5.1 光的干涉同步练习 2021—2022 学年高中物理鲁科版（2019）选择 性必修第一册 一、选择题（共 15 题） 1．在双缝干涉实验中，实验装置如图所示，图中①②③④⑤依次是是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏． 调整实验装置中的双缝，使两狭缝间的距离增大，则在光屏上看到的条纹（ ） A．条纹条数变少 B．条纹间距不变 C．条纹间距变大 D．条纹间距变小 2．1801 年，一位英国科学家首次在实验室里观察到了光的干涉现象，他是 A．托马斯·杨 B．泊松 C．牛顿 D．麦克斯韦 3．下列说法中正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波 B．杨氏双缝干涉实验说明光是一种波 C．光从空气射入玻璃时可能发生全反射 D．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的衍射形成的 4．用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是(　　) A．明暗相间的条纹 B．彩色条纹 C．一片红光 D．晃动的条纹 S 5．如图所示，某同学做双缝干涉实验， P 为光屏．若单缝 从双缝 动，并增大双缝到光屏的距离，下列说法正确的是（　　） S1 、 S2 的中央对称轴位置处稍微向下移 A．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置上移 B．干涉条纹间距变大，中央亮条纹的位置上移 C．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置下移 D．干涉条纹间距变大，中央亮条纹的位置下移 6．如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上 出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以（　　） A．将光屏移近双缝 B．增大单缝与双缝的间距 C．将光源向双缝移动一小段距离 D．更换滤光片，改用波长更长的单色光 7．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上 P 点的距离之差 f 2  7.5 �1014 Hz f1 A．用频率为 f2 B．用频率为 C．用频率为 f1 D．用频率为 f1 x  1μm ，若用频率 f1  6.0 �1014 Hz 和 的单色光垂直照射双缝，则（　　） 的单色光照射双缝时， P 点出现暗条纹 P 的单色光照射双缝时， 点出现明条纹 的单色光照射一条狭缝，并用频率为 的单色光照射一条狭缝，并用频率为 f2 f2 的单色光照射另一条狭缝时，不出现干涉条纹 的单色光照射另一条狭缝时，出现暗条纹 8．如图所示是某种频率的光常温下从真空向介质入射时几种介质对真空的折射率，由表中数据结合相关 知识可以知道 A．这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度 B．这种频率的光用同一装置在水中进行双缝干涉实验观测的条纹间距大于在空气中观测的条纹间距 C．光密介质的密度一定大于光疏介质密度 D．这种频率的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射 9．如图所示，水下光源 S 向水面 A 点发射一束光线，折射光线分为 a、b 两束。则下列说法错误的是（　 ） A．a、b 两束光相比较，在真空中 a 光的波长较长 B．在水中 a 光的速度与 b 光的一样大 C．若保持入射点 A 位置不变，将入射光线顺时针旋转，从水面上方观察，b 光先消失 D．用同一双缝干涉实验装置分别用 a、b 光做实验，a 光干涉相邻条纹间距大于 b 光干涉相邻条纹间距 10．观察单缝衍射现象时，把缝宽由 0.2mm 逐渐增大到 0.8mm，看到的现象是（ ） A．衍射条纹的间距逐渐变小，衍射现象逐渐不明显 B．衍射条纹的间距逐渐变大，衍射现象越来越明显 C．衍射条纹的间距不变，只是亮度增强 D．以上现象都不会发生 11．图 1 用单色光照射透明标准板，来检查 b 的上表面的平直情况，观察到的现象如图 2 所示，则以下说 法正确的是（　　） A．图 2 的图样是由于光从 a 的上表面和 b 的下表面反射后干涉的结果 B．图 2 的图样是由于光从 a 的上表面和 b 的上表面反射后干涉的结果 C．图 2 的图样说明 b 的上表面某处向上凸起 D．图 2 的图样说明 b 的上表面某处向下凹陷 12．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则 将会严重地损伤视力。有人想用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的 薄膜材料的折射率 n=1.5，所要消除的紫外线的频率 f=8.1×1014Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少 是（　　） A．9.25×10-8m B．1.85×10-7m C．1.23×10-7m D．6.18×10-8m 13．1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图 所示，S 为单色光源。S 发出的光直接照在光屏上，同时 S 发出的光还通过平面镜 M 反射在光屏上，最终 在光屏上得到明暗相间的干涉条纹。设光源 S 到平面镜的距离和到光屏的距离分别为 a 和 l，光的波长为  。 则下列说法正确的是（　　） A．实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光 B．实验中，单色光的波长  越短，干涉条纹越宽 C．光源到平面镜距离 a 越大，干涉条纹越宽 D．只改变光源到光屏的距离 l，不能改变干涉条纹的宽度 14．下图是研究光的双缝干涉用的示意图，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 号亮纹，由 P 向上数，与 0 号亮纹相邻的亮纹为 1 号亮纹，与 1 号亮纹相邻的亮纹为 2 号亮纹， 则 P1 处的亮纹恰好是 10 号亮纹。设直线 S1P1 的长度为 γ1，S2P1 的长度为 γ2，则 γ2-γ1 等于（ A． 5 B． 10 C． 20 ） D． 40 15．如图所示是双缝干涉的实验装置，使用波长为 600nm 的橙色光照射单缝 S，在光屏中央 P 处观察到亮 条纹，在位于 P 的上方的 P1 处出现第一条亮纹中心，现换用波长为 400nm 的紫色光照射单缝 S，则（　 　） A．P 和 P1 处都为亮条纹 B．P 和 P1 处都为暗条纹 C．P 处是亮条纹，P1 处是暗条纹 D．P 处是暗条纹，P1 处是亮条纹 二、填空题（共 4 题） 16．用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距______，红光条纹间距最______、黄光条纹间距比红光____ __，用蓝光时更小。 17．如图，一束复色光垂直于玻璃直角三棱镜的 AB 面入射，经 AC 面折射后分成 a、b 两束，光束 a 与 AC 面的夹角为 45°，光束 b 与 AC 面的夹角为 30°，则 a、b 两束光在玻璃中的传播速度之比 va : vb =______；若 用 a、b 两束光分别照射同一双缝干涉装置的双缝时，______光束的干涉条纹间距较小。 18．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，用波长为 5.30×10－7m 的激光，屏上 P 点距双缝 S1 和 S2 的路程差 为 7.95×10－7m．则在这里出现的应是__________（填“明条纹”或“暗条纹”）． 19．如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，光屏中央 O 点应该出现的是______________(选填“明条纹”或“暗 条纹”)．现将两狭缝 S1、S2 之前的距离变小，仍用上述光源进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的 条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)． 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示，一铁丝环中有肥皂液膜，当日光照射肥皂液膜时会出现彩色条纹。请分析原因。 21．一束白光通过双缝后，可以在屏上观察到干涉条纹，除中央的白色条纹外，两侧还有彩色条纹．为什 么中央的是白色条纹？离中央白色条纹最近的是什么颜色的干涉条纹？ 22．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距 d=0.3mm，双缝到光屏的距离 L=1.0m，用红色光照射 双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第 1 条 亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 8 条亮纹中心对齐， 此时手轮上的示数如图丙所示。 (i)求相邻亮条纹的中心间距 Δx (ii)求红色光的波长入(结果保留 3 位有效数字) (ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小? 23．1801 年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干 涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S 为单色光源，M 为一平面镜。S 发出的 光直接照在光屏上，同时 S 发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于 S 在平面镜中 的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。 （1）试用平面镜成像作图法画出 S 经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。 （2）设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a 和 L，光的波长为  ，在光屏上形成干涉 条纹。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 x 的表达式。 参考答案： 1．D 2．A 3．B 4．C 5．B 6．D 7．C 8．D 9．B 10．A 11．D 12．C 13．A 14．B 15．C 16． 17． 不同 3 ∶ 大 2 小 b 18．暗条纹 19． 明 变宽 20． 当日光照射肥皂液膜时，前后表面的反射光在前表面发生叠加产生干涉，所以在薄膜上一侧出现条纹，由 于各种色光的波长不一样，所以在薄膜上出现彩色条纹。 因为光程差即（膜的厚度的两倍）是半波长的偶数倍，振动加强，为亮条纹，光程差是半波长的奇数倍， 振动减弱，为暗条纹。所以人从同侧看，可看到亮条纹时，同一高度膜的厚度相同，则彩色条纹水平排列， 因竖直放置的肥皂薄膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，因此在薄膜上不同的地方，来自前后两个面的 反射光所走的光程差不同，导致上疏下密。 21． 双缝干涉屏上观察到的条纹，中央是亮条纹。用白光做实验，白光是七中单色光的复色光，所以条纹的中 央对七种单色光来说都是亮条纹，那么中央七种单色光再复合就是白色的亮条纹了。 离中央白色条纹最近的是红色的干涉条纹，原因是干涉条纹的间距和光的波长由关，波长越长，条纹间距 越大，复合成白光的七种单色光中红光的波长最长，所以它干涉形成的条纹间距最大，所以红光形成的亮 纹最宽，其余颜色的单色光形成的亮纹窄，因此离中央白色条纹最近的是红色的干涉条纹。 7 22．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ) 7.09 �10 m ；(ⅲ)变小 23．(1)