光的干涉练习题及复习资料
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光的干涉一、填空题1.可见光在谱中只占很小的一部分,其波长范围约是nm。
2.光的相干条件为、和。
3.振幅分别为A1和A2的两相干光同时传播到P点,两振动的相位差为Δφ。
则P点的光强I=__________________。
4.强度分别为I1和I2的两相干光波迭加后的最大光强I max=_____________。
5.强度分别为I1和I2的两相干光波迭加后的最小光强I max=_____________。
6.振幅分别为A1和A2的两相干光波迭加后的最大光强I max=_____________。
7.振幅分别为A1和A2的两相干光波迭加后的最小光强I max=_____________。
8.两束相干光迭加时,光程差为λ时,相位差Δφ=__________。
9.两相干光波在考察点产生相消干涉的条件是光程差为半波长的_______倍,相位差为π的_________倍。
10.两相干光波在考察点产生相长干涉的条件是光程差为半波长的_______倍,相位差为π的_________倍。
11.两相干光的振幅分别为A1和A2,则干涉条纹的可见度V=____________。
12.两相干光的振幅分别为I1和I2,则干涉条纹的可见度V=____________。
13.两相干光的振幅分别为A1和A2,当它们的振幅都增大一倍时,干涉条纹的可见度为_____________。
14.两相干光的强度分别为I1和I2,当它们的强度都增大一倍时,干涉条纹的可见度_____________。
15.振幅比为1/2的相干光波,它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。
16.光强比为1/2的相干光波,它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。
17.在杨氏双缝干涉实验中,缝距为d,缝屏距为D,屏上任意一点P到屏中心P0点的距离为y,则从双缝所发光波到达P点的光程差为___________。
18.在杨氏双缝干涉实验中,缝距为d,缝屏距为D,波长为λ,屏上任意一点P到屏中心P0点的距离为y,则从双缝所发光波到达p点的相位差为_______________。
光的干涉和干涉级练习题一、选择题1. 下列哪项不是干涉实验的条件?A. 光波的相干性B. 光源的单色性C. 光源的亮度D. 干涉级之间的间距2. 在双缝干涉实验中,当两缝间距增大时,干涉条纹的条纹间距会________。
A. 变宽B. 变窄C. 不变D. 无法确定3. 干涉仪中的反射镜和透射板都属于什么类型的干涉?A. 纵向干涉B. 横向干涉C. 空间干涉D. 衍射干涉4. 干涉现象的解释基于光波是_________的。
A. 粒子B. 波动C. 粒子和波动双重性D. 无法确定5. 干涉级的间距越大,干涉条纹的条纹间距_______。
A. 变大B. 变小C. 不变D. 无法确定二、判断题1. 惠更斯原理解释了干涉现象的成因。
( )2. 拉曼散射是一种波的干涉现象。
( )3. 干涉级之间的相位差越大,干涉现象越明显。
( )4. 光的干涉只能在空气或真空中发生,无法在其他介质中观察到。
( )5. 干涉实验可以用来测量光波的频率。
( )三、计算题1. 两束干涉光的光程差为1000 nm,且相位差为π/3,求干涉条纹的位移。
2. 双缝干涉实验中,两缝之间的间距为0.1 mm,两个缝的宽度均为0.01 mm。
入射单色光波的波长为600 nm,求条纹间距。
3. 在Michelson干涉仪中,反射镜到半透镜的距离为2 m,半透镜到屏幕的距离为1 m。
若半透镜的折射率为1.5,求两条干涉线相交的位置与光路差。
四、应用题1. 简述Michelson干涉仪的原理和用途。
2. 干涉实验中,如果用绿光替代红光进行观察,干涉条纹的条纹间距会发生怎样的变化?3. 已知两束干涉光的波长分别为500 nm和600 nm,两束光的相干长度分别为2 mm和3 mm,求干涉级的间距。
根据以上练习题进行实践与思考,相信在光的干涉和干涉级的概念和计算方法上有了更深入的认识和了解。
希望通过这些练习题的学习,能够对光的干涉现象有更加深入的理解和应用。
高中物理双缝干涉练习题及讲解## 高中物理双缝干涉练习题及讲解### 练习题一:波长计算题目:一束光通过双缝装置后,在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
如果相邻两条亮条纹之间的距离为1.2mm,双缝间距为0.5mm,屏幕与双缝之间的距离为1.5m,求光的波长。
解答:1. 根据双缝干涉条纹间距公式:\[ \Delta x = \frac{\lambda D}{d} \]其中,\(\Delta x\) 是相邻亮条纹间距,\(\lambda\) 是光的波长,\(D\) 是屏幕与双缝之间的距离,\(d\) 是双缝间距。
2. 将题目中给定的数据代入公式:\[ 1.2 \times 10^{-3} =\frac{\lambda \times 1.5}{0.5 \times 10^{-3}} \]3. 解得:\[ \lambda = 8 \times 10^{-7} \text{m} \]### 练习题二:干涉条纹位置题目:在双缝干涉实验中,若将屏幕向双缝装置靠近0.2m,求第10条亮条纹相对于原来位置的变化。
解答:1. 根据双缝干涉条纹位置公式:\[ y = \frac{n\lambda D}{d} \]其中,\(y\) 是亮条纹到中心亮条纹的距离,\(n\) 是条纹的级数,\(\lambda\) 是光的波长,\(D\) 是屏幕与双缝之间的距离,\(d\)是双缝间距。
2. 原来第10条亮条纹的位置:\[ y_1 = \frac{10 \times 8 \times 10^{-7} \times 1.5}{0.5 \times 10^{-3}} \]3. 屏幕靠近后第10条亮条纹的位置:\[ y_2 = \frac{10 \times 8\times 10^{-7} \times (1.5 - 0.2)}{0.5 \times 10^{-3}} \]4. 位置变化:\[ \Delta y = y_1 - y_2 \]### 练习题三:双缝干涉实验的改进题目:在双缝干涉实验中,若将双缝间距增加到1mm,求屏幕上相邻亮条纹间距的变化。
光的干涉、衍射1.如图所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝S 从双缝S 1、S 2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 的位置略向上移D .仍可产生干涉条纹,中央亮纹P 的位置略向下移2.如图所示是双缝干涉的实验装置,其光屏上P 处发现明条纹,则双缝到光屏上P点的距离之差为( ) A .光波的半波长的奇数倍 B .光波的波长的奇数倍C .光波的半波长的偶数倍D .光波的波长的偶数倍3.在双缝干涉实验中,光屏上P 点到双缝S 1、S 2的距离之差δ1=0.75 μm,光屏上Q 点到双缝S 1、S 2的距离之差为δ2=1.5 μm.如果用频率为f =6.0×1014 Hz 的黄光照射双缝,则( )A .P 点出现亮条纹,Q 点出现暗条纹B .Q 点出现亮条纹,P 点出现暗条纹C .两点均出现暗条纹D .两点均出现亮条纹4.在双缝干涉实验中,以下说法正确的是( )A .狭缝屏的作用是使入射光线到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况完全相同的光源B .若入射光是白光,像屏上产生的条纹是黑白相间的干涉条纹C .像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍,该点处一定是亮条纹D .双缝干涉图样中,亮条纹之间距离相等,暗条纹之间距离不相等5.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.试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 .阳光不能做光源6.以下光源可作为相干光源的是( ) A .两个相同亮度的烛焰 B .两个相同规格的灯泡C .双丝灯泡D .出自一个单色光源的一束光所分成的两列光7.光通过双缝后在屏上产生彩色条纹,若用红色和绿色玻璃分别挡住双缝,则屏上将出现( )A .黄色的干涉条纹B .红绿相间的条纹C .黑白相间条纹D .无干涉条纹8.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 .两个光源发出光的频率不同B .两个光源发出光的强度不同C .两个光源的光速不同D .这两个光源是彼此独立的,不是相干光源9.用白光做双缝干涉实验时,得到彩色的干涉条纹,下列说法正确的是( )A .干涉图样的中央亮条纹是白色的B .在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是红色条纹C .在靠近中央亮条纹两侧最先出现的是紫色条纹D .在靠近中央亮条纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关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 、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11.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处,这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线,以λ表示此红外线的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为( ) A .18λ B .14λ C .12λ D .λ 12.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13.如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单色光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环.以下说法正确的是( )A .干涉现象是凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C.干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D.若将该装置放到真空中观察,就无法看到牛顿环14.劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示,将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示,干涉条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻明条纹和暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹()A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失15.如图所示为单色光源发出的光经一狭缝,照射到光屏上.可观察到的图象是()16.在用游标卡尺观察光的衍射现象时,当游标卡尺两测脚间狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.8mm的过程中,通过狭缝观察一线状光源的情况是()A.衍射现象逐渐不明显,最后看不到明显的衍射现象了 B.衍射现象越来越明显C.衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变小 D.衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变大17.下列说法不正确的是( ) A.增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的四分之一B.光的色散现象表明了同一介质对不同色光的折射率不同,各色光在同一介质中的光速也不同C.用单色光做双缝干涉实验相邻条纹之间的距离不相等 D.光的衍射为光的波动提供了有力的证据18.一个不透光的薄板上有两条平行的窄缝,有一频率单一的红光通过两窄缝在与薄板平行的屏上呈现明暗相间的间隔均匀的红色条纹,若将其中一窄缝挡住让另一缝通过红光,则在屏上可观察到()A.明暗与原来相同,间隔均匀的红色条纹 B.明暗与原来不相同,间隔不均匀的红色条纹C.一条红色的条纹 D.既无条纹,也不是一片红光,而是光源的像19. 用单色光通过小圆盘和小圆孔做衍射实验时,在光屏上得到衍射图形,它们的特征是()A.用小圆盘时中央是暗的,用小圆孔时中央是亮的 B.中央均为亮点的同心圆形条纹C.中央均为暗点的同心圆形条纹 D.用小圆盘时中央是亮的,用小圆孔时中央是暗的20.在用单色平行光照射单缝以观察衍射现象时,下面说法正确的是()A.缝越窄,衍射现象越明显 B.缝越宽,衍射现象越明显C.照射光的波长越短,衍射现象越明显 D.照射光的波长越长,衍射现象越明显21.在白炽灯的照射下,能从捏紧的两块玻璃板的表面看到彩色条纹;通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯,也会看到彩色条纹.这两种现象 ( )A.都是光的衍射现象 B.前者是光的色散现象,后者是光的衍射现象C.前者是光的干涉现象,后者是光的衍射现象D.都是光的波动性的表现22.用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.25mm,双缝到毛玻璃屏间距离L的大小由下图中毫米刻度尺读出(如戊图所示),实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如丙图所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如丁图所示),由以上测量数据可求该单色光的波长。
光的干涉一、填空题1.可见光在谱中只占很小的一部分,其波长范围约是nm。
2.光的相干条件为、和。
3.振幅分别为A1和A2的两相干光同时传播到P点,两振动的相位差为Δφ。
则P点的光强I=__________________。
4.强度分别为I1和I2的两相干光波迭加后的最大光强I max=_____________。
5.强度分别为I1和I2的两相干光波迭加后的最小光强I max=_____________。
6.振幅分别为A1和A2的两相干光波迭加后的最大光强I max=_____________。
7.振幅分别为A1和A2的两相干光波迭加后的最小光强I max=_____________。
8.两束相干光迭加时,光程差为λ时,相位差Δφ=__________。
9.两相干光波在考察点产生相消干涉的条件是光程差为半波长的_______倍,相位差为π的_________倍。
10.两相干光波在考察点产生相长干涉的条件是光程差为半波长的_______倍,相位差为π的_________倍。
11.两相干光的振幅分别为A1和A2,则干涉条纹的可见度V=____________。
12.两相干光的振幅分别为I1和I2,则干涉条纹的可见度V=____________。
13.两相干光的振幅分别为A1和A2,当它们的振幅都增大一倍时,干涉条纹的可见度为_____________。
14.两相干光的强度分别为I1和I2,当它们的强度都增大一倍时,干涉条纹的可见度_____________。
15.振幅比为1/2的相干光波,它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。
16.光强比为1/2的相干光波,它们所产生的干涉条纹的可见度V=______________。
17.在杨氏双缝干涉实验中,缝距为d,缝屏距为D,屏上任意一点P到屏中心P0点的距离为y,则从双缝所发光波到达P点的光程差为___________。
18.在杨氏双缝干涉实验中,缝距为d,缝屏距为D,波长为λ,屏上任意一点P到屏中心P0点的距离为y,则从双缝所发光波到达p点的相位差为_______________。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—光的干涉、衍射和偏振1.下列有关光学现象说法中正确的是()A.甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光线会聚而形成的B.乙中将双缝干涉实验中的双缝间距调小,则干涉条纹间距变小C.丙中用加有偏振滤光片的相机拍照,可以拍摄清楚汽车内部的情景D.丁中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象2.(2019·北京卷·14)利用图示的装置(示意图),观察光的干涉、衍射现象,在光屏上得到如图中甲和乙两种图样.下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A.甲对应单缝,乙对应双缝B.甲对应双缝,乙对应单缝C.都是单缝,甲对应的缝宽较大D.都是双缝,甲对应的双缝间距较大3.(多选)(2023·河北张家口市模拟)通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象.从光源发出的光经过一缝板,在缝板后有一装有感光元件的光屏,通过信号转换,可在电脑上看到屏上的光强分布情况.图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况.下列有关A、B两种色光的说法正确的有()A.光通过的可能是缝板上的单缝B.A光的波长比B光的波长长C.A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度D.A光比B光更容易发生明显的衍射现象4.(2023·江苏海安市检测)如图所示,a、b两束不同单色光相互平行,从平行玻璃砖PQ表面入射,从MN面出射时变为一束光c,则下列说法正确的是()A.a、b中有一束光在MN面发生了全发射B.在玻璃中a光传播速度大于b光的传播速度C.在同一个双缝干涉装置中,a光干涉条纹间距较大D.减小玻璃砖的厚度,光从MN面出射时变为两束平行光5.(2023·浙江绍兴市模拟)如图所示,把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置(上表面为圆形平面,纵截面为等腰三角形)紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖,它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜.现用红色光垂直于上表面照射,从装置的正上方向下观察,可以看到()A.一系列不等间距的三角形条纹B.一系列明暗相间的等间距圆形条纹C.若将红光换成白光,则看到黑白相间的条纹D.若将红光换成紫光,则看到的亮条纹数将变少6.(2021·湖北卷·5)如图所示,由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光,经半反半透镜后分成透射光和反射光.透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹.O是两单色光中央亮条纹的中心位置,P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置.反射光入射到三棱镜一侧面上,从另一侧面M和N位置出射,则()A.λ1<λ2,M是波长为λ1的光出射位置B.λ1<λ2,N是波长为λ1的光出射位置C.λ1>λ2,M是波长为λ1的光出射位置D.λ1>λ2,N是波长为λ1的光出射位置7.(多选)(2022·山东卷·10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象,狭缝S1、S2的宽度可调,狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射狭缝,实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样.下列描述正确的是()A.图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,也发生了衍射B.遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,其他条件不变,图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时,增加L,其他条件不变,图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时,若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍,P点处一定是暗条纹8.(2023·辽宁省模拟)随着科技的发展,夜视技术越来越成熟.一切物体都可以产生红外线,即使在漆黑的夜里“红外监控”“红外摄影”也能将目标观察得清清楚楚.为了使图像清晰,通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜,下列说法正确的是()A.镀膜的目的是尽可能让入射的红外线反射B.镀膜的目的是尽可能让入射的所有光均能透射C.镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的四分之一D.镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的二分之一9.(2023·福建龙岩市质检)如图所示,把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上,一端用薄片垫起,将红单色光从上方射入,这时可以看到明暗相间的条纹,下列关于这些条纹的说法中正确的是()A.条纹方向与AB边平行B.条纹间距不是均匀的,越靠近BC边条纹间距越大C.减小薄片的厚度,条纹间距变小D.将红单色光换为蓝单色光照射,则条纹间距变小10.(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜,观察到如图所示明暗相间的干涉条纹.下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像,可能正确的是()11.单缝衍射实验中所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系,和双缝干涉实验中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系相同.利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数,线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量.如图是实验的示意图,挡光片A固定,挡光片B放置在待测金属棒上端,A、B间形成平直的狭缝,激光通过狭缝,在光屏上形成衍射图样.温度升高,金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化,衍射图样也随之发生变化.在激光波长已知的情况下,通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度,可算出狭缝宽度及变化,进而计算出金属的线膨胀系数.下列说法正确的是()A.使用激光波长越短,其他实验条件不变,中央亮条纹越宽B.相同实验条件下,金属的膨胀量越大,中央亮条纹越窄C.相同实验条件下,中央亮条纹宽度变化越大,说明金属膨胀量越大D.狭缝到光屏距离越大,其他实验条件相同,测得金属的线膨胀系数越大12.某一质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率.方法是将待测矿泉水填充到特制容器中,放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空),如图所示,特制容器未画出,通过对比填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率.单缝S0、双缝中点O、屏上的P0点均位于双缝S1和S2的中垂线上,屏上P点处是P0上方的第3条亮条纹(不包括P0点处的亮条纹)的中心.已知入射光在真空中的波长为λ,真空中的光速为c,双缝S1与S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为L,则下列说法正确的是()A .来自双缝S 1和S 2的光传播到P 点处的时间差为3λcB .x 2>x 1C .该矿泉水的折射率为x 1x 2D .仅将单缝S 0向左(保持S 0在双缝的中垂线上)移动的过程中,P 点处能观察到暗条纹1.C 2.A 3.BCD 4.D5.B [由于截面是等腰三角形,从圆心向外,经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同,根据光的干涉原理,从装置的正上方向下观察,可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹,A 错误,B 正确;若将红光换成白光,则看到明暗相间的彩色条纹,C 错误;由于红光的波长比紫光的长,若将红光换成紫光,则条纹间距减小,看到的亮条纹数将增多,D 错误.]6.D [由双缝干涉条纹间距公式Δx =λl d可知,当两种色光通过同一双缝干涉装置时,波长越长相邻两亮条纹间距越宽,由屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2,反射光经过三棱镜后分成两束色光,由题图可知从N 位置出射的光的折射角大,又由折射定律可知,入射角相同时,折射率越小的色光折射角越大,由于λ1>λ2,则n 1<n 2,所以N 是波长为λ1的光出射位置,故D 正确,A 、B 、C 错误.]7.ACD [题图乙中间部分为等间距条纹,所以题图乙是光的双缝干涉图样,当光通过狭缝时,同时也发生衍射,故A 正确;狭缝越小,衍射范围越大,衍射条纹越宽,遮住一条狭缝,另一狭缝宽度增大,则衍射现象减弱,题图丙中亮条纹宽度减小,故B 错误;根据条纹间距公式有Δx =L dλ,则照射两条狭缝时,增加L ,其他条件不变,题图乙中相邻暗条纹的中心间距增大,故C 正确;照射两条狭缝时,若光从狭缝S 1、S 2到屏上P 点的路程差为半波长的奇数倍,P 点处一定是暗条纹,故D 正确.]8.C [镀膜的目的是尽可能让红外线能够透射,而让红外线之外的光反射,从而使红外线图像更加清晰,故A 、B 错误;当红外线在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉减弱时,反射光最弱,透射光最强,根据干涉相消的规律可知,此时红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍,而为了尽可能增加光的透射程度,镀膜的厚度应该取最薄的值,即红外线在薄膜中波长的四分之一,故C 正确,D 错误.]9.D [薄膜干涉的光程差Δs =2d (d 为薄膜厚度),厚度相同处产生的条纹明暗情况相同,因此条纹应与BC 边平行,故A 错误;因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化,因此条纹是等间距的,故B 错误;减小薄片厚度,条纹间距将增大,故C 错误;将红光换成蓝光照射,入射光波长减小,条纹间距将减小,故D 正确.]10.D11.C[对比双缝干涉相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系公式Δx=ldλ可得单缝衍射中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系为Δx2=ldλ,激光波长变短,其他条件不变,则中央亮条纹变窄,A错误;相同实验条件下,金属的膨胀量越大,则单缝距离d越小,中央亮条纹越宽,B错误;相同实验条件下,中央亮条纹宽度变化越大,说明单缝的距离d变化大,即金属膨胀量越大,C正确;金属的线膨胀系数属于金属的特有属性,与实验装置无关,D错误.]12.C[第三条亮条纹对应路程差s=3λ,但光在介质中的传播速度小于c,故A错误;由Δx=Ldλ,n=cv=λλ0可知(λ0为光在矿泉水中的波长),光在矿泉水中的波长小于真空中的波长,所以x2<x1,故B错误;由n=cv=λλ0,x1=Ldλ,x2=Ldλ0,得n=x1x2,故C正确;由Δx=Ldλ可知,向左移动S0对观察结果没有影响,故D错误.]。
光的干涉习题班级姓名学号成绩一、选择题1、如图1,用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置,若将一折射率为n、劈角为α的透明劈尖b插入光线2中,则当劈尖b缓慢上移动时(只遮住S2),屏C上的干涉条纹【】(A)间隔变大,向下移动;(B)间隔变小,向上移动;(C)间隔不变,向下移动;(D)间隔不变,向上移动。
图1 图2 图3 图42、如图2所示,用单色光λ=600nm做杨氏双缝干涉实验,在光屏P处产生第五级亮纹。
现将折射率n=1.5的玻璃片放在其中一束光线的光路上,此时P处变成中央亮纹的位置,则此玻璃片厚度为【】(A)5.0×10-4cm (B)6.0×10-4cm (C)7.0×10-4cm (D)8.0×10-4cm3、两个直径相差甚微的圆柱夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖,如图3所示。
单色光垂直照射,可看到等厚干涉条纹,如果将两圆柱之间的距离L拉大,则L范围内的干涉条纹【】(A)数目增加,间距不变(B)数目增加,间距变小(C)数目不变,间距变大(D)数目减小,间距变大4、把一平凸透镜放在平玻璃上,构成牛顿环装置.当平凸透镜慢慢地向上平移时,由反射光形成的牛顿环【】(A)向中心收缩,条纹间隔变小(B)向中心收缩,环心呈明暗交替变化(C)向外扩张,环心呈明暗交替变化(D)向外扩张,条纹间隔变大5、如图4所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e,并且n1<n2>n3,1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为【】(A)2πn2e / ( n1λ1) (B)[4πn1e / ( n2λ1)] + π(C)[4πn2e / ( n1λ1) ]+π(D)4πn2e / ( n1λ1)6、在双缝干涉实验中,屏幕E上的P点处是明条纹,若将缝2S盖住,并在1S、2S连线的垂直平分面放一反射镜M,如图所示。
第1页(共16页)2023年高考物理热点复习:光的干涉
衍射和偏振
【2023高考课标解读】
1.理解光的干涉现象,掌握双缝干涉中出现亮暗条纹的条件.
2.理解光的衍射现象,知道发生明显衍射的条件.
3.知道光的偏振现象,了解偏振在日常生活中的应用.
【2023高考热点解读】
一、光的双缝干涉现象
1.产生条件两列光的频率相同,振动方向相同,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉图样.
2.杨氏双缝干涉
(1)原理图如图1
所示
图1
(2)亮、暗条纹的条件.
①单色光:形成明暗相间的条纹,中央为亮条纹.
a .光的路程差Δr =r 2-r 1=kλ(k =0,1,2…),光屏上出现亮条纹.
b .光的路程差Δr =r 2-r 1=(2k +1)λ2
(k =0,1,2…),光屏上出现暗条纹.②白光:光屏上出现彩色条纹,且中央亮条纹是白色(填写颜色).
③条纹间距公式:Δx =l d
λ.二、薄膜干涉现象
1.薄膜干涉现象
如图3
所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形.图3。
高二物理光的干涉练习题干涉是光学中非常重要的现象之一,它在解释许多光的特性和现象时起到了关键作用。
本文将介绍一些高二物理光的干涉练习题,通过这些练习题的解答,我们可以加深对干涉现象的理解并巩固相关知识点。
练习题一:两个相干的点光源S1和S2,间距为d。
它们发出的光波在水平方向传播,经过狭缝后,垂直于狭缝方向的距离为y处,屏上观察到一强度分布为I(y)的干涉条纹。
试问:1. 当狭缝间距d增大时,干涉条纹的间距会如何变化?2. 当光波的波长增大时,干涉条纹的间距会如何变化?3. 如何能够观察到更多的干涉条纹?请给出一种方法。
解答:1. 当狭缝间距d增大时,干涉条纹的间距会变大。
这是因为干涉条纹的间距正比于波长,反比于狭缝间距,即d越大,干涉条纹的间距越大。
2. 当光波的波长增大时,干涉条纹的间距会变大。
这是因为干涉条纹的间距正比于波长,波长越大,干涉条纹的间距越大。
3. 要观察到更多的干涉条纹,可以采用以下方法之一:- 减小狭缝间距d,这样可以增加干涉条纹的间距,使更多的条纹出现在屏幕上。
- 增大波长,即使用具有较大波长的光源。
- 增加观察屏幕到狭缝的距离,这样可以扩大干涉条纹的大小和数量。
练习题二:两束光线自同一点发出,经过两个间距为d的狭缝后,射到屏幕上形成干涉条纹。
其中一束光通过了一块厚度为t的玻璃板,玻璃板的折射率为n。
试问:1. 玻璃板的存在对干涉条纹的间距和亮度有何影响?2. 如果改用具有较大波长的光源,干涉条纹的间距会如何变化?3. 若狭缝间距d固定,玻璃板的厚度t逐渐增大,当t满足一定条件时,观察到的干涉条纹不再改变,此时t满足什么条件?解答:1. 玻璃板的存在会改变干涉条纹的间距和亮度。
光通过玻璃板时会发生折射,而折射会改变波前的相位,从而改变了干涉条纹的间距。
玻璃板的存在还会引起干涉的附加条纹和亮度的衰减。
2. 如果改用具有较大波长的光源,干涉条纹的间距会减小。
这是因为干涉条纹的间距正比于波长的倒数,波长越大,干涉条纹的间距越小。
一、选择题 1、严格地讲,空气折射率大于1,因此在牛顿环实验中,若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时,干涉环将:( ) A.变大; B.缩小; C.不变; D.消失。 【答案】:A 2、在迈克耳逊干涉仪的一条光路中,放入一折射率n,厚度为h的透明介质板,放入后,两光束的光程差改变量为:( ) A.hn)1(2; B.nh2; C.nh; D.hn)1(。 【答案】:A 3、用劈尖干涉检测工件(下板)的表面,当波长为λ的单色光垂直入射时,观察到干涉条纹如图。图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与左边相邻的直线部分的连线相切。由图可见工件表面: ( ) A.一凹陷的槽,深为λ/4; B.有一凹陷的槽,深为λ/2; C.有一凸起的埂,深为λ/4; D.有一凸起的埂,深为λ。 【答案】:B 4、牛顿环实验装置是用一平凸透镜放在一平板玻璃上,接触点为C,中间夹层是空气,用平行单色光从上向下照射,并从下向上观察,看到许多明暗相间的同心圆环,这些圆环的特点是:( ) A.C是明的,圆环是等距离的; B.C是明的,圆环是不等距离的; C.C是暗的,圆环是等距离的; D.C是暗的,圆环是不等距离的。 【答案】:B 5、若将牛顿环玻璃夹层中的空气换成水时,干涉环将: ( ) A.变大; B.缩小; C.不变; D.消失。 【答案】:B 6、若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中,则干涉条纹 ( ) A.中心暗斑变成亮斑; B.变疏; C.变密; D.间距不变。 【答案】:C 7、两个不同的光源发出的两个白光光束,在空间相遇是不会产生干涉图样的,这是由于( ) A.白光是由许多不同波长的光组成;B.两个光束的光强不一样; C.两个光源是独立的不相干光源; D.两个不同光源所发出的光,频率不会恰好相等。 【答案】:C 8、在双缝干涉实验中,若单色光源S到两缝S1、S2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于O处。现将光源S向下移动到S位置,则( ) A.中央明条纹也向下移动,且条纹间距不变; B.中央明条纹向上移动,且条纹间距不变; C.中央明条纹向下移动,且条纹间距增大; D.中央明条纹向上移动,且条纹间距增大。 【答案】:B 9、如图所示,平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置,全部浸入n=1.60的液体中,凸透镜可沿OO移动,用波长=500 nm (1nm=109m) 的单色光垂直入射.从上向下观察,看到中心
是一个暗斑,此时凸透镜顶点距平板玻璃的距离最少是( ) A.156.3 nm; B.148.8 nm;C.78.1 nm; D.74.4 nm。 【答案】:C 10、两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射.若上面的平玻璃以棱边为轴,沿逆时针方向作微小转动,则干涉条纹的 ( ) A.间隔变小,并向棱边方向平移; B.间隔变大,并向远离棱边方向平移; C.间隔不变,向棱边方向平移。 【答案】:A
二、简答题 1、漂浮在水上的油膜在阳光下的为什么呈现色彩?改变角度颜色会发生变化吗?为什么? 【答案】:答:漂浮在水上的油膜在阳光照射下形成薄膜干涉,光程差
)2(0sin222122或innd(1分),不同方向入射的光线,入射角不同,光程差不同(1分);不同波长的光各自形成一套干涉条纹,彼此错开,形成薄层色,因此在阳光下呈现彩色。(2分) 3、简述扩展光源照到平行薄膜上形成干涉花样的特点和随薄膜厚度变化的规律。 【答案】:答:扩展光源照到平行薄膜上形成干涉花样属于等倾干涉,(1分)其形状为:一系列明暗相间的同心圆环,(1分)内疏外密中央阶次最高;(1分)当平行膜的厚度增加时中央不断涌出条纹,当平行膜的厚度减小时,中央条纹不断淹没。(1分) 4、:简述牛顿环形成的干涉花样,反射光和透射光的干涉花样有何区别? 【答案】:答:干涉花样的特点:牛顿环是由于光的等厚干涉形成的,形状为一系列明暗相间的同心圆环,内疏外密中央阶次最低。(2分)若在反射花样中由于附加光程差的存在中心为暗条纹,则在透射花样中由于不存在附加光程差中心为亮条纹,(1分)反射光与透射光的光强之和为入射光强,反射花样与透射花样互补。(1分)
n=1.68 n=1.60 n=1.58 O
O 三、分析题 1、在双缝干涉实验中,在下列情况下,干涉条纹将如何变化?试说明理由。(1) 入射光由红光换为紫光;(2) 屏与双缝的间距D不断增大;(3) 在下面一条缝后放一块云母片。
【答案】:双缝干涉条纹相邻明条纹(或暗条纹)的间距为 dDx (2分) (1) 红光变紫光波长λ减小,其他条件不变时,条纹变窄(或密或向屏中央集中)(3分) (2) D不断增大时,x增大,条纹变稀(或变宽)(3分) (3) 在下面一条缝后放一块云母片,通过它的光线的光程增大(2分),干涉条纹向下平移(2分)。 2、杨氏双缝干涉实验条件作如下变化,干涉条纹将如何变化?试说明理由。(1)加大双缝间距d;(2)把整套装置浸入水中;(3)在两缝后分别放红色和绿色的滤光片。
【答案】:根据:条纹宽度dDx(2分) (1)d变大,其他条件不变,则x变小,所以条纹变窄(或密或向屏中央集中)(2分)。 d增大到一定程度,条纹过于细密而无法分辨,拥挤在一起成为一条明亮带。(2分)
(2)装置没入水中后的条纹宽度为dDnx1,因为1n (2分) 所以x变小,条纹变窄(或密或向屏中央集中)。(2分) (3)使通过两缝的光频率不同,不满足相干条件(2分),干涉条纹消失(2分)。 3、如图所示,A,B两块平板玻璃构成空气劈尖,分析在下列情况中劈尖干涉条纹将如何变化?(1) A沿垂直于B的方向向上平移[见图(a)];(2) A绕棱边逆时针转动[见图(b)]。
【答案】:相邻明纹或暗纹介质膜厚度差nd2(2分),相邻明纹或暗纹间距nl2(2分)。(1)上表面A向上平移时,棱边明暗交替变化,相同厚度的空气薄模向棱边处移动,条纹间距不变。(4分) (2) A绕棱边逆时针转动时,棱边明暗不变,各级条纹向棱边方向移动,条纹变密。(4分) 4、在玻璃(5.1n)上镀上25.1n的介质薄膜,波长 nm500的光从空气中垂直照射到此薄膜上,要使其为高反膜和增透膜求膜的厚度。 【答案】:解:设薄膜厚度为h,则两束反射光的光程差为:2cos2inh(2分)
当jinh2cos2时,反射光光强最大, 此时薄膜为高反膜:(3分)
2cos2injh5.2105272mjnj
mjh7102(2分)
当)21(cos22jinh 时,反射光光强最小,此时薄膜为增透膜(3分) 2cos2)21(injh5105)12(2)21(72mjnj mjh710)12((2分) 5、利用迈克尔逊干涉仪测量光波波长的实验中:(1)画出实验的光路图。(2)试分析当两反射镜垂直和近似垂直时干涉花样的特点,以及当其中一个反射镜移动时花样的变化规律。 【答案】:解:(1)光路图(2分) (2)干涉花样的特点: 两反射镜垂直时,相当于扩展光源照到平行薄膜上形成干涉花样属于等倾干涉。(1分)其形状为:一系列明暗相间的同心圆环,内疏外密中央阶次最高。(2分)若其中一个反射镜移动,当平行膜的厚度增加时中央不断涌出条纹,当平行膜的厚度减小时,中央条纹不断淹没。(2分) 两反射镜近似垂直时,相当于扩展光源照到劈尖薄膜上形成干涉花样属于等厚干涉。(1分)光经过膜形成的干涉花样为:明暗相间的直条纹,条纹等间距,光强分布均匀。(2分)若其中一个反射镜移动,棱边明暗交替变化,相同厚度的空气薄模向棱边处移动,条纹间距不变。(2分) 四、证明题 1、如图为利用劈尖干涉检测微小变化示意图。(1)工件表面纹路是凹的还是凸的?(2)证明凹纹深度2baH。
【答案】:(1)P点Q点在j级条纹上,P点对应空气膜厚度与Q点对应厚度同,因此P点对应的纹路是凹的。(2分)
(2)21jjhh(2分)bbh2sin 又aHsin(2分) 2,2baHaHb(2分) 五、计算题 1、杨氏双缝实验中缝间距cmd02.0、距光屏m2,当nm500的光入射到双缝上时,求二级亮条纹的宽度和位置。
【答案】:解:由亮条纹的位置公式: dDjy (2分)
可得 cmmmmmdDy101.0105102222742(2分) 条纹宽度为 dDycmmmmm5.0005.0105102274(3分) 2、杨氏双缝实验中以波长nm600的单色光入射到双缝上时,在距离双缝cm50的光屏上 测得条纹宽度为mm3.0求:双缝的间距。
【答案】:解:杨氏双缝实验条纹的宽度 dDy=mm3.0(3分)
mmmmmmyDd1001.01061035.074(4分) 3、在洛埃镜实验中,nm500的绿光源S在反射镜左方40cm处,与镜面垂直距离为1mm,镜长40cm,在镜右方40cm处垂直放置观察屏。求:(1)画光路图,求干涉条纹间隔;(2)