2022-2022学年高中物理第十三章光3光的干涉课后检测含解析新人教版选修3-4.doc

3光的干预记一记光的干预知识体系1个实验杨氏双缝干预实验1个条件产生干预条纹的条件2个概念光的干预、相干光源辨一辨1.双缝干预实验中，双缝的作用是产生两束相干光()2只要两列光波的频率相同，在同一区域叠加时就会产生干预现象()3用单色光做双缝干预实验时在屏幕上出现明暗相间的条纹()4屏上某处到两缝的间距相等，此处为中央亮条纹()5屏上某处到两缝的间距相差半个波长，此处为暗条纹()6当双缝间距一定时，屏幕上的条纹宽度与光的颜色没有关系()7白光做双缝干预实验时，因为不同色光在不同位置加强，故出现彩色条纹()想一想1.两只手电筒射出的光束在空间相遇，能否观察到光的干预现象？提示：不能两只手电筒射出的光束在空间相遇，不满足光发生干预的条件，不能观察到光的干预现象2双缝干预中单缝的作用是什么？提示：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况也可用激光直接照射双缝3双缝干预中双缝的作用是什么？提示：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光4在双缝干预实验中，如果入射光用白光，在两条狭缝上，一个用红色滤光片(只允许通过红光)遮挡，一个用绿色滤光片(只允许通过绿光)遮挡试想：屏上还有干预条纹吗？提示：屏上不会出现干预条纹，因为双缝用红、绿滤光片遮挡后，透过的两束光频率不相等，就不是相干光源了，不会再发生干预思考感悟：练一练1.在杨氏双缝干预实验中，如果()A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C假设仅将入射光由红光改为紫光，那么条纹间距一定变大D用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹解析：用白光做杨氏双缝干预实验，屏上将呈现彩色条纹，A项错误；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B项正确；假设仅将入射光由红光改为紫光，波长变小，条纹间距变小，C项错误；红光和紫光频率不同，不能产生干预条纹，D项错误答案：B2在光的双缝干预现象里，以下描述正确的选项是()A用白光做光的干预实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光B用白光做光的干预实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较短的紫光C相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的D在双缝干预现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽解析：条纹间距与光的波长成正比，在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏离中央亮条纹最远的是红光，A项正确，B项错误；双缝干预现象中，相邻两亮条纹或两暗条纹是等间距的，故C项错误；红光的波长比紫光的波长大，所以换成紫光后，相邻两亮条纹间距将变窄，故D项错误答案：A3如下图，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，光速为c，那么P到双缝S1、S2的路程差|r1r2|应为()A. B.C. D.解析：出现第3条暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为，而，所以|r1r2|，故D项正确答案：D4在双缝干预实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6m，假设分别用频率为f15.01014Hz和f27.51014Hz的单色光垂直照射双缝，那么P点出现亮、暗条纹的情况是()A用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹B用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹D用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹解析：单色光f1的波长：1 m0.6106 m0.6 m.单色光f2的波长：2 m0.4106 m0.4 m.因P点到双缝的距离之差x0.6m1，所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹x0.6m 2，所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故C项正确答案：C要点一 双缝干预实验1. 一束白光通过双缝后在屏上观察到干预条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干预条纹间距不同B各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D各色光通过双缝到达一确定点的距离不同解析：各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干预条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹，A项正确答案：A2某同学自己动手利用如下图器材观察光的干预现象，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上并没有出现干预条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑分析实验失败的原因，最大的可能性是()A单缝S太窄B单缝S太宽CS到S1与到S2的距离不等D阳光不能作为光源解析：实验中，单缝S应非常窄，才可看做“理想线光源，也才能成功地观察到干预现象，移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，故A项错误，B项正确；S到S1和S2距离不等时，也能出现干预条纹，但中央不一定是亮条纹，C项错误；太阳光可以作为光源，屏上将出现彩色条纹，D项错误答案：B3以下关于双缝干预实验的说法中正确的选项是()A单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C用红光和绿光分别做双缝干预实验(红绿)，绿光干预图样的条纹间距比红光大D在光屏上能看到光的干预图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干预发生解析：在双缝干预实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故A项错误，B项正确；绿光波长较红光短，所以条纹间距较小，C项错误；两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干预，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干预，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故D项错误答案：B要点二 决定条纹间距的条件4如下图，用单色光做双缝干预实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)，那么同侧第二条暗条纹的位置()A仍在P处B在P点上方C在P点下方D要将屏向双缝方向移近一些才能看到解析：由知f变小，变大假设出现第二条暗条纹，那么P到双缝的路程差r，当变大时，r也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B项正确答案：B5(多项选择)用a、b两种单色光分别照射同一双缝干预装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如下图的干预图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，那么关于a、b两束单色光，下述说法中正确的选项是()Aa光的频率比b光的大B在水中a光传播的速度比b光的大C水对a光的折射率比b光的大Db光的波长比a光的短解析：从题图可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，A项正确，D项错误；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，C项正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，B项错误答案：AC6(多项选择)用单色光做双缝干预实验时()A屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹B屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹C屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方解析：在双缝干预实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，是振动加强处，不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方，A项正确，C项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(亮条纹)，B项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D项错误答案：AB7用单色光做双缝干预实验时，屏上一点P到双缝的路程差1.5106m，当单色光波长10.5m时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？假设单色光波长20.6m，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？解析：由题意知，P到双缝的路程差 131，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹当单色光波长20.6 m，22，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹，在02范围内2和2满足半波长的奇数倍，出现暗条纹，此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹答案：亮条纹两条根底达标1.用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是()A明暗相间的条纹B彩色条纹C一片红光 D晃动的条纹解析：两灯泡不是相干光源，应选C.答案：C2白光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，假设在两个缝上分别安装红色和绿色滤光片，那么屏上将出现()A黄色干预条纹 B红、绿相间的条纹C黑、白相间的条纹 D无干预条纹解析：因红光和绿光不是相干光，故屏上无干预条纹，D项正确答案：D3如下图是单色光双缝干预实验中某一时刻的波形图，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()AA、B、C三个位置都出现亮条纹BB位置出现暗条纹CC位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定D以上结论都不对解析：在干预现象中，所谓“振动加强的点是指两列波在该点引起的振动方向总是相同的该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某时刻它可以位于平衡位置(如图中C点)所谓“振动减弱的点是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，那么该点始终在平衡位置在光屏上，该点是完全暗的答案：A4在双缝干预实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干预条纹，假设在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，红光与绿光频率、波长均不相等，这时()A只有红色和绿色的双缝干预条纹，其他颜色的双缝干预条纹消失B红色和绿色的双缝干预条纹消失，其他颜色的干预条纹依然存在C任何颜色的双缝干预条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮解析：分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干预，因此屏上不会出现干预条纹，但仍有光亮，C项正确答案：C5在双缝干预实验中，光源发射波长为6.0107 m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干预条纹，光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A点是暗条纹位置，可见光的频率范围是3.910147.51014 Hz，那么入射光的波长可能是()A8.0107 m B4.8107 mC4.0107 m D3.4107 m解析：可见光的频率范围是3.910147.51014 Hz 依据公式cf，可知其波长范围是4.01077.69107 mA、D两项错误；根据公式r(n为整数)可知，n为偶数的地方出现亮条纹，n为奇数的地方出现暗条纹因此n4时，出现距中心条纹的第二条亮条纹，所以A点到两条缝的路程差r4 m1.2106 m，要想出现暗条纹，n需取奇数才行当入射光波长为4.8107 m时，1.2106 mn m，n5为奇数，所以A点出现暗条纹，B项正确；当入射光波长为4.0107 m时，1.2106 mn m，n6为偶数，所以A点出现亮条纹，C项错误答案：B6如下图是双缝干预实验装置，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，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm 的紫光源照射单缝，那么()AP和P1仍为亮条纹BP为亮条纹，P1为暗条纹CP为暗条纹，P1为亮条纹DP、P1均为暗条纹解析：从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此中央是亮条纹，因此，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即 P1S1P1S2 600 nm橙当换用波长为400 nm的紫光时， P1S1P1S2 600 nm紫，那么两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹综上所述，B项正确答案：B7. (多项选择)线光源a发出的光波长为480 nm，线光源b发出的光波长为672 nm，那么以下说法正确的选项是()A用a做双缝干预实验，屏上与双缝距离差为s11.68 m的P处将出现暗纹B用b做双缝干预实验，屏上与双缝距离差为s11.68 m的P处将出现亮纹C用a做双缝干预实验，屏上与双缝距离差为s21.44 m的Q处将出现亮纹D用b做双缝干预实验，屏上与双缝距离差为s21.44 m的Q处将出现亮纹解析：题中两光源发出的光的半波长分别为1480109 m2.40107 m，2672109 m3.36107 m，因为P、Q处到双缝的距离差可表示为s11.68106 m75s21.44106 m6可见，用a，b两光源做双缝干预实验时，屏上P处到双缝的距离差都等于半波长的奇数倍，均为暗纹，故A项正确，B项错误；用a做双缝干预实验时，屏上Q处到双缝的距离差恰等于半波长的偶数倍，Q处应为亮纹，C项正确；用b做双缝干预实验时，屏上Q处到双缝的距离差不等于半波长的偶数倍，D项错误答案：AC8如图甲所示为双缝干预实验的装置示意图乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a为中央亮条纹假设红光、绿光和紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光的波长最短那么以下说法正确的选项是()A甲图中d不变，丙图可能为用红光实验产生的条纹B甲图中d不变，丙图可能为用紫光实验产生的条纹C甲图中只使d变大，其他不变，丙图可能为用紫光实验产生的条纹D丙图一定不是用红光实验产生的条纹解析：根据双缝干预图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干预图样中条纹的间距就越大，由此题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，由x可知使d变大，x变小，故B、C、D三项错误，A项正确答案：A9如下图是研究光的双缝干预的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时产生干预条纹，入射激光的波长为，屏上的P点到两狭缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，那么P1处的亮纹恰好是10号亮纹设直线S1P1的长度为1，S2P1的长度为2，那么21等于()A9 B10C11 D18解析：假设屏上的P点到两狭缝S1和S2的路程差是波长的整数倍，那么屏上出现亮条纹P1处的亮纹恰好是10号亮纹，2110，B项正确答案：B10(多项选择)双缝干预实验装置如下图，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干预条纹屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，那么以下说法正确的选项是()AO点是红光的亮条纹B红光的第一条亮条纹在P点的上方CO点不是蓝光的亮条纹D蓝光的第一条亮条纹在P点的上方解析：由于O点到双缝的路程差为零，所以为各种色光的亮条纹，A项正确；P点由于是绿光的第一条亮条纹，红光的波长大于绿光的波长，红光的条纹间距大于绿光的条纹间距，故B项正确答案：AB能力达标11曾有报道四川成都隧道发生瓦斯爆炸事故瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等作业中危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干预现象设计了一个监测仪其原理如下图，在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干预条纹，就能够监测瓦斯浓度如果屏的正中央O点(未画出)变为暗纹，说明B中气体()A一定含瓦斯 B一定不含瓦斯C不一定含瓦斯 D无法判断解析：如果屏的正中央O点变为暗纹，两个子光源到屏的路程差恒为零，说明光经B中气体时波长发生变化，所以B中气体一定含瓦斯，A项正确答案：A12在双缝干预实验中，假设双缝处的两束光的频率均为61014 Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到S1与到S2的路程差为3106 m，如下图，那么：(1)P点是亮条纹还是暗条纹？(2)设O为到S1、S2路程相等的点，那么P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)解析：(1)由得5107 mn6由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点为暗条纹(2)O点路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹答案：(1)暗条纹(2)5条暗条纹，6条亮条纹13光纤通信是70年代以后开展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和开展这种技术发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85 m的单色光上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06 m的单色光这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛一样盯住目标根据以上信息，答复以下问题：(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中的波长是多少？(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(光纤纤芯的折射率为1.47)解析：(1)设信号频率为f，真空中的波长为0，c0f，光在纤芯中的频率仍为f，波长为，那么光在纤芯中的速度vf，又n，可以得出0n1.471.06 m1.56 m.(2)假设上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干预现象而互相干扰答案：(1)1.56 m(2)见解析