2024-2025學年新教材高中物理第四章光3光的干涉課時檢測含解析新人教版選擇性必修1

PAGE6-光的干涉(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．用兩個紅燈泡照耀白墻，在墻上看到的是()A．明暗相間的條紋 B．彩色條紋C．一片紅光 D．晃動的條紋【解析】選C。兩燈泡不是相干光源，故現(xiàn)象為C。2．一束白光通過雙縫后在屏上視察到干涉條紋，除中心白色條紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其緣由是()A．各色光的波長不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋間距不同B．各色光的速度不同，造成條紋的間距不同C．各色光的強度不同，造成條紋的間距不同D．各色光通過雙縫到達一確定點的距離不同【解析】選A。各色光的頻率不同，波長不同，在屏上得到的干涉條紋的寬度不同，各種顏色的條紋相間得到彩色條紋，故選A。3．在雙縫干涉試驗中，光屏上某點P到雙縫S1、S2的路程差為7.5×10－7m，假如用頻率為6.0×1014Hz的單色光照耀雙縫，則()A．單色光的波長是2×10－7m；P點出現(xiàn)暗條紋B．單色光的波長是2×10－7m；P點出現(xiàn)亮條紋C．單色光的波長是5×10－7m；P點出現(xiàn)暗條紋D．單色光的波長是5×10－7m；P點出現(xiàn)亮條紋【解析】選C。依據(jù)光波的速度公式：c＝λf，則有：λ＝eq\f(c,f)＝eq\f(3×108,6.0×1014)m＝5×10－7m，光的路程差跟光波長之比為：n＝eq\f(Δs,λ)＝eq\f(7.5×10－7,5×10－7)＝1.5；即路程差為光的半個波長的奇數(shù)倍。因此，兩束光在該點振動減弱，出現(xiàn)光的暗條紋，故C正確，A、B、D錯誤。4．如圖甲所示為雙縫干涉試驗的裝置示意圖，乙圖為用綠光進行試驗時，在屏上視察到的條紋狀況，a為中心條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做試驗時視察到的條紋狀況，a′為中心亮條紋，則以下說法正確的是()A．丙圖可能為用紅光試驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．丙圖可能為用紫光試驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．丙圖可能為用紫光試驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．丙圖可能為用紅光試驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短【解析】選A。依據(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，由題意可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長長，因此B、C、D錯，A對。5.(多選)如圖是楊氏雙縫干涉試驗示意圖，其中S1、S2為雙縫，D為光屏，試驗中視察到屏上O點為中心亮紋的中心，P1為第一級亮紋的中心，若將雙縫間的距離變小，其他條件不變，則()A．屏上干涉條紋的間距將變小B．屏上O點仍舊為中心亮條紋的中心C．屏上P1位置仍舊可能為亮條紋的中心D．屏上P1位置可能為暗條紋的中心【解析】選B、D。干涉條紋間距Δx＝eq\f(L,d)λ，d為雙縫間距，d減小，Δx變大，A不正確；O點到雙縫的光程差為零，所以O(shè)點始終是亮紋，B正確；P1到雙縫的光程差小于一個波長，P1點有可能是暗條紋中心，故C不正確，D正確。6．(多選)用單色光做雙縫干涉試驗時()A．屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋B．屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是亮條紋，也可能是暗條紋C．屏上的亮條紋肯定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方D．屏上的亮條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方【解析】選A、B。在雙縫干涉試驗中，屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，是振動加強處，不肯定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方，A選項正確，C選項錯誤；屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是半波長的奇數(shù)倍(暗條紋)，也可能是半波長的偶數(shù)倍(亮條紋)，B選項正確；兩列光波的波峰與波谷相遇的地方，應是暗條紋，D選項錯誤。二、非選擇題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)7.(10分)如圖所示，在楊氏雙縫干涉試驗中，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)的應是__________(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.30×10－7m的激光進行上述試驗，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”)?！窘馕觥恳罁?jù)路程差Δx＝eq\f(λ,2)·3，故路程差是半波長的奇數(shù)倍，是暗條紋。改用波長為6.30×10－7m的激光，則波長變大，條紋間距變寬。答案：暗條紋變寬8．(14分)在用紅光做雙縫干涉試驗時，已知雙縫間的距離為0.5mm，測得雙縫到光屏的距離為1.0m，在光屏上第一條暗條紋到第六條暗條紋間的距離為7.5mm。則：(1)此紅光的頻率為多少？它在真空中的波長為多少？(2)假如把整個裝置放入折射率為eq\f(4,3)的水中，這時屏上相鄰亮條紋的間距為多少？【解析】(1)相鄰兩條暗條紋間的距離Δx＝eq\f(7.5×10－3,5)m＝1.5×10－3m。依據(jù)λ＝eq\f(d,l)Δx得λ＝eq\f(0.5×10－3,1.0)×1.5×10－3m＝7.5×10－7m，由f＝eq\f(c,λ)得紅光的頻率f＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3.0×108,7.5×10－7)Hz＝4.0×1014Hz。(2)在水中紅光的波長λ′＝eq\f(λ,n)＝5.625×10－7m，相鄰兩條亮條紋間的距離為Δx′＝eq\f(l,d)λ′＝eq\f(1.0,0.5×10－3)×5.625×10－7m＝1.125×10－3m。答案：(1)4.0×1014Hz7.5×10－7m(2)1.125×10－3m(15分鐘40分)9．(7分)(多選)用紅光做光的雙縫干涉試驗，假如將其中一縫改用藍光，下列說法正確的是()A．在光屏上出現(xiàn)紅藍相間的干涉條紋B．只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，紅光和藍光不會發(fā)生干涉現(xiàn)象C．頻率不同的兩列光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，此時出現(xiàn)彩色條紋D．兩束光只能相互疊加，不能產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋【解析】選B、D。頻率相同、相位差恒定是產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，紅光和藍光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，不會產(chǎn)生干涉條紋，A、C錯誤。10.(7分)如圖所示，在雙縫干涉試驗中，若單縫S從雙縫S1、S2的中心對稱軸位置處略微向上移動，則()A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋P的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋P的位置略向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋P的位置略向下移【解析】選D。本試驗中單縫S的作用是形成頻率肯定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，略微移動S后，沒有變更傳到雙縫的光的頻率，因此S1、S2射出的仍是相干光，則單縫S發(fā)出的光到達屏上P點下方某點的光程差為零，故中心亮條紋下移，故選D。11．(7分)把一個具有球面的平凸透鏡平放在平行透亮玻璃板上(如圖)?，F(xiàn)用某單色光垂直于平面照耀，在裝置的上方向下視察，可以看到干涉條紋。下列關(guān)于兩束干涉光及干涉條紋的說法中正確的是()A.兩束干涉光是圖中a、b面反射形成的B．干涉條紋是疏密勻稱的同心圓C．若換一個表面曲率半徑稍大的平凸透鏡，條紋變密D．若改用波長更長的單色光照耀，條紋變疏【解析】選D。由圖可見，設(shè)透鏡的曲率半徑為R，與接觸點O相距為r處空氣層的厚度為d，其幾何關(guān)系式為：R2＝(R－d)2＋r2＝R2－2Rd＋d2＋r2，由于R?d，可以略去d2得：d＝eq\f(r2,2R)；產(chǎn)生暗環(huán)的條件是：Δ＝eq\f(（2k＋1）λ,2)，其中k＝0，1，2，3，…為干涉暗條紋的級數(shù)；可得第k級暗環(huán)的半徑為：req\o\al(\s\up1(2),\s\do1(k))＝kRλ；只要測出Dm與Dn(分別為第m與第n條暗環(huán)的直徑)的值，就能算出R或λ。這樣就可避開試驗中條紋級數(shù)難于確定的困難，利用后一計算式還可克服確定條紋中心位置的困難。通過以上分析，可以得到，兩束干涉光是圖中b、c面反射形成的，A錯誤；干涉條紋不是疏密勻稱的同心圓，越向外越稀疏，故B錯誤；表面曲率半徑R變大，若換一個表面曲率半徑稍大的平凸透鏡，條紋變疏，故C錯誤；若改用波長λ更長的單色光照耀，條紋變疏，故D正確。12.(19分)如圖所示，在雙縫干涉試驗中，若用λ1＝5×10－7m的光照耀，屏上O點是中心亮條紋，屏上A點為其次級亮條紋所在處。若換用λ2＝4×10－7m的光照耀時，屏上O點處是什么狀況？屏上A點處又是什么狀況？【解題指南】本題主要考查雙縫干涉原理、路程差與波長的數(shù)量關(guān)系。當路程差d滿意光波波長的整數(shù)倍時，該點為亮條紋，當路程差d為半波長的奇數(shù)倍時，該點為暗條紋。【解析】從雙縫到屏上O點的距離之差，無論用何種頻率的光照耀，路程差總是零，所以O(shè)點仍舊是亮條紋。從雙縫到屏上A點的路程差d＝S2A－S1A，用λ1光照耀時為其次級亮條紋，即d＝2λ