高中物理 第十三章 光 第3节 光的干涉课下作业 新人教版选修34

第3节光的干涉

1．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( )

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．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹

D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生

解析：在双缝干涉实验中，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相干光源，故选项A错误，B正确。光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C错误。两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误。

答案：B

2．一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，其原因是( )

A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同

B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同

C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同

D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同

解析：各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹，故A正确。

答案：A

3.煤矿中的瓦斯危害极大，容易发生瓦斯爆炸事故，造成矿工伤亡。

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1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，图1

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：如果屏的正中央O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，A正确。

答案：A

4．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2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( )

图2

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

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

答案：BD

5.如图3所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm 的橙色

光源照射单缝S ，在光屏中央P 处观察到亮条纹，在位于P 点上方

的P 1点出现第一条亮条纹中心(即P 1到S 1、S 2的路程差为一个波长)，

现换用波长为400 nm 的紫光光源照射单缝，则( )

图3

A ．P 和P 1处仍为亮条纹

B ．P 处为亮条纹，P 1处为暗条纹

C ．P 处为暗条纹，P 1处为亮条纹

D ．P 、P 1处均为暗条纹

解析：从单缝S 射出的光波被S 1、S 2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P 点到S 1、S 2距离相等，即由S 1、S 2分别射出的光到P 点的路程差为零，因此是亮条纹。因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多长，P 点都是中央亮条纹。而P 1点到S 1、S 2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P 1S 1－P 1S 2|＝600 nm ＝λ橙，则两列光波到达P 1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此出现亮条纹。当换用波长为400 nm 的紫光时，|P 1S 1－P 1S 2|＝600 nm ＝32

λ紫，则两列光波到达P 1点时振动情况完全相反，即由S 1、S 2射出的光波到达P 1点时相互削弱，因此出现暗条纹。

答案：B

6.如图4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r 2

－r 1应为________。

解析：在某点产生暗条纹的条件是：光程差r 2－r 1为半波长的奇

数倍。已知P 点出现第3条暗条纹，说明r 2－r 1＝52λ，由c ＝fλ得： 图4 λ＝c f ，则r 2－r 1＝5c 2f

。 答案：5c 2f

7．如图5所示，在双缝干涉中，若用λ1＝5.0×10－7

m 的光照射，屏上O 为中央亮条纹，屏上A 为第二级亮条纹所在处。若换用λ2＝4.0×10－7 m 的光照射时，屏上O 处

为________条纹(填“亮”或“暗”)，A 处为第________级________(填“亮”或 “暗”)条纹。

图5

解析：双缝到O 点的路程差为零，换用λ2＝4.0×10－7

m 的光照射时，屏上O 处仍是亮

条纹。Δx ＝2λ1＝nλ2，解得n ＝2λ1λ2＝2×5.0×10－74.0×10

－7＝2.5，即路程差等于两个半波长，所以A 处是第三级暗条纹。

答案：亮 三 暗

8．如图6所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置。若将单缝绕中心轴旋转(不超过90°)则条纹将发生的变化是________，若将双缝绕中心旋转(不超过90°)，则条纹将发生的变化是____________。

图6

解析：在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗。当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗。同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转。

答案：条纹不动，亮度变暗 条纹旋转，亮度变暗

9．频率为6×1014

Hz 的激光从S 1和S 2投射到屏上，若屏上的点P 到S 1与到S 2的路程差为3×10－6 m ，那么点P 处是亮条纹还是暗条纹？设O 为到S 1和S 2的路程相等的点，则PO 间有几条暗条纹、几条亮条纹？(不含O 、P 两点处)