課時跟蹤檢測（二十一） 光的干涉

課時跟蹤檢測（二十一）光的干涉eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們在某一區(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因為()A．手電筒射出的光不是單色光B．干涉圖樣太細小看不清楚C．周圍環(huán)境的光太強D．這兩束光為非相干光源解析：選D兩束光的頻率不同，不能滿足干涉產(chǎn)生的條件，即頻率相同的要求，所以看不到干涉圖樣，D正確。2．白光通過雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若在兩個縫上分別安裝紅色和綠色濾光片，則屏上將出現(xiàn)()A．黃色干涉條紋 B．紅、綠相間的條紋C．黑、白相間的條紋 D．無干涉條紋解析：選D在兩縫上分別安裝紅色和綠色濾光片后，到達屏上的兩束光分別是紅光和綠光，由于紅光和綠光頻率不同，不是相干光，不會出現(xiàn)干涉條紋，選項D正確。3.如圖所示，用單色光做雙縫干涉實驗，P處為第二條暗條紋，改用頻率較低的單色光重做上述實驗(其他條件不變)時，則同側(cè)第二條暗條紋的位置()A．仍在P處B．在P點上方C．在P點下方D．要將屏向雙縫方向移近一些才能看到解析：選B由λ＝eq\f(c,f)可知，f變小，λ將變大。若出現(xiàn)第二條暗條紋，則P到雙縫的光程差Δr＝eq\f(3,2)λ，當(dāng)λ變大時，Δr也要變大，故第二條暗條紋的位置向上移，在P點上方，B正確。4.某同學(xué)自己動手利用如圖所示的器材，觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當(dāng)他用一束陽光照射到A上時，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實驗失敗的原因，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．太陽光不能作光源解析：選B本實驗中，單縫S應(yīng)非常窄，才可看作“理想線光源”，也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬，故B正確，A錯誤；S到S1和S2距離不等時，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮條紋，C錯誤；太陽光可以作光源，屏上將出現(xiàn)彩色條紋，D錯誤。5.如圖所示為單色光雙縫干涉實驗?zāi)骋粫r刻的波形，實線表示波峰，虛線表示波谷。在此時刻，介質(zhì)中A點為波峰相疊加點，B點為波谷相疊加點，A、B連線上的C點為某中間狀態(tài)相疊加點。如果把屏分別放在A、B、C三個位置，那么()A．A、B、C三個位置都出現(xiàn)亮條紋B．B位置處出現(xiàn)暗條紋C．C位置出現(xiàn)亮條紋或暗條紋要由其他條件決定D．以上結(jié)論都不對解析：選AA、B、C三點都是振動加強的點，在屏上對應(yīng)出現(xiàn)的都是亮條紋，故A正確，B、C、D錯誤。6.用如圖所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖甲是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是()A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90°C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60°時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30°D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變解析：選D金屬絲圈在豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)時，楔形薄膜形狀和各處厚度幾乎不變。因此，形成的干涉條紋保持原狀態(tài)不變，D正確，A、B、C錯誤。7.(多選)用波長為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)過雙縫M、N在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則()A．O到達a、b的路程差為0B．M、N到達b的路程差為λC．O到達a、c的路程差為4λD．M、N到達e的路程差為2λ解析：選BD振動一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿足Δx＝nλ(n＝0,1,2,3，…)?！奥烦滩睢笔侵笍碾p縫M、N到屏上某點的路程差，與O位置無關(guān)，A、C錯誤；b是n＝1時的第一級亮條紋，e是n＝2時的第二級亮條紋，故B、D正確。8.如圖所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m。則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。現(xiàn)改用波長為6.30×10－7m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。解析：根據(jù)路程差Δx＝S2P－S1P＝7.95×10－7m＝eq\f(λ,2)·3，故路程差為半波長的奇數(shù)倍，故P處為暗條紋。改用波長為6.30×10－7m的激光進行實驗，則波長變長，條紋間距變寬。答案：暗條紋變寬9.如圖所示，在雙縫干涉實驗中，若用λ＝5×10－7m的光照射，屏上O點是中央亮條紋，屏上A點為第二級亮條紋所在處。若換用λ2＝4×10－7m的光照射時，屏上O點處是什么情況？屏上A點處又是什么情況？解析：從雙縫到屏上O點的距離分別相等，無論用何種頻率的光入射，路程差總是0。所以O(shè)點仍然是亮條紋。從雙縫到屏上A點的路程差d＝S2A－S1A，用λ1光入射時為第二級亮條紋，即d＝2λ1，代入數(shù)據(jù)解得d＝10×10－7m，路程差10×10－7m是波長λ2的2.5倍，即為半波長的奇數(shù)倍，A處為暗條紋由于d＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0，±1，±2，…)故10×10－7m＝(2k＋1)eq\f(4×10－7,2)m，即k＝2，當(dāng)k＝0時為第一級暗條紋，所以當(dāng)k＝2時應(yīng)為第三級暗條紋。答案：亮條紋第三級暗條紋eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10．如圖甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖，乙圖為用綠光進行實驗時在屏上觀察到的條紋情況，a為中央條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做實驗時觀察到的條紋情況，a′為中央亮條紋，則以下說法正確的是()A．丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短解析：選A根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點，入射光的波長越長，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大，由本題的條件可確定另一種顏色的單色光比綠光波長長，因此選項B、C、D錯誤，A正確。11.如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，屏上O點到雙縫S1、S2的距離相等。當(dāng)用波長為0.75μm的單色光照射時，P是位于O上方的第二條亮條紋位置，若換用波長為0.6μm的單色光做實驗，P處是亮條紋還是暗條紋？在OP之間共有幾條暗條紋？解析：當(dāng)用波長為λ1＝0.75μm單色光照射時，P為O上方第二條亮條紋，所以P到雙縫S1、S2的距離差Δr＝2λ1＝2×0.75μm＝1.5μm。改用λ2＝0.6μm單色光時，路程差Δr＝eq\f(5,2)λ2，所以P為暗條紋。從O到P路程差由0逐漸增大，必有路程差為eq\f(λ2,2)和eq\f(3λ2,2)的兩點，即OP之間還有兩條暗條紋。答案：暗條紋兩條12.一般認(rèn)為激光器發(fā)出的是頻率為ν的“單色光”，實際上它的頻率并不是真正單一的，激光頻率是它的中心頻率，它所包含的頻率范圍是Δν(也稱頻率寬度)。如圖所示，讓單色光照射到薄膜表面a，一部分光從前表面反射回來，這部分光稱為甲光，其余的光進入薄膜內(nèi)部，其中一小部分光從薄膜后表面b反射回來，再從前表面折射出，這部分光稱為乙光。當(dāng)甲、乙兩部分光相遇后疊加而發(fā)生干涉，成為薄膜干涉。乙光與甲光相比，要在薄膜中多傳播一小段時間Δt。理論和實踐都證明，能觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是：Δt的最大值Δtm與Δν的乘積近似等于1，即只有滿足：Δtm·Δν≈1，才會觀察到明顯穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象。已知紅寶石激光器發(fā)出的激光頻率為ν＝4.32×1014Hz，它的頻率寬度為Δν＝8.0×109Hz，讓這束激光由空氣斜射到折射率為n＝eq\r(2)的薄膜表面，入射時與薄膜表面成45°，如圖所示。(1)求從O點射入薄膜的光的傳播速度；(2)估算在題圖所示的情況下，能觀察到明顯穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的薄膜的最大厚度。解析：(1)光在薄膜中的傳播速度v＝eq\f(c,n)≈2.12×108m/s。(2)設(shè)從O點射入薄膜中的光線的折射角為r，根據(jù)折射定律有n＝eq\f(sin45°,sinr)，所以折射角為r＝arcsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sin45°,n)))＝arcsineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))＝30°。乙光在薄膜中經(jīng)過的路程s＝eq\f