2024-2025學(xué)年高中物理第四章光3光的干涉課時作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGEPAGE6課時作業(yè)17光的干涉1．下列關(guān)于雙縫干涉試驗(yàn)的說法正確的是(B)A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B．雙縫的作用是獲得兩個振動狀況相同的相干光源C．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發(fā)生解析：單縫的作用是獲得頻率保持不變的光源，雙縫的作用是獲得振動狀況和頻率均相同的兩個光源，故A錯誤，B正確；光屏上距兩縫的路程差等于半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，光屏上距兩縫的路程差等于半波長的偶數(shù)倍處出現(xiàn)明條紋，故C錯誤；兩列光波只要相遇就會疊加，滿意相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會發(fā)生光的干涉，故D錯誤．2．(多選)雙縫干涉試驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋．屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)處出現(xiàn)距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋，假如將入射的綠光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍(lán)光波長，則下列說法正確的是(AB)A．O點(diǎn)出現(xiàn)紅光的亮條紋B．O點(diǎn)上方距O點(diǎn)最近的紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方C．O點(diǎn)不出現(xiàn)藍(lán)光的亮條紋D．O點(diǎn)上方距O點(diǎn)最近的藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方解析：由于O點(diǎn)到雙縫的光程差為零，所以出現(xiàn)各種色光的亮條紋，A正確，C錯誤；P點(diǎn)處出現(xiàn)O點(diǎn)上方距O點(diǎn)最近的綠光的第一條亮條紋，而紅光的波長大于綠光的波長，則紅光的干涉條紋間距大于綠光的干涉條紋間距，B正確；同理，藍(lán)光的干涉條紋間距小于綠光的干涉條紋間距，D錯誤．3．用一束單色光做楊氏雙縫干涉試驗(yàn)，經(jīng)雙縫后光照耀到光屏上，可視察到的圖像是圖中的(D)解析：雙縫干涉看到的干涉圖樣是平行等距、明暗相間的條紋，故選D.4.用圖所示的裝置來視察光的雙縫干涉現(xiàn)象時，以下推斷正確的是(A)A．狹縫屏的作用是使入射光到達(dá)雙縫屏?xí)r，雙縫就成了兩個振動狀況總是相同的光源B．若入射光是白光，則像屏上的條紋是黑白相間的干涉條紋C．像屏上某點(diǎn)到雙縫的距離差為入射光波長的1.5倍時，該點(diǎn)處肯定是亮條紋D．雙縫干涉中亮條紋之間的距離相等，暗條紋之間的距離不相等解析：此試驗(yàn)是通過分光法獲得干涉光源，所以A正確；白光的干涉條紋是彩色的，不是黑白相間的，選項(xiàng)B錯誤；屏上某點(diǎn)到雙縫的距離差為波長的1.5倍時，該處應(yīng)是暗紋，選項(xiàng)C錯誤；相鄰亮紋間距等于相鄰暗條紋間距，選項(xiàng)D錯誤．故選A.5．用波長為λ的平行單色光照耀雙縫，在光屏上偏離中心的P點(diǎn)處恰好出現(xiàn)亮條紋，則(C)A．改用波長為2λ的平行單色光照耀雙縫，P點(diǎn)處肯定出現(xiàn)亮條紋B．改用波長為2λ的平行單色光照耀雙縫，P點(diǎn)處肯定出現(xiàn)暗條紋C．改用波長為eq\f(λ,2)的平行單色光照耀雙縫，P點(diǎn)處肯定出現(xiàn)亮條紋D．改用波長為eq\f(λ,2)的平行單色光照耀雙縫，P點(diǎn)處肯定出現(xiàn)暗條紋解析：P點(diǎn)處恰好出現(xiàn)亮條紋，說明P點(diǎn)到兩狹縫的光程差等于波長λ的整數(shù)倍．改用波長為2λ的平行單色光照耀雙縫，P點(diǎn)到兩狹縫的光程差不肯定等于波長2λ的整數(shù)倍，選項(xiàng)A、B錯誤；改用波長為eq\f(λ,2)的平行單色光照耀雙縫，P點(diǎn)到兩狹縫的光程差肯定等于波長eq\f(λ,2)的整數(shù)倍，P點(diǎn)處肯定出現(xiàn)亮條紋，選項(xiàng)D錯誤，C正確．6．如圖所示是雙縫干涉試驗(yàn)裝置，運(yùn)用波長為600nm的橙色光源照耀單縫S，在光屏中心P點(diǎn)視察到亮條紋，在位于P點(diǎn)上方的P1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮紋中心(即P1到S1、S2的光程差為一個波長)，現(xiàn)換用波長為400nm的紫色光源照耀單縫，則(B)A．P點(diǎn)和P1點(diǎn)仍為亮條紋B．P點(diǎn)為亮條紋，P1點(diǎn)為暗條紋C．P點(diǎn)為暗條紋，P1點(diǎn)為亮條紋D．P、P1點(diǎn)均為暗條紋解析：從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意屏中心P點(diǎn)到S1、S2距離相等，即由S1、S2分別射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此是亮紋中心，因而，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，P點(diǎn)都是中心亮紋中心．而P1點(diǎn)到S1、S2的光程差剛好是橙色光的一個波長，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)振動狀況完全一樣，振動得到加強(qiáng)，因此出現(xiàn)亮條紋．當(dāng)換用波長為400nm的紫光時，|P1S1－P1S2|＝600nm＝3λ紫/2，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)時振動狀況完全相反，即由S1、S2射出的光波到達(dá)P1點(diǎn)時相互減弱，出現(xiàn)暗條紋．綜上所述，B正確．7．如圖所示，在雙縫干涉試驗(yàn)中，S1和S2為雙縫，P是光屏上的一點(diǎn)，已知P點(diǎn)與S1、S2距離之差為2.1×10－6m，分別用A、B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉試驗(yàn)，問P(1)已知A光在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為4×10－7m(2)已知B光在某種介質(zhì)中波長為3.15×10－7m，當(dāng)B答案：(1)暗條紋(2)亮條紋解析：(1)設(shè)A光在空氣中波長為λ1，在折射率為n＝1.5的介質(zhì)中波長為λ2，由n＝eq\f(λ1,λ2)，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－依據(jù)光程差Δr＝2.1×10－6m，所以N1＝eq\f(Δr,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5由此可知，從S1和S2到P點(diǎn)的光程差是波長λ1的3.5倍，所以P點(diǎn)為暗條紋．(2)依據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3)由此可知，B光在空氣中的波長為λ3＝nλ介＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m由光程差Δr和波長的關(guān)系N2＝eq\f(Δr,λ3)＝eq\f(2.1×10－6,5.25×10－7)＝4.可見，用B光為光源，P點(diǎn)為亮條紋．1．以下光源可作為相干光源的是(D)A．兩個相同亮度的燭焰B．兩個相同規(guī)格的燈泡C．雙絲燈泡D．出自一個點(diǎn)光源的兩束光解析：作為相干光源的條件是頻率相同、振動方向相同、相位差恒定．比照這個條件分析即可．從不同光源發(fā)出的光頻率不肯定相同，相位差也不恒定，所以不能作為相干光源．故A、B、C錯誤；相干光源必需滿意頻率相同、振動方向相同、相位差恒定，出自一個光源的兩束光符合條件，故D正確．2．關(guān)于光的干涉的說法正確的是(C)A．在雙縫干涉現(xiàn)象里，亮條紋和暗條紋的寬度是不等的B．在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個亮條紋間距將變寬C．只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉D．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定解析：雙縫干涉現(xiàn)象里，亮條紋和暗條紋的寬度是相等的，故A錯誤；由Δx＝eq\f(l,d)λ，紫光的波長小于紅光，故在雙縫干涉現(xiàn)象中，把紅光變成紫光，相鄰兩個亮條紋間距將變小，故B錯誤；只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故C正確；頻率不同的兩列光波，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，但可疊加，故D錯誤．故選C.3．在雙縫干涉試驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6μm，若分別用頻率為f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的單色光垂直照耀雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)亮、暗條紋的狀況是(C)A．用單色光f1和f2分別照耀時，均出現(xiàn)亮條紋B．用單色光f1和f2分別照耀時，均出現(xiàn)暗條紋C．用單色光f1照耀時出現(xiàn)亮條紋，用f2照耀時出現(xiàn)暗條紋D．用單色光f1照耀時出現(xiàn)暗條紋，用f2照耀時出現(xiàn)亮條紋解析：單色光f1的波長：λ1＝eq\f(c,f1)＝eq\f(3×108,5.0×1014)m＝0.6μm，單色光f2的波長：λ2＝eq\f(c,f2)＝eq\f(3×108,7.5×1014)m＝0.4μm.因?yàn)镻點(diǎn)到雙縫的距離之差δ＝0.6μm＝λ1，所以用單色光f1照耀時P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋．因?yàn)棣模?.6μm＝eq\f(3,2)λ2，所以用單色光f2照耀時P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，故正確答案為C.4．激光散斑測速是一種嶄新的測速技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理．用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相對于雙縫干涉試驗(yàn)中的雙縫，待測物體的速度v與二次曝光時間間隔Δt的乘積等于雙縫間距．試驗(yàn)中可測得二次曝光時間間隔Δt、雙縫到屏的距離l以及相鄰兩條亮紋間距Δx.若所用激光波長為λ，則該試驗(yàn)確定物體運(yùn)動速度的表達(dá)式是(B)A．v＝eq\f(λΔx,lΔt) B．v＝eq\f(lλ,ΔxΔt)C．v＝eq\f(lΔx,λΔt) D．v＝eq\f(lΔt,λΔx)解析：依據(jù)題目條件，vΔt相當(dāng)于雙縫間距，即d＝vΔt，由Δx＝eq\f(l,d)λ知：Δx＝eq\f(l,vΔt)λ，v＝eq\f(lλ,ΔxΔt)，故選B.5．物理學(xué)原理在現(xiàn)代科技中有很多重要應(yīng)用．例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機(jī)著陸的導(dǎo)航．如圖所示，兩個可放射無線電波的天線對稱地固定于飛機(jī)跑道兩側(cè)，它們類似于楊氏干涉試驗(yàn)中的雙縫．兩天線同時都發(fā)出波長為λ1和λ2的無線電波．飛機(jī)著陸過程中，當(dāng)接收到λ1和λ2的信號都保持最強(qiáng)時，表明飛機(jī)已對準(zhǔn)跑道．下列說法正確的是(C)A．天線發(fā)出的兩種無線電波必需一樣強(qiáng)B．導(dǎo)航利用了λ1與λ2兩種無線電波之間的干涉C．兩種無線電波在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定D．兩種無線電波各自由空間的強(qiáng)弱分布完全重合解析：天線發(fā)出的兩種無線電波各自與另一天線發(fā)出的同一波長的電波發(fā)生干涉，故兩種無線電波沒關(guān)系，A項(xiàng)錯誤；兩種無線電波傳播的速度(光速)相同，由c＝λf知，波長不同，則頻率不同，故兩種無線電波不會發(fā)生干涉，B項(xiàng)錯誤；兩種無線電波各自發(fā)生干涉，因此在空間的強(qiáng)弱分布穩(wěn)定，天線連線的中垂線上都是加強(qiáng)點(diǎn)，故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯誤．6．如圖所示是單色光雙縫干涉試驗(yàn)?zāi)骋粫r刻的波形圖，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．在此刻，介質(zhì)中A點(diǎn)為波峰相疊加點(diǎn)，B點(diǎn)為波谷相疊加點(diǎn)，A、B連線上的C點(diǎn)為某中間狀態(tài)．假如把屏分別放在A、B、C三個位置，那么(A)A．A、B、C三個位置都出現(xiàn)亮條紋B．B位置出現(xiàn)暗條紋C．C位置出現(xiàn)亮或暗條紋是由其他條件確定的D．以上結(jié)論都不對解析：A、B、C三位置到S1、S2的路程差均為零，是半波長的偶數(shù)倍，所以都出現(xiàn)亮條紋，故應(yīng)選A.7．S1、S2為兩個相干光源，它們發(fā)出的光的頻率為7.5×1014Hz，光屏上A點(diǎn)與S1、S2的路程差為1.8×10－6m．若S1、S