第9单元光的干涉、实验：用双缝干涉测量光的波长-【百汇大课堂·高中学习测试卷】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第9单元光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长 (时间：45分钟满令：100分1 一，进择题（共10小题，每小题5分，共50分，） 1,光纤通信已成为观代通信的主菱支柱之一，在现代电伯同中起看解足轻重的作用，光纤通信中信 第4题图 第5随W 第6道图 号传播的主要促体是光晕纤解，错构如图所示，其内艺和外套材料不网，光在内芯中传播。下列说 6,(多选)某一质检部们为检测一什矿泉水的质量，利用干沙原理湖定矿泉水韵所射率。将待测矿《 法正确的是 水填充到敛置在双峰与荧光第之同《之前为之气》的将时靠器中，如图所示，行制靠器未画出。通 A.光纤道算依基的原理是凳的干海 长光奸道信依据的期理是光的折射 过对比填充短形成的干渗条这制能：和填充前形成的干移条核同距五黛可以什算出该矿泉水的 二，光导纤准内艺的折射率比外套的小 D,光杆酒信具有容量大，航干找性强等优点 折射率。圆下列说法正确的是（设空气的折财率为1》 A.GS. B.G>n 单心 内 四 仁黄矿象水的折射率为马 D该矿泉木的所射常为 T,双姐干移实验装毁的戴加图如用所示，无尊5线S,,S的矩真相等，点为 箱】题周 第2题图 第3题断 8,8生线的中垂线与光屏的交点。光票S发出的波长为人的光，经$出射 孕1，（多选）(022·唐山一中青二月号)如用质示，托一个平凸透镜A程标有的平板玻瑞B叠放在 后康直穿过玻聘片传雷到)庭，经5，出射后直接传援到)点，光由5，到)点 品。用平行单色元由上向下看直那射，在A的上方向下建察，会看开一测周明暗相阿的闻网环 与山S,到O点传播韵时可差为。暖销片厚度为10双，暖销对该该长光的折 第7题图 状的于移条纹，这种干事策纹用牛镜环。分划用4，春和？，d表京透镜A和平板玻璃B的上，下同 射率为1.5，空气中光雀为，不针光在球璃片内的反射。以下判断正确的是 个表面与空气的分界围，关于相干光及干漆条议的说法正确的是 A.相干老分划是由，表面反射形成的 我相干光分别是由、：面反射形成的 及4= C=财 D4=@ ,干沙条纹是中失魂边凌密的同心圆环代条这.包干津最这是中央密边操流的同心阅环状条放 Aa=号 2 室3，（多透）如图(a》所示为单缝行针示意图，图(》为甲，乙两桌单色光分群通过间一装置形成的单连府 参.如图氏常，用单色光明射透明杯准板M素接在平面N的上表直的平滑情况，现察到如脂断承条资 射图样，下列说法正确的是 中的P和Q情况，这说明 ( A.在同件均匀介质中，甲完的度长较长 入，此操作科用了免的佩振原现 且在同种约匀余质中。甲光的传插连度更大 BN的上表面I处向上凸足 ,用同一装置做议过干移实控时，在同一光屏上乙尤的亮条这总数更多 C若出观周条相氢的直找十涉条纹，划说明两条相第的干沙条饺所对应修空气薄膜厚度相等 )当同束单色完从某种分质以图间入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射 D干步条救是由M下表在的人射老线和N上表面的反射光线平津形成的 4.(的22·江苏南爆爆城期中)在单色光双镜干传实验中，解P上产生了等间距的干南条玖。若将S 9.用平行单色光垂直贸射一及透明薄展，藏察到如图所示明暗朝可的干涉条这。下列关于该区规涛 量速佳，并在S,5的看直半分的处改一半面镜M,如图所示，荆 南塔度d随坐标上的变化图像，可能正确的是 A,屏上不会出现任何条战 且屏上是观出明精相同的不弯距条这 C,权将平面镜M向上移动少许，屏上条位间距将增大 D仅将爆角左移动少许，解上条纹间距将时大 5,(多进)啡尖千移是一种海粒干花如图，将一块平酸玻璃校姓在另一平板玻璃之上，在一端火人因 张氯片，从面在两玻璃表面之司形域个劈形空气薄膜，当光从上方人射后，从上往下看到干害条 坟，下列说法正确的是 ∠1人 A.将一张低挂出，干条位间距变小 弘将一张纸挂出，干秒条位间距变大 C.将一张纸挂出过程中，干移条发左移 D.将一紧抵拍出过程中，干港第放有移 第8超圆 第0邀国 {801,托马斯·杨用双健干莎实验鲜究了光被的性质，证实了光的被动性，在光的支动说中具 《》木实验的少缘有： 有重要的地位和意义，图示为双健千湾实验装置，单健5在孩镜S,、3的中心对称组上，实验中 ①取下意光简左侧的元并，两节光源高度，便元来能沿这允商的帕机甩尾照亮： 在犀上P点南好得薄的是中臭亮条坟上方第3级亮条纹，现要使P处出现中火亮条纹上方期4 ②按合现的鞋痒在光具席上放置各光学无件，并使各元件的中心位于意光符的拍线上( 媛亮条放，可朵取的曲连有 ③用刻度尺测量双贫屏的电离， A近当增大屏到和缝的能离 )用测量头《北读数方法同解瓷测障器)测量数条亮最这问的离 及适当增大单健到双缝的距离 在挫作步毫时还应注意 和 C.挨目颗率更低的单色光 《3》某同学以线状白织灯为光海，对实验装置正行调节并现察了实验现象后，总结出以下儿点： ,换用度长更知的单色光 入.打：与单缝和双缝必调平行较置 戊干神条拉与拉缝垂直 第10题图 二，非选择整北4小题，北50分) C.干清条文的道密程度与单醒宽度有关 D.干我条这的间匝与完的设长有美 11.10分》在做双镜干》酒单色光波长的实陵中： 以上儿点中，你认为正确的是 1)下列说法正确的是 《》如果测量头中的分刻板中心刻线与干涉条议不在可一方向上，如图乙所示，期在这种情况下 来测量干为条饺的间何座时，两量情实际俏（选填·大于一小干”或“等干）。 A在允原和意尤算中同依次放登的光学元件是：道镜，单过，虑完片，双健 13.1。分》数光已经深人判我们生活的各个方面。某物理小组科用黄光束测量玻璃对微足的号射率 收为了或小测量误整，可测量：条亮条纹间的距腐“，属和邻两条冬第试间的雨高山一是 和利用双缝干沙测量激光的波传。 C若发现干沙条这太密，重以测量，可以更换双健间距更大的双显片 :1》如图断示，在水平面上方适当位置国是面凳凳厚，使其发时与木平 1以，若发现干条这太密，难以测量，可以改用被长数长韵单色光嫩人光 能成3角斜向下的做光，在本平光据上M点是现一小光庭。放人 (2)将侧量头的分期板中别度线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条议，北时手 块平行十水平而的长方体暖璃酸行，衡光光疑移至水平光屏上的N 轮上示数如图所承，司方国特动平轮，楚分刻板中心琴度线与第6条亮条纹中心线时齐，记下此 点。倒得技璃砖限度为d一3m,N=一2m,根据民上信息 时手轮上示数，图e所示，为 田m,则相邻两亮条纹的间平为△￥一 mmk结果保 求度玻璃防的折对率： 2》为将量战香尤的被长，将渐光香直射向同距为山的从缝（每个缝 第13遇图 留三位小数》： 的宽度很窄，宽度国恩略)，在双是后面更离为工修光屠上可以裂察到干沙条位，现使测量头的 分划低中心别线与条纹的中心对齐，经测量视面5条亮条饺之可的距离为求底数光的皱长， 题光 第11题围 14.16分》如图断示，在双是干移实验中，S,S为双缝，双缝间臣为 (a》已知双缝闻距d=2.0关10m,测得双缝到屏的图离为上时(00m,周所测允的渡长为 2mm:光屏到双缝的距离为/一1m,P是光解上的一点.已知P判 S,5:的距离之整为2，Im,现用某单色光在空气中做发键干步实 12引0分)现有毛玻璃解A,双缉H、白光光算C、单缝D和造红光的随老片E等光学元件，要把它门 验（光在真空中的速度=3X1m's), 收在如图甲所示的光具南上组臻成双于形桑置，以测量红光的虚长 《1》若该单色充在某介质中传插国的支长为4×10m:被连为2× 裙光间 10曲/s,期P点是亮条这还是精条这？ 第14篷用 (?)相第两亮条纹的中心间距为多大？ 第12题图 (1)将白光光源C放在光具密显左端，依次放登北位光学元件，由左至右，表示各尤学元件的字母 相列颗序点为C、 A 8412.答案：1)45°(2)6R 14.答案：11.25(2)号万m 解析：(1)由题意可知，入射角为0，由儿何知识可得折 解析：(1)设水面上被光照亮的区域中，到O点距离最 射角为r=30°，由折射定律可得 大的点为A点，作出由点光源S到A点的光线，如图 n=sin 0 甲所示，测C即为临界角，过点光源S作OA的垂线， sin r' 垂足为D。 解得0=45。 )0 (2)由几何知识可得xB=√(2R)2-R2=√3R, 根搭m=号可得光在该材料中的传播速度为0=二 所以，光从A到B经历的时问为1=腿=5R 甲 c 第14题答图 13.答案，32R 2c 由几何知识得 解析：如下图所示，作出光路图，设出射点处的入射角 DA=tan C.OA=DA+ 为a,折射角为B,由几何关系知： 又sinc= n M P 联立解得n=1.25。 (2)设人向后退到B点时怡好看不到点光源，设OB L,作出临界光线，如图乙所示。 777777n7777777777777777777☑ 0 光屏 0 第13题答图 1 sin a=PA=Rcos a. 设光在玻璃砖内的传插速度为，传播时间为1， 乙 又v= 第14题答图 由九何知识得simr一s0+方 3 则光在玻璃砖内传播的时间1=PA-nPA, 由折射定律得n=sin卫. 根据折射定律有n sin i sin a sin r' 由图知，AQ=d-PA cos(B-a)' 设光从A到Q所用时间为12，则2=AQ 联立解得L=号7m 第9单元光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长 由以上关系可求得光束从P点传播到Q点所用的时 1,D解析：光纤通信依据的原理是光的全反射，光导纤 间为1=t41十t2= 3√2R 2c 维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的 41 界面上发生全反射，A、B、C错误：光纤通信具有容量 5.BD解析：明纹对应的光加强，在上下空气界面反射光 大、抗干扰性强等优点，D正确。 光程差为以，此处空气薄膜厚度为公，相邻明纹间空气 2.BC解析：牛顿环是由透镜A和平板玻璃B之问的空 气膜引起的薄膜干涉造成的，所以相干光分别是由b、 厚度差为合，将一张纸抽出，0变小，由公式分=an0 面反射形成的，A错误，B正确：空气膜厚度变化不是均 得，d变大，B正确，A错误：抽纸过程，0变小，条纹右 匀的，越往边缘，厚度变化越快，所以干涉条纹不是疏密 移，D正确，C错误。 均匀的同心圆环状条纹，而是中央疏边缘密的同心圆环 6.AC解析：把空气替换为矿泉水后，根据n=￡可知，光 状条纹，C正确，D错误。 在矿泉水中的传播速度减小，又入射光的频率∫不变，口 3.ABC解析：经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射 =入了，则光在矿泉水中的波长减小。根据双缝干涉时条 图样的中央亮纹越宽，条纹间隔越大，由题图知甲光的 纹同距△=宁1可知，对同一个装置，波长减小，条纹 中央亮纹宽，则甲光的该长教长，故Λ正确：依据∫一员 间距减小，即2<x1。由以上分析可得n= =,则 可知，甲光的频率较小，则甲光的折射率较小，根据v= 入gxg ￡知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大， 该矿泉水的折射率为。故A,C正确，B,D错误。 To 放B正确：由△=久可知，甲光的相都千涉条纹间距 7A解析：光在玻璃中的传接建度为=品一号时同 比乙光大，则在同一光屏上甲光的亮条纹总数比乙光 差△=10A-10A=弘，A正确，B.C,D均错误。 U 少，故C正确：甲光的折射率较小，由sinC=上可知甲 8.B解析：此操作利用了光的薄膜干涉原理，故A错误： 如果被检查平面是平整的，得到的干涉条纹是等何距 光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。 的，如果某处凹下去，则对应条纹提前出现，如果某处凸 4.C解析：当在S1、S2的垂直平分面处放一平面镜M 起来，则对应条纹延后出现，则B处向上凸起，故B正 时，由平面镜的特点可知，经平面镜反射出的光，相当于 确：出现两条相邻的直线干涉条纹，说明此处的平面表 原来的从S2射出的光，如下图所示，因此仍能在屏上产 面光滑，而标准板相对于待检查平面是倾斜的，则所对 生等间距的干涉条纹，A、B错误；仅将平面镜M向上移 应的空气薄膜厚度有一定的差值，故C错误；干涉条纹 动少许，相当于55：的间距d减小，由△r=子入可 是由M下表面的反射光线和V上表面的反射光线干 知，双缝间距d减小，屏上条纹间距△x将增大，C正确： 涉形成的，故D错误。 9.D解析：如图所示，是光的薄膜干涉模型。 仅将屏向左移动少许，由山虹=宁久入可知，双缝与屏之同 的距离1减小，屏上条纹间距△x将减小，D错误。 + 第4题答图 第9题答图 42 相邻明条纹（或相邻暗条纹）之间厚度差△d=d+1一d山 解析：(1)为获取单色线光源，白色光源后要有滤光片、 =sin0,因此条纹间距b= △d 单缝。(2)在操作步骤②时还应注意的事项有：放置单 sin 0 2nsin 0' 缝、双缝时，心须使缝平行：单缝、双缝间的距离要适 △d 6cos0=△ran0△x,0~0,tan0=sin8.A2 =tan 当。(3)为了获得清嘶的干涉条纹，灯丝与单缝和双缝 必须平行放置，A正确；由干涉现象可知干涉条纹与双 n9=:由于随x垒标增大，条纹间距6增大，所以， 缝平行，B错误：干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无 dx图像斜率绝对值随x坐标增大而减小，故选D。 关，C错误：干涉条纹的间距与光的波长有关，D正确。 10.D解析：若使原来的第3级亮条纹变成第4级亮条 (4)条纹与分划板不平行时，实际值△r=△x测cos0,0 纹，说明两相邻亮条纹的距离变小了，根据公式△x= 为条纹与分刻板间的夹角，故△x实<△x测。 白入，1为屏到双缝的距离，d为双缝之间的距离，A为 1.答案：5(2咒 波长，可适当减小屏到双缝的距离，或增大双缝之间的 解析：(1)由几何关系可知b=dotan60°-dotan r, 距离，或换用波长更短的单色光，或换用频率更高的单 解得r=30°， 色光，D正确。 根据光的折射定律可得n=sin1-sin60 11.答案：(1)D(2)11.8701.910(3)477.5 8 sin sin30=3。 解析：(1)在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是 (2)5条亮条纹之间的距离为a,则相邻两条亮条纹间 滤光片，单缝，双缝，A错误：为了减小测量误差，可测 量n条亮条纹问的距离a,故相邻两条亮条纹问的距 根据△x=凸A可知a=△r·d_ad d 离为△一n吕B错误：根据公式△虹=久可知，者发 14.答案：(1)暗条纹(2)0.3mm 现干涉条纹太密，难以测量，可以更换双缝间距更小的 解析：(1)已知该单色光在介质中的波长和波速，可得 双缝片或者改用波长较长的单色光做入射光，C错误， 、单色光的频率厂兴=4父107Hz=5×101“Hz, D正确。 (2)由图c可知，其示数为 则单色光在空气中的泼长为A=子=6×107m, 11.5mm+37.0×0.01mm=11.870mm, 令PS2-PS1=k入0，代入数据得=3.5，则P点出现 相邻两亮条纹的间距为 暗条纹。 4x=2-4=11.870-2.320 5 mm=L.910mm。 (2)相邻两亮条纹的中心间距△x= d 2,2×103× (3)根据公式△x= 可知， 6×10-7m=3×10-4m=0.3mm. 第10单元光的衍射偏振激光 波长=4x·d 1.A解析：A是光的薄膜干涉形成的：B、C、D是光的衍 代入数据，解得入=477.5mm 射形成的。 12.答案：(1)EDB 2.AD解析：当障碍物的尺寸与光的波长相当或小于光 (2)放置单缝、双缝时，心须使缝平行单缝、双缝间的 的波长时，会发生明显的衍射，该装置的原理是应用光 距离要适当 的衍射。如果屏上条纹变宽，则说明衍射现象更加明 (3)AD(4)大于 显，可知纤维细丝变细。故B、C错误，A、D正确。 43