高中物理 13_3 光的干涉课时作业 新人教版选修3-4

13.3 光的干涉
1．关于用单色光做双缝干涉实验，以下说法正确的是( ) A．入射光波长越长，干涉条纹间距越大
B．入射光频率越高，干涉条纹间距越大
C．把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小
D．把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小
解析：由相邻明纹或暗纹间距公式Δx＝L
d
λ知，入射光波长越长，干涉条纹间距越大，弄清红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫波长大小关系，故选A、C.
答案：AC
2．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后看不到干涉图样，这是因为( )
A．手电筒射出的光不是单色光
B．干涉图样太细小，看不清楚
C．周围环境的光太强
D．这两束光为非相干光源
解析：本题虽然强调两只相同的手电筒，但它们发出的光仍然频率不同．不满足干涉产生的条件，看不到干涉图样，所以选项D正确，A、B、C都是错误的．答案：D
3．光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃板分别挡住双狭缝，则屏上将出现( )
A．黄色的干涉条纹B．红绿相间的条纹
C．黑白相间的条纹D．无干涉条纹
解析：有色玻璃只允许同色光通过，红光和绿光的频率不同，根据干涉的条件，不能产生干涉现象．所以选项D正确．
答案：D
4．用单色光做双缝干涉实验时( )
A．屏上到双缝的路(光)程差等于波长整数倍处出现明条纹
B．屏上到双缝的路(光)程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹C．屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D．屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方
解析：在双缝干涉实验中屏上到双缝的路(光)程差等于波长整数倍处出现明条纹，则可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A正确，C错误．屏上到双缝的路(光)程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(明条纹)，B正确．两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D错误．答案：AB
5．如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则( )
A．不再产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变
C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移
D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移
解析：本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光，由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移．答案：D
6．某同学利用如图所示器材观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏，当他让一束阳光照射A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 ．阳光不能作为光源
解析： 双缝干涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看作是由许多个点光源
沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉现象是因为单缝太宽，得不到线光源．
答案： B
7．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 ．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹
B ．在距双缝的光程差为nλ的点形成明条纹
C ．在距双缝的光程差为n λ2的点形成明条纹
D ．在距双缝的光程差为⎝ ⎛⎭
⎪⎫n ＋12λ的点形成暗条纹 解析： 在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ
＝nλ，n ＝0,1,2,3，…这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n ＋1)λ2
，n ＝0,1,2,3，…这点为减弱点，该处出现暗条纹． 答案： BD
8．如图所示为双缝干涉实验装置示意图，其中甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察
到的条纹情况，a 为中央明条纹；乙图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，b 为此时中央明条纹．下列说法正确的是( )
A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
解析：本题主要考查读图能力，在双缝干涉实验中，相邻两条明(或暗)条纹之间的距离Δx与哪些因素有关等知识．
如图可知，乙图中干涉条纹相邻两条明(或暗)条纹的间距大于甲图中的相邻两条明(或暗)
条纹的间距．而在双缝干涉实验中，相邻两条明(或暗)条纹的间距Δx＝L
d
λ，在实验的其他条件不变时，Δx与λ成正比，即相邻两条明(或暗)条纹的间距与光波的波长成正比．我们知道比绿光波长长的单色光有红光、橙光、黄光，而比绿光波长短的单色光有蓝光、靛光、紫光．既然甲图是用绿光实验时得到的干涉条纹，所以乙图就可能是用红光或橙光或黄光实验时得到的干涉条纹．所以，本题的正确选项是A项．
答案：A
9．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 nm，则( ) A．用a做双缝实验，屏上与双缝路程差x1＝1.68 μm的P处将出现暗纹
B．用b做双缝实验，P处将出现亮纹
C．用a做双缝实验，屏上与双缝路程差x2＝1.44 μm的Q处将出现亮纹
D．用b做双缝实验，屏上与双缝路程差x3＝1.68 μm的M处将出现亮纹
解析：双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程之差等于波长的整数倍(或半波长的偶数倍)的地方，两束光同相到达，振动加强，出现亮纹；屏上到双缝的路程之差等于半波长的奇数倍的地方，两束光反相到达，振动减弱，出现暗纹．题中两光源发出的光的半波长分
别为 12λ1＝12×480×10－9 m ＝2.40×10－7 m 12λ2＝12
×672×10－9 m ＝3.36×10－7 m 因为P 、Q 、M 三处到双缝的路程差可表示为
x 1＝1.68×10－6 m ＝7⎝ ⎛⎭
⎪⎫12λ1 x 2＝1.44×10－6 m ＝6⎝ ⎛⎭
⎪⎫12λ1 x 3＝1.68×10－6 m ＝5
⎝ ⎛⎭⎪⎫12λ2 可见，用a 、b 两光源做双缝实验时，屏上P 处到双缝的路程差都等于半波长的奇数倍，两束光相位相反，均为暗纹，判断A 正确，B 错；
用a 做双缝实验时，屏上Q 处到双缝的路程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M 处到双缝的路程差恰等于半波长的奇数倍，D 不正确．
答案： AC
10.如图所示，用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏
的P 点出现第3条暗条纹，已知光速为c ，则P 到双缝S 1、S 2的距
离之差(r 1－r 2)应为( )
A.c 2f
B.3c 2f
C.3c f
D.5c 2f 解析： 出现暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为λ
2×(2n －1)＝52λ，而λ＝c f ，所
以r 1－r 2＝52λ＝5c 2f
，因而D 是正确的． 答案： D
11．激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理．二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v 与二次曝光时间间隔Δt 的乘积等于双缝间距．实验中可测得二次曝光时间隔Δt 、双缝到屏之距离L 以及相邻两条明纹间距Δx .若所用激光波长为λ，试由以上物理量得出该实验所确定的物体运动速度的表达式．
解析： 设双缝间距为d ，依题意有d ＝v ·Δt .相邻两条明纹间的间距Δx ＝L d
λ.由以上两式得物体运动速度v ＝Lλ
Δx Δt . 答案： Lλ
Δx Δt 12．(1)若屏上的P 点到双缝的距离差为2.1×10－6 m ，用A 光(在折射率n ＝1.5的介质中的波长为4×10－7 m)照射双缝，P 处是亮纹，还是暗纹？
(2)若屏上P 点到双缝的距离差为2.1×10－6 m ，用B 光(在某种介质中波长为3.15×10－7 m ，当B 光从这种介质射向空气时，入射角θ2＝37°时，折射角θ1＝90°)照射双缝，P 处又怎样？
解析： (1)设A 光在空气中波长为λ介，在介质中波长为λ介，由n ＝c v ＝fλ1
fλ介＝λ1λ介得
λ1＝nλ介＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m
光程差Δr ＝2.1×10－6 m
所以N 1＝Δr λ1＝2.1×10－6 m 6×10－7 m
＝3.5 从S 1和S 2到P 点的光程差Δr 是波长λ1的3.5倍，P 点为暗条纹．
(2)同理可知，B 光在空气中波长
λ2＝nλ介′＝53
×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7 m 由光程差Δr 和波长λ的关系： N 2＝Δr /λ2＝2.1×10－6
5.25×10－7＝4 可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹． 答案： (1)暗条纹 (2)亮条纹。