高中物理13-3光的干涉每课一练新人教版选修3-4

高中物理13-3光的干涉每课一练新人教版选修3-4

- 1 - 13.3 光的干涉 每课一练（人教版选修 3-4） 1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因 为(　　) A．手电 筒射出的光不是单色光 B．干涉图样太细小看不清楚 C．周围环境的光太强 D．这两 束光为非相干光源 2．关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是(　　) A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹 B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍 C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数 倍 D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇 数倍 图 5 3．如图 5 所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光 重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置(　　) 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 4．如图 6 所示是研究光的双缝干涉的示意图，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涉条纹，已知入射激光的波长为 λ，屏上的 P 点到两 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，则 P1 处的亮纹恰好是 10 号亮 纹．设 直线 S1P1 的长度为 δ1，S2P1 的长度为 δ2，则 δ2－δ1 等于(　　) 图 6 A．9λ B．10λ C．11λ D．18λ 题号 1 2 3 4 答案 图 7 5．如图 7 所示，实线表示两个相干光源 S1、S2 发出光的波峰位置，则对于图中的 a、b - 2 - 两点，________点为振动加强的位置，________点为振动减弱的位置． 6．在双缝干涉实验中，入射光的波长为 λ，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏 上距两缝路程差 Δr＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差 Δr＝________ 的地方出现暗条纹．若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差 Δr＝ ________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差 Δr＝________的地方出现暗条纹． 图 8 7．如图 8 所示，用频率为 f 的单色光垂直照射双缝，在光屏上 P 点出现第 2 条暗条纹， 已知光速为 c，则 P 点到双缝的距离之差(r2－r1)应为多大？ 图 9 8．如图 9 所示是双缝干涉实验装置，使用波长为 6.0×10－7 m 的橙色光源照射单缝 S， 在光屏中央 P 处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹，在位于 P 点上方的 P1 点出现第一条 亮条纹中心(即 P1 到 S1、S2 的路程差为一个波长)，现换用波长为 4.0×10－7 m 的紫色光 照射单缝时，问： (1)屏上 P 处将出现什么条纹？ (2)屏上 P1 处将出现什么条纹？ 9．如图 10 所示， - 3 - 图 10 在双缝干涉 实验中，S1 和 S2 为双缝，P 是光屏上的一点，已知 P 点与 S1、S2 距离之差为 2.1×10－6 m，分别用 A、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问 P 点是亮条纹还是 暗条纹？ (1)已知 A 光在折射率为 n＝1.5 的介质中波长为 4×10－7 m. (2)已知 B 光在某种介质中波长为 3.15×10－7 m，当 B 光从这种介质射向空气时，临界角 为 37°. (3)若让 A 光照射 S1，B 光照射 S2，试分析光屏上能观察到的现象． 参考答案 1．D　[两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉 图样．] 2．ABD　[同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，选项 A 正确；光程差 Δr＝ kλ(k ＝ 0,1,2,3 ， ……) 时 ， 为 明 纹 ， 选 项 B 正 确 ， C 项 错 误 ； Δr ＝ 2k＋1 2 λ(k ＝ 0,1,2,3，…)时，为暗条纹，选项 D 正确．] 3．B　[由 λ＝ c f知 f 变小，λ 变大．若出现第二条暗条纹，则 P 到双缝的光程差 Δr＝ 3 2 λ，当 λ 变大时，Δr 也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在 P 点上方，B 正确．] 4．B　[出现明条纹的条件是： 光程差 δ2－δ1＝nλ.n＝0 时，出现 0 号亮纹；n＝1 时， 出现 1 号亮纹；…；n＝10 时，出现 10 号亮纹．] 5．b　a 解析　由图可知，b 到 S1、S2 的距离相等，即路程差 Δr＝0，故 b 点为加强点．a 到 S1、 S2 的距离不等，且路程差 Δr＝1.5λ，故 a 点为减弱点． 6．nλ　(2n＋1) λ 2 　(2n＋1) λ 2 　nλ 7. 3c 2f 解析　由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍 时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差 r2－r1＝(2k－1) λ 2 ，其中 k＝1,2,3…为条纹的级 数．所以当出现第 2 条暗条纹时，取 k＝2，所以 r2－r1＝ 3λ 2 .又因为 c＝λf，所以 r2－r 1＝ 3c 2f. 8．(1)亮条纹　(2)暗条纹 解析　(1)从单缝 S 射出的光波被 S1、S2 两缝分成的两束光为相干光，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，因此是亮条纹中心， 因而，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(也叫零级亮条纹)的中 - 4 - 心． (2)分别由 S1、S2 射出的光到 P1 点的路程差刚好是橙色光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝ 6.0×10－7 m＝λ 橙，则两列光波到达 P1 点时振动 情况完全一 致，振动得到加强，因此，出现 亮条纹．当换用波长为 4.0×10－7 m 的紫色光时，|P1S1－P1S2|＝6.0×10－7 m＝ 3 2λ 紫，则两列 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 点时相互减弱，因此， 在 P1 点出现暗条纹． 9．(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3)见解析 解析　(1)设 A 光在空气中波长为 λ1，在介质中波长为 λ2，由 n＝ λ1 λ2，得 λ1＝nλ2＝ 1.5×4×10－7 m＝6×10－7 m 根据路程差 Δr＝ 2.1×10－6 m，所以 N1＝ Δr λ1＝ 2.1 × 10－6 6 × 10－7 ＝3.5 由此可知，从 S1 和 S2 到 P 点的路程差是波长 λ1 的 3.5 倍，所以 P 点为暗条纹． (2)根据临界角与折射率的关系 sin C＝ 1 n得 n＝ 1 sin 37°＝ 5 3 由此可知 ，B 光在空气中波长 λ2 为： λ2＝nλ 介＝ 5 3×3.15×10－7 m＝5.25×10－7 m 由路程差 Δr 和波长 λ 的关系 N2＝ Δr λ2＝ 2.1 × 10－6 5.25 × 10－7＝4 可见，用 B 光做光源，P 点为亮条纹． (3)若让 A 光和 B 光分别照射 S1 和 S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏 上只能观察到亮光．