【物理】2018届一轮复习沪教版光的干涉学案

【物理】2018届一轮复习沪教版光的干涉学案

光的干涉 ‎__________________________________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________________________‎ ‎1.理解双缝干涉和薄膜干涉。 ‎ ‎2.学会用双缝实验测量光的波长。 ‎ ‎ 干涉 ‎1.双缝干涉 ‎ ①由同一光源发出的光射到有两条狭缝的挡板上，这两条狭缝相距很近，这样一来，这两个狭缝就形成了两个振动情况相同的波源，这两个波源发出的光在挡板后的空间互相叠加，使得光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，在挡板后的屏上得到明暗相间的条纹，这就是双缝干涉.‎ ‎ ②屏上某点到双缝的路程差是波长整数倍处出现亮纹，是半波长的奇数倍处出现暗纹．‎ ‎ ③相邻的明条纹（或暗条纹）之间距离与波长、双缝间距 及屏到双缝距离的关系为，据此可求出光的波长.‎ 2. 薄膜干涉 ‎ 光照射到薄膜上时，被膜的前、后表面反射的两列光相叠加，也可发生干涉现象．若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹．利用双缝干涉可以精确测定光的波长，而薄膜干涉常用于检查平面质量和镜头的增透膜．‎ 类型一：双缝干涉实验 例1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若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），这时 A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 解析： 在双缝干涉实验的装置中，缝的宽度跟光的波长相差不多．在双缝分别放上红色和绿色滤光片之后，由于红光和绿光的频率不相等，在光屏上不可再出现干涉条纹了．但由于满足产生明显衍射现象的条件，所以在屏上将同时出现红光和绿光的衍射条纹．故正确的选项为C．‎ 答案：C 类型二:光电效应 例2某金属在一束黄光照射下，恰好能有电子逸出（即用频率小于这种黄光的光线照射就不可能有电子逸出）．在下述情况下，逸出电子的多少和电子的最大初动能会发生什么变化？ ‎ （1）增大光强而不改变光的频率． ‎ （2）用一束强度更大的红光代替黄光． ‎ （3）用强度相同的紫光代替黄光． 解析：“正好有电子逸出”，说明此种黄光的频率恰为该种金属的极限频率． ‎（1）增大光强而不改变光的频率，意味着单位时间内入射光子数增多而每个光子能量不变，根据爱因斯坦光电效应方程，逸出的光电子最大初动能不变，但光电子数目增大． ‎（2）用一束强度更大的红光代替黄光，红光光子的频率小于该金属的极限频率，所以无光电子逸出． ‎（3）用强度相同的紫光代替黄光，因为一个紫光光子的能量大于一个黄光光子的能量，而强度相同，因而单位时间内射向金属的紫光光子数将比原来少．因此，逸出的电子数将减少，但据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能将增大． 类型三：薄膜干涉 例3如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（ ）‎ ‎ A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 ‎ B．干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的 ‎ C．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的 ‎ D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的 解析：A、凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光干涉叠加而成．故A正确，B错误． C、干涉条纹不等间距是由于透镜表面是曲面，使得空气膜的厚度不是均匀变化，导致间距不均匀增大，从而观察到如图所示的同心内疏外密的圆环状条纹．故C正确，D错误． 答案：AC．‎ 类型四：用双缝干涉测光的波长 例4在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比Δx1______Δx2 （填“＞”“＜”或“＝”）。若实验中红光的波长为630nm，双缝到屏幕的距离为‎1m，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5nm，则双缝之间的距离为 mm。‎ 解析：光的双缝干涉条纹间距Δx = 错误！未找到引用源。 (λ为光的波长，L为屏与双缝之间距离，d为双缝之间距离)，红光波长长λ红 >λ绿 ，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1 > Δx2 , 条纹间距根据数据可得Δx = 错误！未找到引用源。 = ‎2.1mm = 2.1×10‎-2m ,根据Δx = 错误！未找到引用源。 可得d = 错误！未找到引用源。 ,代入数值得：d = 3.00×10‎-4m = ‎0.300mm .‎ 答案：（1） > (2分) 0.300 (3分)‎ 基础演练 ‎1.两只普通的白炽灯发出的光相遇时,我们观察不到干涉条纹,这是因为( )‎ ‎ A.两只灯泡的亮度不同 B.灯光的波长太短 ‎ C.它们是非相干光源 D.电灯发出的光不稳定 答案：C ‎2.关于杨氏双缝下涉,下列说法正确的是( )‎ ‎ A.该实验证明光具有波动性 ‎ B.凡波峰与波谷相遇处必为暗条纹 ‎ C.凡由同一光源发出的两束光线叠加后,总能形成干涉图像 ‎ D.干涉条纹的间距与光波的波长成正比 答案：ABD ‎3.分别用橙光和绿光做双缝干涉实验(实验中双缝间的距离以及缝到屏的距离保持不变),下列说法正确的是( )‎ ‎ A.橙光相邻亮纹的间距比绿光小,因为橙光的频率比绿光小 ‎ B.橙光相邻亮纹的间距比绿光小,因为橙光的波长比绿光小 ‎ C.橙光相邻亮纹的间距比绿光大,因为橙光的频率比绿光大 ‎ D.橙光相邻亮纹的间距比绿光大,因为橙光的波长比绿光大 答案：D ‎4.如图所示是光的双缝干涉的示意图,下列说法中正确的是( )‎ ‎ ①单缝S的作用是为了增加光的强度 ‎ ②双缝S1、S2的作用是为了产生两个频率相同的线状光源 ‎ ③当S1、S2发出两列光波到P点的路程差为光的波长λ的1.5倍时,产生第二条暗条纹 ‎ ④当S1、S2发出的两列光波到P点的路程差为长λ时,产生中央亮条纹 ‎ A.① B.①②‎ ‎ C.②④ D.②③‎ 答案：D ‎5某单色光由水中射入空气时,正确的情况是( )‎ ‎ A.频率不变、波长变短、波速变小 B.频率不变、波长变长,波速变大 ‎ C.频率变大、波长变长、波速变大 D.频率变小、波长不变、波速变小 答案：B ‎6.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差△x=0.6坤1若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝,则P点出现明、暗条纹的情况是( )‎ ‎ A.用频率为f1的单色光照射时,出现明条纹 B.用频率为f2的单色光照射时,出现明条纹 ‎ C.用频率为f1的单色光照射时,出现暗条纹 D.用频率为f2的单色光照射时,出现暗条纹 答案：AD ‎7.关于双缝干涉条纹的以下说法中正确的是( )‎ ‎ A.用同一种单色光做双缝干涉实验,能观察到明暗相间的单色条纹 ‎ B.用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍 ‎ C.用同一种单色光经双缝干涉的明条纹到两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍 ‎ D.用同种单色光经双缝后干涉的暗条纹到两缝的距离之差一定为该色光半波长的奇数倍 答案：ABD ‎8.在用A、B两平行狭缝作双缝干涉实验的装置中,屏上P点出现明条纹,那么双缝A和B 到屏上P点的距离之差必为( )‎ ‎ A.二分之一光波波长的奇数倍 B.一个光波波长的奇数倍 ‎ C.二分之一光波波长的偶数倍 D.二分之一光波波长的整数倍 答案：C ‎9.从两支手电筒射出的光照到同一点上时,看不到干涉条纹这是因为( )‎ ‎ A.手电筒发出的光不是单色光 B.干涉图样太小 ‎ C.周围环境的漫反射光太强 D.两个光源是非相干光源 答案：D ‎10.一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,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K不同,因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同 ‎ 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 ‎ D.各色光通过双缝的距离不同 答案：A 巩固提高 ‎1.下列现象哪些是光的干涉造成的( )‎ ‎ A.雨后天空出现的彩虹 ‎ B.隔着棱镜看到物体的边缘呈现的彩色 ‎ C.阳光下水面上油膜的彩色条纹 ‎ D.玻璃板的边缘处有时能看到彩色的光芒 答案：C ‎2.薄膜干涉条纹产生的原因是( )‎ ‎ A.薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加.‎ ‎ B.同一束光线经薄膜前后两表面反射回来的光线相互叠加.‎ ‎ C.入射到薄膜的光线和从薄膜反射回来的光线相互叠加.‎ ‎ D.明条纹是波峰与波峰叠加而成,暗条纹是波谷与波谷叠加而成.‎ 答案：B ‎3.关于照相机镜头表面的淡紫色薄膜,下面说法中正确的是( )‎ ‎ A.它能增加各种入射光的反射效果 B.它对增加紫光的透射效果最佳 ‎ C.其厚度是绿光在空气中波长的1/4 D.其厚度是绿光在薄膜中波长的1/4‎ 答案：D ‎4.竖直放置的铁丝框中的肥皂膜,在太阳光照射下形成( )‎ ‎ A.明暗相间的水平干涉条纹 B.明暗相间的竖直干涉条纹 ‎ C.彩色的水平干涉条纹 D.彩色的竖直干涉条纹 答案：C ‎5.市场上有种灯具俗称“冷光灯”‎ ‎,用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低.从而广泛地应用于博物馆、商店等处.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线以λ表示此红外线的波长,则所镀薄膜的厚度最小应为( )‎ ‎ A. B. C. D.λ 答案：B ‎6.以下说法正确的是( )‎ ‎ A.肥皂泡上呈现彩色花纹是光的色散现象 ‎ B.肥皂泡上呈现彩色花纹是光的干涉现象 ‎ C.水面上的油膜呈现彩色花纹,是油膜上下表面反射光叠加的结果 ‎ D.水面上的油膜呈现彩色花纹,是油膜表面反射光与入射光叠加的结果 答案：BC 7． 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片．若减弱光流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝．实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹．对这个实验结果有下列认识： ①曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子 ‎②单个光子的运动没有确定的轨道 ‎③干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方④只有大量光子的行为才表现出波动性 上列认识中正确的是 ‎ A．①③④正确 B．①②③正确 ‎ C．②③④正确 D．只有③④正确 答案：C ‎8.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置,所用的单色光是用普通光源加滤光片产生的检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )‎ ‎ A.a的上表面和b的下表面 ‎ B.a的上表面和b的上表面 ‎ C.a的下表面和b的上表面 ‎ D.a的下表面和b的下表面 答案：C ‎9.某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图甲所示。激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，乙图中的黑点代表亮点的中心位置。‎ ‎（1）这个现象说明激光具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿性。‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ mm 乙 感光片 遮光筒 双缝 激光器 甲 ‎（2）通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长。据资料介绍：如果双缝的缝间距为a，双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则光的波长λ=ab/L。该同学测得L=1．‎0000m，缝间距a=0．‎220mm，用带10分度游标的卡尺测感光片上的距离时，尺与点的中心位置如乙图所示。‎ 乙图中第1到第4个光点的距离是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿mm。‎ 实验中激光的波长λ=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿m（保留两位有效数字）‎ ‎（3）如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。‎ 答案：（1）波动性； （2）8.6；6.3×１０－７；（３）变小 ‎10.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”相当与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、双缝到屏之距离以及相邻两条亮纹间距△x。若所用的激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是 （ ）‎ A. v= B.v= C. v= D.v=‎ 答案：B ‎（b）‎ ‎（a）‎ ‎1.两种单色光束a、b分别照射在同一套双缝干涉演示实验装置时，得到的干涉图样如图(a)、（b）所示，则 ‎ A．a光的波长大于b光的波长 ‎ B．a光的光子能量大于b光的光子能量 ‎ C．a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度 ‎ D. 同一种介质对a光的折射率大于对b光的折射率 ‎2.用双缝干涉的实验装置可以观察到单色光的双缝干涉图样。分别用红、蓝两种单色光和双缝间距为‎0.18mm、‎0.36mm的两种双缝挡板进行实验，可以观察到四种不同的干涉图样。下列四个选项中最有可能是蓝色光、双缝间距为‎0.36mm的干涉图样的是 A. B. C. D.‎ ‎3. 在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝‎1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为‎0.350 cm，则双缝的间距为( )‎ A．2.06×10－‎7 m B．2.06×10－‎‎4 m C．1.68×10－‎4 m D．1.68×10－‎‎3 m 答案：C 4. 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题(甲)图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如题(乙)图所示．他改变的实验条件可能是______．‎ ‎ A．减小光源到单缝的距离 ‎ B．减小双缝之间的距离 ‎ C．减小双缝到光屏之间的距离 ‎ D．换用频率更高的单色光源 答案：B ‎5． 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光( )‎ ‎ A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长 ‎ B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小 ‎ C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小 ‎ D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大 ‎_________________________________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________________________‎ ‎1.表面有一层油膜的玻璃片,当阳光照射时,可在照射面及玻璃片的边缘分别看到彩色图样,对这两种现象的说法,正确的是( )‎ ‎ A.两者都是色散现象.‎ ‎ B.两者都是干涉现象.‎ ‎ C.前者是干涉现象,后者是色散现象.‎ ‎ D.前者是色散现象,后者是干涉现象.‎ 答案：C ‎2.取两块平玻璃板,合在一起用手捏紧,会从玻璃板上看到彩色条纹,这是光的干涉现象有关这一干涉的以下说法正确的是( )‎ ‎ A.这是上、下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果.‎ ‎ B.这是上面那块玻璃板的上、下两个表面的反射光干涉的结果.‎ ‎ C.这是两玻璃板间的空气薄层上、下两表面反射光相干涉的结果.‎ ‎ D.这是下面那块玻璃板的上、下两个表面的反射光相干涉的结果.‎ 答案：C ‎3.用单色光做双缝干涉实验时,双缝的作用是________；如果将入射光由红光变成紫光,则屏上干涉条纹变________；如果将双缝闯距减小,则屏上干涉条纹变________；如果将双缝到屏的距离变太,则屏上干涉条纹变_____.‎ 答案：提供相干光源,窄,宽,宽.‎ ‎4.如图所示为杨氏双缝干涉示意图,小孔S1.、S2发出的光在像屏某处叠加时,如果光程差为________时就加强,形成明条纹如果光波波长是‎400mm,屏上O点与S1、S2距离差为1800nm,那么O处将是________条纹.‎ 答案：波长的整数倍,暗.‎ ‎5.用单色光做双缝干涉实验,已知屏上一点P到双缝的路程差δ=1.5×10‎-6m,当单色光波长λ1=05μm时,P点将形成亮纹还是暗纹?若单色光波长λ2=O6μm呢?此时在中央亮纹和P点之间有几条暗纹?‎ 答案：亮,暗,两条 ‎ ‎ ‎6.利用双缝干涉实验测量红光波长,已知双缝间距是O‎.5mm,缝到屏的距离是‎1m,数得300条暗条纹的总宽度是‎4.5mm,求此红光的波长.‎ 答案：752.5nm ‎7.双缝干涉实验中,屏上一点P到双缝的路程差是2.6x10‎-6m,若P点是亮条纹,且在中央亮纹和P点之间的亮纹不超过两条,光的波长可能是多少?若P点是暗纹,从中央亮纹到P点间还有一条亮纹,光的波长可能是多少?‎ 答案：或m,m