13.3 光的干涉

第3节光的干涉
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1.用两个红灯泡照射白墙,在墙上看到的是( C )
A.明暗相间的条纹
B.彩色条纹
C.一片红光
D.晃动的条纹
解析:两灯泡不是相干光源,故选项C正确.
2.对两列光波在空中叠加,以下说法中正确的是( BC )
A.不同的色光有可能发生干涉现象
B.不同的色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
解析: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,不同的色光频率不同,所以
不可能发生干涉现象,故A项错误,B项正确;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.
3.从两只手电筒射出的光,当它们照射到同一点时看不到干涉条纹,
是因为( D )
A.手电筒射出的光不是单色光
B.周围环境的漫反射光太强
C.干涉图样太细小看不清楚
D.两个光源是非相干光源
解析:两只手电筒射出的光频率不同,不是相干光源,不能发生干涉现象.D项正确.
4.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)( BD )
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nλ的点形成亮条纹
C.在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹
D.在距双缝的路程差为(n+)λ的点形成暗条纹
解析:当某点到双缝的路程差为Δx=nλ(n=0,1,2,…)时,该点出现亮条纹,故B正确C错误;当某点到双缝的路程差为(2n+1)(n=0,1,2,…)时,该点出现暗条纹,D正确A错误.故选BD.
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.已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为( D )
A. B. C. D.
解析:由题中条件可知,r 2-r1=λ,又因为λ=,则可得D正确.
6. 如图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P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长),现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝,则( B )
A.P和P1仍为亮点
B.P为亮点,P1为暗点
C.P为暗点,P1为亮点
D.P、P1均为暗点
解析:从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光,由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等,即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零,因此是亮条纹中心,因而,无论入射光是什么颜色的光,波长多大,P点都是中央亮条纹中心.而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长,即|P1S1-P1S2|=600 nm=λ橙,则两列光波
到达P1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,|P1S1-P1S2|=600 nm=λ紫,则两列光波到达P1点时振动情况完全相反,即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱,因此,在P1点出现暗条纹.综上所述,选项B正确.
7.(2014三明高二检测)双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S 后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝S的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.屏上O点到两缝的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹.已知红光、绿光和蓝光三种色光比较,红光的波长最长,蓝光的波长最短,那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹情况,下列叙述正确的是( AB )
A.O点出现红光的亮条纹
B.红光的第一条亮条纹在P点的上方
C.O点不出现蓝光的亮条纹
D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
解析:中央O点到S1、S2的路程差为零,所以换不同颜色的光时,O点始终为亮条纹,A对,C错;波长越长,条纹间距越宽,所以红光的第一条亮纹在P点上方,蓝光的第一条亮纹在P点下方,B对,D错.
8.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,若分别用频率为f1=5.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝,则P点出现亮、暗条纹的情况是( C )
A.均出现亮条纹
B.均出现暗条纹
C.频率为f1的单色光照射时出现亮条纹,频率为f2的单色光照射时出现暗条纹
D.频率为f1的单色光照射时出现暗条纹,频率为f2的单色光照射时出现亮条纹
解析:如图所示,双缝S1、S2到光屏上任一点P的距离之差d等于单色光波长的整数倍时,由S1和S2发出的光在P点互相加强,P点出现亮条纹;当d等于单色光半个波长的奇数倍时,由S1和S2发出的光在P点互相抵消,出现暗条纹.
频率为f1的单色光的波长
λ1== m=0.6×10-6 m=0.6 μm
频率为f2的单色光的波长
λ2== m=0.4×10-6 m=0.4 μm
可见d=λ1,d=λ2,故正确的选项应为C.
9. 某同学自己动手利用如图所示器材,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( B )
A.单缝S太窄
B.单缝S太宽
C.S到S1和S2距离不等
D.阳光不能作光源
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由于单缝太宽,不能获得线光源,不满足相干条件.故B正确.
10. 如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图,实线表示波峰,虚线表示波谷.在此时刻,介质中A点为波峰相叠加点,B点为波谷相叠加点,A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点.如果把屏分别放在A、B、C三个位置,那么( A )
A.A、B、C三个位置都出现亮条纹
B.B位置出现暗条纹
C.C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D.以上结论都不对
解析:在干涉现象中,所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同的,该点的振幅是两列波的振幅之和,而不要理解为该点始终处于波峰或波谷.在某些时刻它也可能处于平衡位置,如题图中C点.所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的,该点的振幅是两列波振幅之差,如果两列波的振幅相同,则该点始终在平衡位置.对光波而言,该点完全是暗的.本题中A、
B、C三点都为振动加强的点,屏上对应的都是亮条纹.故选A.
11.双缝干涉部分实验装置如图所示,调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹.关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是
( ACD )
A.若将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹
B.若将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化
C.若将像屏向上平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹
D.若将像屏向上平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化
解析:双缝干涉发生后,并不只在有光屏处有干涉图样,而是在双缝右侧的空间,只要通过双缝后两列光相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象,并且在新的位置仍很清晰,A、C、D正确.
12.如图所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点.已知P点与S1和S2距离之差为2.1 μm,今分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点处是亮条纹还是暗条纹?
(1)已知A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7 m.
(2)已知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,临界角为37°.(sin 37°=)
解析:(1)设A光在空气中波长为λ1,由于在介质中频率不变,所以由n=得:λ1=nλ2=1.5×4×10-7 m=6×10-7 m.由路程差δ=2.1 μ
m=2.1×10-6 m,得:N1===3.5.由此可知,从S1、S2到P点的路程差是半波长的奇数倍,故P点处为暗条纹.
(2)根据临界角与折射率的关系sin C=,所以n′==,所以B光在空气中波长为λ2′=n′λ2介=×3.15×10-7m=5.25×10-7m,由路程差和波长关系得N2===4.由此可知,当B作光源时,P点处为亮条纹.
答案:见解析。