4.3 光的干涉(同步检测)(附答案)—2022-2023学年高二上学期物理选择性必修1

4.3 光的干涉（同步检测）
一、选择题
1.(多选)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波发生干涉，产生的干涉图样如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，则下列说法正确的()
A.A点出现明条纹
B. B点出现明条纹
C. C点出现暗条纹
D. C点出现明条纹
2.如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置()
A.仍在P处
B.在P点上方
C.在P点下方
D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到
3.(多选)如图所示，一束复色光从空气射入玻璃中，得到a、b两条折射光线，以下说法正确的是()
A.折射光a的波长小于折射光b的波长
B.两束光在相遇区域会发生干涉现象
C.如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉，则所得干涉条纹间的距离Δx a<Δx b
D.在玻璃中a光较b光速度快
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点到双缝的距离之差r2－r1应为()
A ．c 2f
B ．3c 2f
C ．3c f
D ．5c 2f
5.以下光源可作为相干光源的是 ( )
A.两个相同亮度的烛焰
B.两个相同规格的灯泡
C.双丝灯泡
D.出自一个光源的两束光
6.如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7 m 的橙光做实验时，光屏P 点及上方的P 1点形成相邻的亮条纹．若使用波长为4×10－7 m 的紫光重复上述实验，在P 和P 1点形成的亮、暗条纹的情况是( )
A.P 和P 1点处都是亮条纹
B.P 点处是亮条纹，P 1点处是暗条纹
C.P 点处是暗条纹，P 1点处是亮条纹
D.P 和P 1点处都是暗条纹
7.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 上出现一窄亮斑．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S 1和S 2距离不等
D.太阳光不能作光源
8.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
( )
A.传播速度不同
B.强度不同
C.振动方向不同
D.频率不同
9.(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)( )
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n λ的点形成亮条纹
C.在距双缝的路程差为n λ2的点形成亮条纹
D.在距双缝的路程差为(2n ＋1)λ2
的点形成暗条纹 10.(多选)关于光的干涉，下列说法中正确的是 ( )
A.在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
B.在双缝干涉现象里，入射光波长变大，相邻两个明条纹间距将变宽
C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
11.(多选)如图，表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列横波的振幅均为A，b、c是a、d连线上的点，b为该连线中点，c在b、d之间．下列说法正确的是()
A.a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱
B.图示时刻，c处质点正处在平衡位置上方且向上运动
C.图示时刻，b处质点正处在平衡位置且向下运动
D.从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程为A
12.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。

图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图
(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。

将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()
A.当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°
B.当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°
C.当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°
D.干涉条纹保持原来状态不变
13.（多选）用波长为λ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λ
C．O到达a、c的路程差为4λ
D．M、N到达e的路程差为2λ
二、非选择题
14.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率f1＝5.0×1014Hz 和f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是：单色光f1照射时出现______条纹，单色光f2照射时出现________条纹．
15.一般情况下光源发出的光很难观察到干涉现象，这是什么原因？
16.用氦氖激光器发射的红光进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离l＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm，则氦氖激光器发出红光的
波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是4
3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
参考答案及解析：
一、选择题
1.ABC解析：波峰与波峰或者波谷与波谷相叠加振动加强，所以A点与B点出现明条纹，波峰与波谷叠加振动减弱，所以C点出现暗条纹，故A、B、C正确，D错误．
2.B解析：频率越低，波长越大，在干涉图样中相邻两暗纹间的距离越大，故B正确．
3.AC解析：a光的偏折程度大于b光的偏折程度，折射率大的光频率大，根据λ＝c
f知，频率
大，波长小，所以折射光a的波长小于折射光b的波长，A正确；a、b两列光的频率不同，
不能发生干涉，B错误；因为λa<λb，知干涉条纹间的距离Δx b＞Δx a，C正确；根据v＝c
n得，a 光的折射率大，则在玻璃砖中传播的速度小，D错误．
4.D解析：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＝5
2
λ，由c＝λf得λ＝
c
f，则r2－r1＝
5c
2f.
5.D解析：相干光的条件，必须是频率相同，相位差恒定，故D正确．
6.B
7.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上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，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．
8.D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．
9.BD
10.BC解析：在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A错误；入射光的波长越长，相邻两个明条纹间距越大，B正确；两列波产生干涉时，频率必须相同，C正确，D错误．
11.AC解析:d为波峰和波峰相遇点，a为波谷和波谷相遇点，e为波峰和波谷相遇点，故a、d处质点的振动加强，e处质点的振动减弱，A正确；根据几何关系可知，两波的波谷同时传播到b、c，故b、c为振动加强点，由于b点为a、d连线中点，可得b点处于平衡位置，由传播方向可得b点向下运动，c点靠近波峰，所以c点处于平衡位置上方，由传播方向可得c点向下运动，C正确，B错误；由前面可知b点为振动加强点，b点处于平衡位置，由传播方向可得b点向下运动，从图示时刻经四分之一周期，b处质点通过的路程s＝2A，D错误．
12.D 解析：竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属丝圈的缓慢转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确。

13.BD 解析：振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件是满足双缝到某点的路
程差Δx＝nλ(n＝0,1,2,3，…)，故B、D正确。

二、非选择题
14.答案：明，暗
15.答案：光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差，不具备相干光源的条件．
16.解：由Δx＝l
dλ，可以得出红光的波长λ＝d
l·Δx＝
0.1×10－3×3.8×10－2
6.0m≈6.3×10
－7 m。

所以激光器发出的红光的波长是6.3×10－7 m。

如果将整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点可知：光在
传播过程中，介质发生变化，波长和波速发生改变，但频率不变。

由此可知λ
c＝
λ′
v，而
c
v＝n，
则λ′＝λ
n＝
6.3×10－7×3
4m≈4.7×10
－7m。

这时屏上条纹的间距是Δx′＝l
d·λ′＝
6.0×4.7×10－7
0.1×10－3
m≈2.8×10－2 m。