2017-2018学年人教版选修3-4 第十三章 3.光的干涉 作业

高中物理学习材料桑水制作一、选择题1．能发生干涉的两束光应是( )A．亮度一样B．颜色一样C．频率相等D．传播方向相同解析：选C.发生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方向相同，相位差恒定．2．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，入射光波长变短，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，只是不稳定解析：选C.在双缝干涉现象中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹间距是相等的，入射光的波长越长，相邻两个明条纹间距越大，两列波产生干涉时，频率必须相同．3．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、B、C三个位置都出现亮条纹B．B位置处出现暗条纹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：选A.本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹．另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的，不要以为B点是暗的．4．(2013·温州高二检测)如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图．乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹．若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光的波长最短．则以下说法正确的是( )A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B ．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C ．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D ．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短解析：选A.根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此选项B 、C 、D 错误，A 正确．5．(2013·哈尔滨高二检测)先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光( )A ．在真空中的波长较短B ．在玻璃中传播速度较大C ．在玻璃中传播时，折射率较大D ．频率较小解析：选BD.干涉条纹间距越大，光波波长越长，频率越小，折射率越小，在介质中传播速度越大，故A 、C 错误，B 、D 正确．6．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S 1和S 2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 点距双缝S 1和S 2的距离相等，P 点是距O 点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光的波长，讨论屏上O 点及其上方的干涉条纹的情况正确的是( )A ．O 点是红光的亮条纹B ．红光的第一条亮条纹在P 点的上方C ．O 点不是蓝光的亮条纹D ．蓝光的第一条亮条纹在P 点的上方解析：选AB.由于O 点到双缝的光程差为零，所以为各种单色光的亮条纹，P 点是绿光的第一条亮条纹，因为λ红>λ绿，所以红光条纹间距大于绿光条纹间距．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⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋12λ的点形成暗条纹 解析：选BD.在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差δ为波长的整数倍时，即δ＝k λ(k ＝0、1、2、…)这些点为加强点，该处出现亮条纹；当距离之差δ为半波长的奇数倍时，即δ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0、1、2、…)这些点为减弱点，该处出现暗条纹． 8.如图所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S 1、S 2，由S 1和S 2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λ，屏上的P 点到两缝S 1和S 2的距离相等，如果把P 处的亮条纹记作第0号亮条纹，由P 向上数，与0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹，与1号亮条纹相邻的亮条纹为2号亮条纹，则P 1处的亮条纹恰好是10号亮条纹．设直线S 1P 1的长度为r 1，S 2P 1的长度为r 2，则r 2－r 1等于( )A ．9.5λB ．10λC ．10.5λD ．20λ解析：选B.由题设可知，从中央亮条纹P 算起，P 1点处是第10号亮条纹的位置，表明缝S 1、S 2到P 1处的距离差r 2－r 1为波长的整数倍，且刚好是10个波长，所以选项B 正确．9．(2013·忻州一中高二检测)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6μm ，若分别用频率为f 1＝5.0×1014 Hz 和f 2＝7.5×1014 Hz 的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是( )A ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现明条纹B ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现暗条纹C ．单色光f 1照射时出现明条纹，单色光f 2照射时出现暗条纹D ．单色光f 1照射时出现暗条纹，单色光f 2照射时出现明条纹解析：选C.λ1＝cf 1＝0.6×10－6 m ，λ2＝c f 2＝0.4×10－6m ．单色光f 1照射时，Δs ＝0.6μm ＝λ1，是明条纹；单色光f 2照射时，Δs ＝0.6 μm ＝32λ2，是暗条纹． ☆10.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，P 点上方的P 1点出现第一级亮纹中心(即P 1到S 1、S 2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm 的紫色光源照射单缝，则( )A ．P 和P 1仍为亮条纹B ．P 为亮条纹，P 1为暗条纹C ．P 为暗条纹，P 1为亮条纹D ．P 、P 1均为暗条纹解析：选B.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，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 点都是中央亮条纹的中心．而P 1点到S 1、S 2的光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 ＝32λ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点时就相互减弱．因此，出现暗条纹．综上所述，选项B 正确．二、非选择题11．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 间有几条暗纹、几条亮纹？(不含O 、P 两点处)解析：单色光的波长λ＝c f ＝3×1086×1014 m ＝5×10－7 m ，路程差为3×10－6 m ，Δr λ2＝3×10－652×10－7＝12，即路程差是半波长的偶数倍，P 点出现亮纹，而O 点处为中央亮纹，所以，在PO 间有5条亮纹，6条暗纹．答案：亮条纹 6条暗纹，5条亮纹☆12.如图所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1和S 2距离之差为2.1×10－6 m ，现分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点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°.解析：(1)设光在空气中的波长为λ，由于在介质中传播时频率不变，所以由n 1＝λ1λ2得；λ1＝n 1λ2＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m ．由光的路程差Δs ＝2.1 μm ＝2.1×10－6 m 得：N 1＝ΔS λ1＝2.1×10－66×10－7＝3.5.由此可知，从S 1、S 2到P 点的光程差是半波长的奇数倍．故当A 光作光源时，P 点处为暗条纹． (2)根据临界角与折射率的关系，sin C ＝1n ，所以n 2＝1sin 37°＝53，所以B 光在空气中的波长为λ3＝n 2λ2介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7 m ．由光的路程差和波长的关系：N 2＝Δs λ3＝2.1×10－65.25×10－7＝4.由此可知，当B 光作光源时，P 点处为亮条纹． 答案：(1)暗条纹 (2)亮条纹。

2.在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一 般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝 获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验 时，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，且中央亮纹P的位置不变 C.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置向上移 D.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移
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 ( )
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】选A、B。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，选项A正确， C错误；波长越长，条纹间距越宽，所以红光的第一条 亮条纹在P点上方，蓝光的第一条亮条纹在P点下方， 选项B正确，D错误。
3.双缝屏的作用:平行光照射到单缝S上，又照射到双 缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情 况完全一致的相干光。
4.产生亮、暗条纹的条件:频率相同的两列波在同一点 引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个 振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处 振动步调总是相反。具体产生亮、暗条纹的条件为
【解析】选D。双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹， 所有条纹宽度相同且等间距，故A、C是红光、蓝光各 自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样；单缝衍 射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗， 而波长越长，中央亮条纹越粗，故B、D是衍射图样， 紫光波长较短，则中央亮条纹较细，故B是紫光的衍射 条纹，D是黄光的衍射条纹。故选D。
2
【解析】选B、D。在双缝干涉实验中，当某处距双缝

A．一定含瓦斯 C．不一定含瓦斯
B．一定不含瓦斯 D．无法判断
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．
B．示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝 、 ，由 和 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
，两光源 、 的振动情况恰好相反，光屏上的 点到 与到 的路程差为
，如图所示，则：
人教版 选修3-4 高二（下 ）第十三章 3.光的干涉 课后作业
① 点是明条纹还是暗条纹？ ②设 为到 、 路程相等的点，则 间还有几条明纹，几条暗纹？（不包括 、 两处的条纹）
9. （1）（多选）用波长为 的单色光照射单缝 ，经过双缝 、 在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中 、 、 、 、 为相邻亮纹 的位置， 为中央亮条纹，则（ ）
三、实验题
7. 某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，已知单缝片与双缝片间的距离为d1，双缝间距离为d2，双缝片到毛玻璃屏间距离为L，实验时先移 动测量头上的手轮，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（如图1所示），记下游标卡尺的读数xA= mm（如图3所示）；然后转动手 轮，把分划线向右边移动，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（如图2所示），记下此时游标卡尺的示数（如图4所示）xB= mm。计 算实验中红光波长的表达式为λ= （用字母d1或d2及L、xA、xB表示）。
③几位同学实验时，有的用距离为
的双缝，有的用距离为
的双缝；同时他们还分别用红、紫两种不同颜色的滤光片遮住光源进行
了观察，如图选自他们的观察记录，其中正确反映实验结果的是______。（已知红光波长大于紫光的波长）

第十三章《光》章末复习•练案•A组1.关于光的干涉，下列说法屮正确的是（）A.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的B.在双缝干涉现象里，中央形成的是暗条纹C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉现象D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定2.下列关于“杨氏双缝干涉实验”的说法中，正确的是（）A.单缝的作用是获得两个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.照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽3.在单色光的双缝干涉实验屮（）A.两束光波峰和波谷重叠处出现亮条纹，半个周期后变为暗条纹B.两朿光波谷和波谷重叠处出现暗条纹，半个周期后变为亮条纹C.从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍处，出现亮条纹D.从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍处，出现暗条纹4.关于光的干涉现彖，下列说法正确的是（）A.在双缝干涉现彖里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的B.在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽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5.关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是（）A.用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹B.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C.用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离Z差一定为该单色光波长的奇数倍D.用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍6.由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为（）A.白光是由很多不同波长的光组成的B.两个波源发出的光，其强度不相同C.不同波长的光的速度不同D.这两个光源是彼此独立的，不是相干光源7.取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现彖, 有关这一现象的叙述正确的是（）A.这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果B.这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光相干涉的结果C.这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果D.这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果8.如图16—1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。