1、第四节 光的干涉课时训练 16 光的干涉基础夯实1.在杨氏双缝干涉实验装置中,双缝的作用是( )A.遮住过于强烈的灯光B.形成两个振动情况相同的光源C.使白光变成单色光D.使光发生折射答案 B解析 本题考查光的双缝干涉实验装置,双缝的作用是获得相干光源,故正确选项为 B。2.(多选) 对于光波和声波,下列说法正确的是( )A.它们都能在真空中传播B.它们都能产生反射和折射C.它们都能产生干涉D.声波能产生干涉而光波不能答案 BC解析 光波和声波都具备波所具有的特征,即能产生反射、折射、干涉等现象,光波能在真空中传播,而声波不能在真空中传播。故选项 B、C 正确。3.以下两个光源可作为相干光源的
2、是( )A.两个相同亮度的烛焰B.两个相同规格的灯泡C.双丝灯泡D.出自一个光源的两束激光答案 D解析 相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定,只有 D 选项符合条件。4.(多选) 在杨氏双缝干涉实验中,如果( )A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相同的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相同的条纹C.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D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝 ,屏上将呈现间距不等的条纹答案 BD解析 用白光做杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,选项 A 错误;用红光作光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹 )相间的条纹,选项 B
3、正确;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,选项 C 错误;用紫光作光源,遮住其中一条狭缝,屏上将出现单缝衍射条纹 ,即间距不等的条纹,选项 D 正确。5.下图为双缝干涉实验的装置示意图,图甲为用绿光进行实验时屏上观察到的现象,图乙为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况,则下列说法中正确的是( )A.乙图可能是用紫光实验产生的条纹 ,表明紫光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短C.乙图可能是用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长D.乙图可能是用红光实验产生的条纹 ,表明红光波长较短答案 C解析 由 = x 可知,红光波长较长,条纹间距大。6.如图所示,用频率为 f
4、 的单色光垂直照射双缝 ,在光屏上的 P 点出现第 3 条暗条纹。已知光速为 c,则 P 点到双缝的距离之差 r2-r1 应为( )A. B. C. D.2 32 3 52答案 D解析 在某点产生暗条纹的条件是光程差 r2-r1 为半波长的奇数倍。已知 P 点出现第 3 条暗条纹,说明 r2-r1= ,由 c=f 得 = ,则 r2-r1= 。52 527.如图所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝 S 从双缝 S1、S 2 的中央对称轴位置处稍微向上移动,则( )A.不再产生干涉条纹B.仍可产生干涉条纹,且中央亮纹 P 的位置不变C.仍可产生干涉条纹,中央亮纹 P 的位置略向上移D.仍可产
5、生干涉条纹,中央亮纹 P 的位置略向下移答案 D解析 本实验中单缝 S 的作用是形成频率一定的线光源,双缝 S1、S 2 的作用是形成相干光源,稍微移动 S 后,没有改变传到双缝的光的频率,由 S1、S 2 射出的仍是相干光,若单缝 S 稍微向上移动,由单缝 S 发出的光经双缝到达屏上 P 点下方某点的路程差为零,故中央亮纹下移。8.根据你学过的干涉原理,判断下列说法中正确的是 ( )A.在真空中传播速度相同的两束光可以发生干涉现象B.在双缝干涉实验中,用红光照射一条狭缝 ,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现等间距的彩色条纹C.其他条件不变的情况下,双缝的间距越大 ,光屏上产生的干涉条纹间距越小
6、D.在双缝干涉实验中,把其中一缝挡住 ,则干涉条纹与原来一样,只是亮度减半答案 C解析 由条纹间距公式可知,在其他条件不变的情况下,双缝的间距越大,光屏上产生的干涉条纹间距越小,选项 C 正确。9.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象,其中 A 为单缝屏,B 为双缝屏,C 为光屏。当让一束阳光照射 A 屏时,C 屏上并没有出现干涉条纹 ,移走 B 后,C 上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是 ( )A.单缝 S 太窄B.单缝 S 太宽C.S 到 S1 和 S2 距离不相等D.阳光不能作为光源答案 B解析 双缝干涉中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看做是由许多个点光源沿一条线排列组成的
7、,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,得不到线光源。故选项 B 正确。10.(多选) 右图是光的双缝干涉的示意图,下列说法中正确的是 ( )A.单缝 S 的作用是为了增加光的强度B.双缝 S1、S 2 的作用是为了产生两个频率相同的线状光源C.当 S1、S 2 发出两列光波到 P 点的路程差为光的波长 的 1.5 倍时,产生第二条暗条纹D.当 S1、S 2 发出的两列光波到 P 点的路程差为波长 时,产生中央亮条纹答案 BC解析 单缝是为了获得线光源,A 项错,双缝是为了获得相干光源,B 项对。当路程差为 0 时是中央亮纹,路程差为 时产生第一条暗纹,则路程差为 时产生第二条暗纹,故 C
8、项对,D 项错。2 3211.(多选) 在光的双缝干涉实验中,如果只改变一个条件,以下说法中正确的是 ( )A.使双缝间距变小,则条纹间距变宽B.使屏与双缝距离变小,则条纹间距变宽C.将入射光由绿光改为红光,则条纹间距变宽D.将入射光由绿光改为紫光, 则条纹间距变宽答案 AC解析 由 x= 知 d 减小时,条纹间距变宽,所以 A 项对,l 变小时,x 变小,B 项错, 变大,x 变大,故 C 项对, 变小,x 变小,D 项错。12.右图是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图,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
9、状态相叠加点。如果把屏分别放在 A、B、C 三个位置,那么( )A.A、B、C 三个位置都出现亮条纹B.B 位置出现暗条纹C.C 位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定D.以上结论都不对答案 A解析 本题中,A、B、C 三点总是振动加强的点,屏上对应出现的都是亮条纹。另外,要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中 B 点) 振动也是加强的,不要以为 B 点是暗的。能力提升13.右图是双缝干涉的实验装置,其光屏上 P 处发现明条纹,则双缝到光屏上 P 点的距离之差为( )A.光波的半波长的奇数倍B.光波的波长的奇数倍C.光波的半波长的偶数倍D.光波的波长的偶数倍答案 C解析 在双缝干涉实验中,光屏上某
10、点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点为加强点,出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点为减弱点,出现暗条纹。14.双缝干涉实验装置如图所示,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涉条纹。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,讨论屏上 O 点及其上方的干涉条纹的情况是 : O 点是红光的亮条纹; 红光的第一条亮条纹在 P 点的上方; O 点不是蓝光的亮条纹; 蓝光的第一条亮条纹在 P 点的上方。已知红光波
11、长大于绿光波长,绿光波长大于蓝光波长,据此判断( )A.只有 正确 B.只有 正确C.只有 正确 D.只有 正确答案 A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,P 点由于是绿光的第一条亮条纹,红光的波长大于绿光,条纹间距大于绿光的条纹间距, 也正确。15.激光散斑测速是一种崭新的测速技术,它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝,待测物体的速度 v 与二次曝光时间间隔 t 的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔 t、双缝到屏之间距离 l 以及相邻两条亮纹间距 x。若所用激光波长为 ,则该实验确定物体运动速度的表达式是 (
12、 )A.v= B.v= C.v= D.v= 答案 B解析 由双缝干涉条纹间距 x= ,代入 x= ,则 v= ,选 B。 16.如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为 5.3010-7 m,屏上 P 点距双缝 S1 和 S2 的路程差为 7.9510-7 m,则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”), 现改用波长为 6.3010-7 m 的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽 ”“变窄”或“ 不变”)。 答案 暗条纹 变宽解析 由于光程差 =7.9510-7m=1.5,所以将出现暗条纹。由 x= 可知,由于波长变大,所以条纹间距变宽。17.光纤通
13、信是 20 世纪 70 年代以后发展起来的新兴技术,世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。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,回答下列问题:(1)在光纤制导中,上行光信号在真空中波长是多少?(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?( 已知光纤纤芯的折射率为1.47)答案 (1)1.56 m (2)见解析解析 (1)设信号频率为 f,在真空中的波长为 0,c=0f,光在纤芯中的频率仍为 f,波长为 ,则光在纤芯中的速度 v=f,又 n= ,可以得出 0=n=1.471.06m=1.56m。(2)若上行光信号和下行光信号的频率相同,将发生干涉现象而互相干扰。
