高中物理人教版4第十三章光-參賽作品

1．關(guān)于用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以下說(shuō)法正確的是()A．入射光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋間距越大B．入射光頻率越高，干涉條紋間距越大C．把入射光由綠光變成紫光，干涉條紋間距變小D．把入射光由綠光變成紅光，干涉條紋間距變小解析：由相鄰明紋或暗紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ知，入射光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，干涉條紋間距越大，弄清紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫波長(zhǎng)大小關(guān)系，故選A、C.答案：AC2．從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們?cè)谀骋粎^(qū)域疊加后看不到干涉圖樣，這是因?yàn)?)A．手電筒射出的光不是單色光B．干涉圖樣太細(xì)小，看不清楚C．周?chē)h(huán)境的光太強(qiáng)D．這兩束光為非相干光源解析：本題雖然強(qiáng)調(diào)兩只相同的手電筒，但它們發(fā)出的光仍然頻率不同．不滿足干涉產(chǎn)生的條件，看不到干涉圖樣，所以選項(xiàng)D正確，A、B、C都是錯(cuò)誤的．答案：D3．光通過(guò)雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若用紅色和綠色玻璃板分別擋住雙狹縫，則屏上將出現(xiàn)()A．黃色的干涉條紋 B．紅綠相間的條紋C．黑白相間的條紋 D．無(wú)干涉條紋解析：有色玻璃只允許同色光通過(guò)，紅光和綠光的頻率不同，根據(jù)干涉的條件，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．所以選項(xiàng)D正確．答案：D4．用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)()A．屏上到雙縫的路(光)程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)明條紋B．屏上到雙縫的路(光)程差等于半波長(zhǎng)整數(shù)倍處，可能是明條紋，也可能是暗條紋C．屏上的明條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方D．屏上的明條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方解析：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中屏上到雙縫的路(光)程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)明條紋，則可能是兩列光波的波峰與波峰或波谷與波谷相遇的地方，A正確，C錯(cuò)誤．屏上到雙縫的路(光)程差等于半波長(zhǎng)整數(shù)倍處，可能是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍(暗條紋)，也可能是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍(明條紋)，B正確．兩列光波的波峰與波谷相遇的地方，應(yīng)是暗條紋，D錯(cuò)誤．答案：AB5．如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng)，則()A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置略向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置略向下移解析：本實(shí)驗(yàn)中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移動(dòng)S后，沒(méi)有改變傳到雙縫的光的頻率，由S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏上P點(diǎn)下方某點(diǎn)的光程差為零，故中央亮紋下移．答案：D6．某同學(xué)利用如圖所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，C為光屏，當(dāng)他讓一束陽(yáng)光照射A時(shí)，屏C上并沒(méi)有出現(xiàn)干涉條紋，他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑，分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能是()A．單縫S太窄 B．單縫S太寬C．S到S1和S2距離不等 D．陽(yáng)光不能作為光源解析：雙縫干涉中單縫的作用是獲得線光源，而線光源可以看作是由許多個(gè)點(diǎn)光源沿一條線排列組成的，這里觀察不到光的干涉現(xiàn)象是因?yàn)閱慰p太寬，得不到線光源．答案：B7．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(n為自然數(shù)，λ為光波波長(zhǎng))()A．在距雙縫的光程差相等的點(diǎn)形成暗條紋B．在距雙縫的光程差為nλ的點(diǎn)形成明條紋C．在距雙縫的光程差為neq\f(λ,2)的點(diǎn)形成明條紋D．在距雙縫的光程差為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,2)))λ的點(diǎn)形成暗條紋解析：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某處距雙縫距離之差Δδ為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即Δδ＝nλ，n＝0,1,2,3，…這點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，該處出現(xiàn)明條紋；當(dāng)距離之差Δδ為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，即Δδ＝(2n＋1)eq\f(λ,2)，n＝0,1,2,3，…這點(diǎn)為減弱點(diǎn)，該處出現(xiàn)暗條紋．答案：BD8．如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，其中甲圖是用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上觀察到的條紋情況，a為中央明條紋；乙圖為換用另一顏色的單色光實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的條紋情況，b為此時(shí)中央明條紋．下列說(shuō)法正確的是()A．乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較長(zhǎng)C．乙圖可能是用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長(zhǎng)較短D．乙圖可能是用紅光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長(zhǎng)較短解析：本題主要考查讀圖能力，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰兩條明(或暗)條紋之間的距離Δx與哪些因素有關(guān)等知識(shí)．如圖可知，乙圖中干涉條紋相鄰兩條明(或暗)條紋的間距大于甲圖中的相鄰兩條明(或暗)條紋的間距．而在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰兩條明(或暗)條紋的間距Δx＝eq\f(L,d)λ，在實(shí)驗(yàn)的其他條件不變時(shí)，Δx與λ成正比，即相鄰兩條明(或暗)條紋的間距與光波的波長(zhǎng)成正比．我們知道比綠光波長(zhǎng)長(zhǎng)的單色光有紅光、橙光、黃光，而比綠光波長(zhǎng)短的單色光有藍(lán)光、靛光、紫光．既然甲圖是用綠光實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的干涉條紋，所以乙圖就可能是用紅光或橙光或黃光實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的干涉條紋．所以，本題的正確選項(xiàng)是A項(xiàng)．答案：A9．線光源a發(fā)出的光波長(zhǎng)為480nm，線光源b發(fā)出的光波長(zhǎng)為672nm，則()A．用a做雙縫實(shí)驗(yàn)，屏上與雙縫路程差x1＝μm的P處將出現(xiàn)暗紋B．用b做雙縫實(shí)驗(yàn)，P處將出現(xiàn)亮紋C．用a做雙縫實(shí)驗(yàn)，屏上與雙縫路程差x2＝μm的Q處將出現(xiàn)亮紋D．用b做雙縫實(shí)驗(yàn)，屏上與雙縫路程差x3＝μm的M處將出現(xiàn)亮紋解析：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上到雙縫的路程之差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍(或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍)的地方，兩束光同相到達(dá)，振動(dòng)加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋；屏上到雙縫的路程之差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的地方，兩束光反相到達(dá)，振動(dòng)減弱，出現(xiàn)暗紋．題中兩光源發(fā)出的光的半波長(zhǎng)分別為eq\f(1,2)λ1＝eq\f(1,2)×480×10－9m＝×10－7meq\f(1,2)λ2＝eq\f(1,2)×672×10－9m＝×10－7m因?yàn)镻、Q、M三處到雙縫的路程差可表示為x1＝×10－6m＝7eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)λ1))x2＝×10－6m＝6eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)λ1))x3＝×10－6m＝5eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)λ2))可見(jiàn)，用a、b兩光源做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏上P處到雙縫的路程差都等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，兩束光相位相反，均為暗紋，判斷A正確，B錯(cuò)；用a做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏上Q處到雙縫的路程差恰等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，Q處應(yīng)為亮紋，C正確；用b做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏上M處到雙縫的路程差恰等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，D不正確．答案：AC10.如圖所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差(r1－r2)應(yīng)為()\f(c,2f) \f(3c,2f)\f(3c,f) \f(5c,2f)解析：出現(xiàn)暗條紋，說(shuō)明S1、S2到P點(diǎn)距離之差為eq\f(λ,2)×(2n－1)＝eq\f(5,2)λ，而λ＝eq\f(c,f)，所以r1－r2＝eq\f(5,2)λ＝eq\f(5c,2f)，因而D是正確的．答案：D11．激光散斑測(cè)速是一種嶄新的測(cè)速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理．二次曝光照相所獲得的“散斑對(duì)”相當(dāng)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的雙縫，待測(cè)物體的速度v與二次曝光時(shí)間間隔Δt的乘積等于雙縫間距．實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得二次曝光時(shí)間隔Δt、雙縫到屏之距離L以及相鄰兩條明紋間距Δx.若所用激光波長(zhǎng)為λ，試由以上物理量得出該實(shí)驗(yàn)所確定的物體運(yùn)動(dòng)速度的表達(dá)式．解析：設(shè)雙縫間距為d，依題意有d＝v·Δt.相鄰兩條明紋間的間距Δx＝eq\f(L,d)λ.由以上兩式得物體運(yùn)動(dòng)速度v＝eq\f(Lλ,ΔxΔt).答案：eq\f(Lλ,ΔxΔt)12．(1)若屏上的P點(diǎn)到雙縫的距離差為×10－6m，用A光(在折射率n＝的介質(zhì)中的波長(zhǎng)為4×10－7m)照射雙縫，P(2)若屏上P點(diǎn)到雙縫的距離差為×10－6m，用B光(在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為×10－7m，當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，入射角θ2＝37°時(shí)，折射角θ1＝90°)照射雙縫解析：(1)設(shè)A光在空氣中波長(zhǎng)為λ介，在介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ介，由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(fλ1,fλ介)＝eq\f(λ1,λ介)得λ1＝nλ介＝×4×10－7m＝6×10光程差Δr＝×10－6所以N1＝eq\f