E(2)上5.007B、D【加固训练】(1)(多选)关于杨氏实验,下列说法中正确的是()A.单色光通过单缝后射向两个靠得很近的狭缝可作为振动情况总是相同的波源B.两波源发出的光波在波谷与波谷叠加的地方,光相互抵消或者削弱,屏上出现暗条纹C.两个波源发出的光波在波峰与波峰叠加的地方,光相互加强,屏上出现亮条纹D.两波源发出的光波在波峰与波谷叠加的地方,光相互抵消或削弱,屏上出现暗条纹(2)如图所示,实线表示两个相干光源S1、S2发出光的波峰位置,则对于图中的a、b两点,_点为振动加强的位置,_点为振动减弱的位置。 【解析】(1)选A、C、D。在杨氏实验中,两个狭缝的光源来自同一光源,具有相同的频率、相位和振动方向,具备干涉条件,所以通过两个狭缝的光在屏上叠加,波峰和波峰叠加的地方,波谷和波谷叠加的地方,光相互加强,屏上出现亮条纹,波峰和波谷叠加的地方,光相互抵消或削弱,形成暗条纹,所以,选项A、C、D正确,B错误。(2)由图可知,b到S1、S2的距离相等,即路程差r=0,故b点为加强点。a到S1、S2的距离不等,且路程差r=1.5,故a点为减弱点。答案:(1)A、C、D(2)ba关闭Word文档返回原板块