第4章 第3节 光的干涉-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（人教版2019 江苏专用）

物理 选择性必修 第一册 江苏专版 1 3 第3节 光的干涉 刷基础 2 1.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中为单缝屏，为双缝屏， 为光屏.当一束阳光照射屏时，屏上并没有出现干涉条纹，移走后， 上出现 一窄亮斑.分析实验失败的原因可能是( ) B A.单缝太窄 B.单缝 太宽 C.到和 距离不相等 D.阳光不能作为光源 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 3 解析 双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线 排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，实验中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B. 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 4 2.[北京东城区2023高二下期末] 如图1所示的双缝干涉实验中，改变实验条件进行两次实验，先 后在屏上观察到如图2、图3所示的条纹，下列说法正确的是( ) C 图1 图2 图3 A.改变的实验条件是减小了双缝到光屏之间的距离 B.改变的实验条件是增大了双缝之间的距离 C.若图2是绿色条纹，图3可能是红色条纹 D.若图2是绿色条纹，图3可能是彩色条纹 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 5 解析 改变实验条件后干涉条纹间距增大，根据条纹间距表达式 可知，改变的实验条件 可能是增大了双缝到光屏之间的距离，或减小了双缝之间的距离，故A、B错误；绿光的波长小于 红光，若题图2是绿色条纹，题图3可能是红色条纹，故C正确；彩色条纹是白光通过双缝干涉产 生的条纹，若题图2是绿色条纹，题图3不可能是彩色条纹，故D错误. 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 6 3.[江苏常州高级中学2024高二上期中] 如图，用频率为的单色光垂直照射双缝，光屏上 处为 中央亮条纹，点是上方第三条亮条纹中心，已知双缝间距为，双缝到光屏的距离为 ，光速 为 ，下列说法正确的是( ) B A.改用其他色光照射， 点可能显示暗条纹 B.之间的距离为 C.若增大双缝到光屏的距离 ，条纹间距变小 D.若换用频率更大的单色光照射双缝，点上方第三条亮条纹中心在 点上方 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 7 解析 由于点到双缝的光程差为零，所以各种色光在点均为亮条纹，A错误；由题意可知， 之间的距离为，B正确；根据可知，若增大双缝到光屏的距离 ，条纹间 距变大，C错误；若换用频率更大的单色光，波长变小，则条纹间距减小， 点上方第三条亮条 纹中心在 点下方，D错误. 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 8 4.利用两台相距很远（几千公里）联合工作的射电望远镜观察射电恒星，可 以精确测定大陆板块漂移的速度，模型可简化为如图所示的双缝干涉过程. 将射电恒星看成点光源 ，分别在地球上不同大陆的两个望远镜相当于两个 狭缝、 ，它们收到的光满足相干条件，汇集两望远镜信号的接收器相当 C A.点接收到的干涉信号先变强 B. 点接收到的干涉信号始终保持不变 C.干涉条纹间距变小 D.干涉条纹间距变大 于光屏，设某时刻光屏上点到、的距离相等，到、的距离也相等，当向上远离 时， 下列说法中正确的是( ) 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 9 解析 在双缝干涉实验中，当向上远离时，则光经过、到的路程差不等于0，导致 点 接收到的干涉信号先变弱，故A、B错误；根据公式 可知，当向上远离时， 增大， 干涉条纹间距将变小，故C正确，D错误. 题型1 对光的双缝干涉现象的理解 10 5.[山东临沂2024高二上检测] 光的干涉现象在科学研究中有许多应用.如图甲所示是利用光的干 涉检测某精密光学平面的平整度，下列说法正确的是( ) C 甲 乙 丙 丁 A.图甲中上板是待检测的光学元件，下板是标准样板 B.若换用频率更大的单色光，其他条件不变，则图乙中的干涉条纹变宽 C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹，说明被检测的平面在此处出现了凹陷 D.图丁中得到的条纹是等间距的同心圆环 题型2 薄膜干涉 11 解析 上板是标准样板，下板是待检测的光学元件，故A错误；频率越大的单色光，其波长越小， 因此若换用频率更大的单色光，其他条件不变，根据 ，可知干涉条纹变窄，故B错误； 题图丙中条纹向左弯曲，亮条纹提前出现，说明被检查的平面在此处出现了凹陷，故C正确；题 图丁光学元件间的空气膜厚度由中心向边缘增加得越来越快，则亮条纹逐渐变窄，因此得到的是 由中心向边缘宽度逐渐变窄的明暗相间的同心圆环，故D错误. 题型2 薄膜干涉 12 【方法总结】劈形薄膜干涉条纹的特点 （1）条纹间距：，其中和分别为劈尖的高度和斜边长度， 和 分别为相干光的波 长和薄膜介质的折射率. （2）移动方向：当 增大时，条纹变窄，而且条纹向劈尖一侧移动；反之，向远离劈尖一侧移动. （3）条纹的变化：凸向劈尖为凹，凹向劈尖为凸. 题型2 薄膜干涉 13 6.[辽宁省实验中学2024高二上月考] 甲、乙两同学在实验室做薄膜干涉实验.甲同学将有肥皂膜 的铁丝圈竖直放置，形成如图（a）所示的肥皂膜（侧视图），用黄色光从左侧照射肥皂膜，会 观察到明暗相间的干涉条纹.乙同学用平行单色光垂直照射透明肥皂膜，观察到如图（b）所示明 暗相间的干涉条纹.关于甲、乙两同学的实验，下列说法正确的是( ) B 图（a） 图（b） A.甲同学应该从肥皂膜右侧观察干涉图样 B.任意两相邻亮条纹处对应的肥皂膜厚度之差相同 C.乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率不随光屏到肥皂膜的距离 变化而变化 D.乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率随光屏到肥皂膜的距离 增大而逐渐增大 题型2 薄膜干涉 14 解析 薄膜干涉是薄膜前、后两个面的反射光叠加产生的，故甲同学应该从肥皂膜左侧观察干涉 图样，故A错误；任意两相邻亮条纹处对应的肥皂膜厚度之差是黄色光波长的一半，故B正确；肥 皂膜的上、下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为 ，即光程差为肥皂膜厚度的2 倍，当光程差时，表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的肥皂膜的厚度差为 ， 题图乙中相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，可知肥皂膜厚度变化 所用的距离逐渐变大， 即乙同学实验中肥皂膜厚度的变化率随光屏到肥皂膜的距离 增大而逐渐减小，故C、D错误. 题型2 薄膜干涉 15 7.[江苏徐州2024高二上调研] 有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品能使被照物品产生的热效 应大大降低，从而被广泛地应用.这种灯降低热效应的原理是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有 一层薄膜（如氟化镁），该膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以 表示 红外线在真空中的波长， 表示薄膜对该红外线的折射率，则所镀薄膜的最小厚度应为 （不计半波损失）( ) C A. B. C. D. 题型3 干涉条纹与波长的关系 16 解析 当薄膜前后表面反射光线的光程差为半波长的奇数倍时，薄膜两个界面上的反射光干涉后 互相削弱，减少反射光中的红外线，从而减少反射光的能量，设红外线在薄膜中的波长为 ，薄 膜厚度为，则，由题意可知， ，解得 ，故薄膜厚度的最小值为 ，故A、B、D错误，C正 确. 题型3 干涉条纹与波长的关系 17 8.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射,尤其是眼睛不能长时间被紫外线照射,否则 将会严重地损伤视力.有人想用薄膜干涉的原理设计一种增反膜，将这种增反膜应用于眼镜能大大 减小紫外线对眼睛的伤害,他选用的薄膜材料的折射率 ,光在真空中的速度 ,所要消除的紫外线的频率 ，那么他设计的这种增反膜的厚度 至少是( ) C A. B. C. D. 题型3 干涉条纹与波长的关系 18 解析 为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别在该膜的前后两个表面反射的光叠加后加 强，则路程差（大小等于薄膜厚度的2倍）应等于光在薄膜中的波长 的整数倍，即 .因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的 ，紫外线在真空中的波长是 ，在膜中的波长是 ，故膜的厚度至少是 ，故C正确，A、B、D错误. 题型3 干涉条纹与波长的关系 19 9.如图所示，在双缝干涉实验中，和为双缝，是光屏上的一点，已知 点到 、的距离差为，现分别用、 两种单色光在空气中做双缝干涉实 验. （1）已知光在折射率为的介质中波长为,用光进行实验时， 点处是亮条纹 还是暗条纹？ [答案] 暗条纹 题型3 干涉条纹与波长的关系 20 解析 设光在空气中的波长为，在的介质中的波长为，由 得， ， 根据路程差 得， ， 根据干涉条纹是暗条纹的条件可知，用光进行实验时， 点处是暗条纹. 题型3 干涉条纹与波长的关系 21 （2）已知光在某种介质中波长为，当 光从这种介质射向空气时，发生全反射的 临界角为 ，用光进行实验时，点处是亮条纹还是暗条纹？ [答案] 亮条纹 题型3 干涉条纹与波长的关系 22 解析 根据临界角与折射率的关系 得 ， 则光在空气中的波长 ， 根据路程差 得， ， 根据干涉条纹是亮条纹的条件可知，用光进行实验时， 点处是亮条纹. 题型3 干涉条纹与波长的关系 23 【方法总结】判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，看该点到两个光源（双缝）的路程差与波长的 比值.当路程差等于波长的整数倍时，该点出现亮条纹，路程差等于半波长的奇数倍时，该点出现 暗条纹.这一结论成立的条件为两个光源振动情况完全相同，即光源为两个相干光源. 题型3 干涉条纹与波长的关系 24 $$