4.3光的干涉 课时优化作业 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

4.3光的干涉—高二物理人教版（2019）选择性必修第一册课时优化作业 1.如图甲所示，某同学将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上，用单色光垂直照射透镜与玻璃板，可以观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环。若该同学将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙所示，则观察到的条纹可能是( ) A. B. C. D. 2.制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后，在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象，下列说法正确的是( ) A.上述现象与彩虹的形成原理相同 B.光在薄膜的下表面发生了全反射 C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉 D.薄膜厚度发生变化，硅片总呈现深紫色 3.检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与待测滚珠放置在两块平板玻璃之间，用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是( ) A.滚珠均合格 B.滚珠均不合格 C.滚珠b合格，滚珠c不合格 D.滚珠b不合格，滚珠c合格 4.对于以下的光学现象说法中正确的是( ) A.图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝间的距离d，相邻亮条纹间距离将减小 B.图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同的情况下，上图对应光的波长较短 C.图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹陷的 D.图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波 5.如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是( ) A.条纹方向与AB边平行 B.条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大 C.减小薄片的厚度，条纹间距变小 D.将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小 6.如图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夹入三张纸片，从而在两玻璃表面间形成劈形空气薄膜，当红光从上方入射后，从上往下看到明暗相间的等距条纹，下列说法正确的是( ) A.该现象是光的衍射现象 B.若将红光改为蓝光，则条纹间距变窄 C.若再夹入一张纸片，则条纹间距变宽 D.若上方玻璃为标准玻璃，看到某处条纹向右侧弯曲，则下方平板玻璃对应处有凹陷 7.光学技术作为一门高精密度的学科，近年来发展迅猛。光学技术主要应用于光学仪器、通信、医学、生物、纳米制造、材料等领域。下列关于光学现象的说法，正确的是( ) A.肥皂泡呈现彩色条纹是由光的干涉现象造成的 B.偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波 C.光纤传导利用光的全反射原理，光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小 D.单缝衍射条纹是明暗相间平行等间距条纹 8.如图甲所示，将一块平板玻璃a放置在另一块平板玻璃板b上，在右端夹入两张薄纸片.当单色光从上方垂直射入后，从上往下看可以观察到如图乙所示的干涉条纹.则下列说法正确的是( ) A.干涉条纹是由a、b两玻璃板上表面反射的光叠加产生的 B.若仅增大垂直射入的单色光波长，则条纹将变疏 C.将b缓慢向下平移，则条纹之间的距离将变大 D.若抽去一张薄纸片，则条纹将变密 9.制造半导体元件，需要精确测定硅片上涂有的二氧化硅（）薄膜的厚度，把左侧二氧化硅薄膜腐蚀成如图甲所示的劈尖，用波长的激光从上方照射劈尖，观察到在腐蚀区域内有8条暗纹，且二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹，二氧化硅的折射率为1.5，则二氧化硅薄膜的厚度为( ) A.1680nm B.1890nm C.2520nm D.3780nm 10.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是( ) A. B. C. D. 11.光的干涉现象在技术中有重要应用。一顶角极大的圆锥形玻璃体，倒立在表面平整的标准板上，其截面如图甲。单色光从上方垂直玻璃的上表面射向玻璃体，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹。下列说法正确的是( ) A.条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀 B.条纹是以顶点为圆心的同心圆，且中间疏、边缘密 C.产生干涉的两束光是来自玻璃体上表面和侧面的反射光 D.若出现乙图所示条纹，则说明玻璃体侧面上有凸起 12.如图（甲）为用干涉法检查玻璃平板b是否平整的装置。将标准玻璃样板a放置在b之上，在一端夹入两张纸片。当红光垂直入射后，从上往下看到的条纹如图（乙）所示，b板上表面P点附近条纹向左侧弯曲，则( ) A.P点有凹陷 B.P点有凸起 C.换用绿光照射，条纹间距变大 D.抽去一张纸片，条纹间距变大 13.如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明( ) A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷 14.利用微距相机可以拍摄到形状各异的雪花图像，其中有一种“彩虹”雪花，中间部分有一个夹有空气的薄冰层，呈彩色花纹，下列现象的原理与之相同的是( ) A.利用光导纤维传递信息，实现光纤通信 B.光的双缝干涉现象 C.阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹 D.泊松亮斑 15.如图所示，水平放置的单色线光源S发出的光有一部分直接入射到竖直光屏上，一部分通过水平放置的平面镜反射后射到光屏上，这两列光相遇时会发生干涉，形成水平的明暗相间的条纹。则( ) A.将光屏向右平移，相邻亮条纹间距减小 B.将光屏向右平移，相邻亮条纹间距增大 C.将线光源S向下平移，相邻暗条纹间距减小 D.将线光源S向下平移，相邻暗条纹间距增大 答案以及解析 1.答案：A 解析：凸透镜的凸球面与玻璃平板之间形成一个空气薄膜，用单色光垂直照射透镜与玻璃板时，尖劈形空气薄膜的上、下表面反射的两束光相互叠加产生干涉，当光程差为波长的整数倍时，此处是亮条纹，当光程差为波长的奇数倍时，此处是暗条纹。同一半径圆环处的空气薄膜厚度相同，上、下表面反射的光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状。将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜时，则在图乙中同一亮环对应的薄膜这一厚度要内移，则对应的牛顿亮环的半径要变小，其他环的半径依次变小，因此圆环的半径要变小，环间距变小，环变得更密，则观察到的条纹可能是A图。 故选A。 2.答案：C 解析：根据光的干涉中相互加强的条件，可知当薄膜的厚度发生变化时，满足加强条件的波长也会发生改变，导致硅片呈现不同的颜色，硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉，振动加强，C正确，BD错误；彩虹的形成原理主要为光的折射，A错误。 3.答案：C 解析：单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同一条干涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径与滚珠b的相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的不相等，即滚珠c不合格。C正确。 4.答案：A 解析：根据可知只增大两个狭缝的距离d，相邻亮条纹间距离将减小，A正确；由题图乙可知，上图的衍射现象比下图更明显，可知在狭缝宽度相同的情况下，下图对应的光波长较短，B错误；由题图丙可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C错误；缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，表明光波是横波，D错误。 5.答案：D 解析：A.薄膜干涉的光程差（d为薄膜厚度），厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误； B.因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误； C.减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误； D.将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确。 故选D。 6.答案：B 解析：A.光线在劈形空气薄膜的上、下表面上反射，并产生干涉，从而形成干涉条纹，因此该现象是光的干涉现象，A错误； B.若将红光改为蓝光，可知蓝光的波长小于红光，由干涉条纹间距公式可知，则条纹间距变窄，B正确； C.若再夹入一张纸片，则在同一位置沿斜面的方向光程差的变化变大，则劈形空气薄膜的顶角增大，则条纹间距变窄，C错误； D.若上方玻璃为标准玻璃，看到某处条纹向右侧弯曲，则下方平板玻璃对应处有凸起，D错误。 故选B。 7.答案：A 解析：A.肥皂泡呈现彩色是光在前后膜的反射光叠加产生的干涉形成的，故A正确； B.偏振是横波特有的现象，光的偏振现象说明光是横波，故B错误； C.光在光纤中的传输利用了全反射的原理，要求光线从光密介质射向光疏介质，则光纤内芯的折射率比外套的大，故C错误； D.单色光通过某一狭缝形成的衍射条纹为间距不等的平行的明暗相间的条纹，故D错误。 故选A。 8.答案：B 解析：A.干涉条纹是由a的下表面和b上表面反射的光叠加产生的，故A错误。 BC.若仅增大垂直射入的单色光波长时，根据条纹间距表达式 可知条纹变疏，将b缓慢向下平移时条纹间距不变，故B正确，C错误； D.若抽去一张薄纸片，平板玻璃a、b之间的夹角减小，条纹间距变大，条纹变稀疏，故D错误。 故选B。 9.答案：A 解析：根据题意，由于二氧化硅的折射率为1.5，则激光在二氧化硅中的波长为 观察到在腐蚀区域内有8条暗纹，则二氧化硅斜面转为平面的棱MN处是亮纹是第9条，设二氧化硅薄膜的厚度为d，则有 联立解得 故选A。 10.答案：D 解析：从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差，由题图可知，相邻亮条纹（或暗条纹）的间距随坐标x的增大而变大，故薄膜的厚度d随坐标x的增大而变化得越来越少，即曲线的斜率的绝对值变化得越来越慢，故选D。 11.答案：AD 解析：空气膜的上下两个表面反射的两列光波发生干涉，光程差是光的半个波长的偶数倍即为明条纹，是光的半个波长的奇数倍即为暗条纹，因圆锥形玻璃体压在标准板上，以顶点为圆心的各点空气薄膜厚度沿半径的方向均匀变化，因此可以看到条纹是以顶点为圆心的同心圆，且疏密均匀，A正确，B错误；产生干涉的两束光是来自玻璃体的下表面和标准板上表面的反射光，C错误；空气薄层干涉是等厚干涉，即同一条明条纹处空气膜的厚度相同，若出现题图乙所示条纹，说明凸处光程差与内侧的光程差相等，即该处出现凸起，D正确。 12.答案：AD 解析：薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相等，知P处凹陷，根据干涉条纹的公式 如果减少一张纸片，d减小，条纹宽度变窄，那么之间的条纹间距变大。 故选AD。 13.答案：BC 解析：AC.A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹(图中白色条纹)提前出现，可见平面N的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确； BD.薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜DE厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面N的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误。 故选BC。 14.答案：BC 解析：A.薄冰中间所夹的空气薄层相当于一层薄膜，光在此空气薄层上形成薄膜干涉，呈现彩色花纹，而光导纤维的原理为光的全反射，故A错误； B.双缝干涉为光的干涉现象，故B正确； C.阳光下的肥皂泡呈现彩色条纹为薄膜干涉，故C正确； D.泊松亮斑是光的衍射，故D错误。 故选BC。 15.答案：BD 解析：AB.根据光的反射，可知通过水平放置的平面镜反射的光可以等效为光源在平面镜中所成虚像发出的光，即可以将光源与其虚像等效为双缝干涉中的双缝，令光源到平面镜的间距为d，光源到光屏间距为L，则有 可知，若将光屏向右平移，L增大，则相邻亮条纹间距增大，故A错误，B正确； CD.根据上述可知，若将线光源S向下平移，d减小，则相邻暗条纹间距增大，故C错误，D正确。 故选BD。 学科网（北京）股份有限公司 $$