4.3 光的干涉 练习题(1)-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版选择性必修1《4.3 光的干涉》练习题(1) 一、单选题（本大题共7小题，共28.0分） 1. 抽制细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板上的一条同样宽度的窄缝规律相同，则 这是利用光的干涉现象 这是利用光的衍射现象 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗了 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细了． A. B. C. D. 2. 关于光的干涉和衍射现象，下列说法正确的是 A. 光的干涉现象遵循波的叠加原理，衍射现象不遵循波的叠加原理 B. 光的干涉条纹是彩色的，衍射条纹是黑白相间的 C. 光的干涉现象说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明这一点 D. 光的干涉和衍射现象都是光波叠加的结果 3. 为了减少光学元件的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光．如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长为 A. B. C. 4d D. 4nd 4. 理论联系实际是物理学科特点之一．以下给出的几组表述中，实际应用与相应的物理理论相符合的是 干涉法检查平面的平整度应用了光双缝干涉原理 伦琴射线管应用了光电效应原理 光纤通信应用了光的折射原理 光谱分析应用了原子光谱理论 立体电影应用了光的偏振理论． A. B. C. D. 5. 关于下列光学现象，说法正确的是 A. 水中蓝光的传播速度比红光快 B. 光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C. 摄影机镜头镀膜增透是利用了光的衍射特性 D. 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 6. 图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的红光照射到双缝上，在光屏上出现明暗相间的条纹。在其他条件都不变的情况下： A. 若遮住一条缝，光屏上还会出现明暗相间的条纹 B. 若改用蓝光照射双缝，光屏上的条纹间距会变大 C. 若增加入射光的强度，光屏上的条纹间距会变大 D. 若将光屏远离双缝一小段距离，光屏上有可能不会出现明暗相间的条纹了 7. 用a、b、c、d表示四种不同颜色的单色点光源，若： 将a、b、c放在水中相同深度处，有人在水面上方同等条件下观测发现，b在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大 分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大 、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大则推断a、b、c、d的折射率正确的是 A. B. C. D. 二、多选题（本大题共5小题，共20.0分） 8. 下列有关说法中正确的是 A. 在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，为减小偶然误差，应测出单摆做n次全振动的时间t，利用求出单摆的周期 B. 变化的磁场一定会产生变化的电场 C. X射线是比紫外线频率低的电磁波 D. 只有障碍物的尺寸比波长小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象 E. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红色光，则条纹间距变宽 9. 图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝和间距为，双缝到屏的距离为，波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝和上，在屏上形成干涉条纹，中心轴线上方第1条亮纹中心位置在处，第3条亮纹中心位置在处，现有1号、2号虫子分别从和出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到，假设两条虫子爬行速率均为，正确的是 A. 1号虫子运动路程比2号短 B. 两只虫子运动的时间差为 C. 两只虫子运动的时间差为 D. 已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算 10. 下列说法正确的是 A. 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振 B. 由黄光和蓝光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是蓝光 C. 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 D. 机械波和电磁波都能在真空中传播 E. 机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象 11. 下列说法中正确的是 A. 波从一种介质进入另一种介质时，频率保持不变 B. 机械波的频率越高，在介质中的传播速度越大 C. 两列波发生稳定的干涉现象，则两列波的频率必然相同 D. 光的偏振现象说明光波是横波 12. 下列说法正确的是 A. 光在真空中传播的速度与光的频率有关 B. 雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的 C. 杨氏双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大 D. 光的偏振现象说明光是横波 E. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在 三、计算题（本大题共1小题，共10.0分） 13. 半径为R、折射率的透明四分之一圆柱体的横截面如图所示，一束足够宽的平行单色光以入射角i从OA面射入圆柱体，其中一部分入射光能通过圆柱体从曲面射出，射出点的纵坐标的最大值不考虑光线在透明圆柱体内经一次或多次反射后再射出圆柱体的复杂情形，已知求入射角i的正弦值．结果可用根式表示 【答案与解析】 1.答案：B 解析：解：当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，该装置的原理是运用光的衍射现象，如果屏上条纹变宽，则金属丝变细； 上述现象符合光的衍射产生的条件，故正确； 由衍射产生的条件可知：丝越细衍射现象越明显，故也正确， 故选：B。 让激光通过细丝，产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细． 解决本题的关键知道衍射条纹的特点，以及知道发生明显衍射的条件． 2.答案：D 解析：解：AD、从成因分析，光的干涉现象、衍射现象都是光波叠加的结果，两者都表明光是一种波，故A错误，D正确。 B、从条纹特点看，虽然条纹宽度、间距方面两者有所区别，但单色光的干涉条纹、衍射条纹都是明由单色光的颜色决定暗相间的，白光的干涉条纹、衍射条纹都是彩色的，故B错误； C、干涉与衍射都是波特有的现象，所以光的衍射与干涉都说明光具有波动性。故C错误 故选：D。 根据光的干涉与光的衍射的本质、成因以及特点分析即可。 该题考查对光的干涉与光的衍射的理解，属于对该知识点的深度考查，其中它们都是光波叠加的结果要正确理解。 3.答案：D 解析：解：本题考查薄膜干涉。设绿光在膜中的波长为，则 由，得 则绿光在真空中的波长为：。 故选：D。 当光照射时膜的两表面产生频率相同的反射光，从而出现光的抵消，最终实现增加透射性． 光的透射能力是由薄膜的厚度决定，当厚度正好使得两反射光的光程差等于半个波长，出现振动减弱的现象．此时光的透射性最强． 4.答案：D 解析：解：干涉法检查平面的平整度应用了薄膜干涉原理，故错误； 伦琴射线射线是从伦琴射线管阴极发出的高速电子流打到阳极固体上产生的，而不是光电效应的原理，故错误； 光纤通信是利用了光的全反射原理，故错误； 光谱分析是利用了原子光谱理论，故正确； 立体电影是利用了光的偏振原理，故正确． 故选：D． 本题的关键是明确干涉法检查平面的平整度、伦琴射线管、光纤通信、光谱分析以及立体电影的工作原理． 考查应掌握各种仪器的工作原理和使用方法，注意它们之间的区别与联系． 5.答案：D 解析：解：A、蓝光的折射率大于红光的折射率，根据知水中蓝光的传播速度比红光慢，故A错误； B、B、光从空气射入玻璃时是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，B错误； C、镜头镀膜增透是利用了光的干涉现象，减弱光的反射，从而增加透射能力，故C错误； D、根据条纹间距公式，红光的波长较大，则条纹间距较宽，D正确． 故选：D 蓝光的折射率大于红光的折射率，根据比较传播速度；全反射的条件光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角；双缝干涉的条纹间距公式 本题考查了折射、全反射、干涉等光学现象，掌握与其有关的公式是解决问题的关键． 6.答案：A 解析： 在光的双缝干涉实验中，若遮住一条缝则变为单缝衍射；在双缝干涉的实验中，条纹间距公式：。 本题考查双缝干涉的有关内容，比较简单。 A.若遮住一条缝，则变为单缝衍射，光屏上还会出现明暗相间的条纹，故 A正确； 由双缝干涉的条纹间距公式得：若改用蓝光照射双缝，光屏上的条纹间距会变小 ；若增加入射光的强度，光屏上的条纹间距不变；若将光屏远离双缝一小段距离，光屏上的条纹间距会变大，故BCD错误。 故选A。 7.答案：A 解析：解：水下成像的原理图如图： b在水下的像最深，说明b为上图中的红线，其折射角最小，，r最小，则折射率最小， 照亮水面的部分说明可以发生折射，其它区域发生了全反射： 由图可以看出照亮水面的面积越大，发生全反射的临界角越大，根据知，n越小，故c的折射率小于a， 故abc三者中b的折射率最小，a的折射率最大：； 分别用b、c和d发出的单色光在相同条件下做双缝干涉实验，b光的亮条纹间距最大，，则b光的波长最长，波长越长折射率越小， 故bcd三者中b光的折射率最小； 、c和d发出的光在同种玻璃中传播，d光的传播速度最大，根据知d光的折射率最小，即c光的折射率大于d光的折射率，a光的折射率大于d光的折射率，结合的分析知： bcd三者中b光的折射率最小d光的折射率最大： 综上可知：； 故选：A． 画出水下成像的原理图，以及照亮水面面积的光路图，结合折射定律和全反射定律分析abc的折射率大小． 本题以折射率为纽带考查了光的折射、全反射、干涉等光现象，数量掌握折射率对这些现象的影响． 8.答案：ADE 解析：解： A、在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，为减小偶然误差，应采用累积法测量周期，即测出单摆作n次全振动的时间t，利用求出单摆的周期，故A正确。 B、根据麦克斯韦电磁场理论可知：变化的磁场一定会产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，只有非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，故B错误。 C、X射线是比紫外线频率高的电磁波，故C错误。 D、当波长比障碍物的尺寸大或相差不多能产生明显衍射现象，故D正确。 E、光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿色光变为红色光，波长变长，依据干涉条纹间距公式，则条纹间距变宽，故E正确； 故选：ADE。 在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，为减小偶然误差，应采用累积法测量周期；变化的磁场一定会产生电场，但只有非均匀变化的磁场才能产生变化的电场，可由麦克斯韦电磁场理论分析；X射线是比紫外线频率高；产生明显衍射现象的条件是波长比障碍物的尺寸小或相差不多． 本题考查波动部分多个知识，只要加强基础知识的学习，难度不大．对单摆实验，关键抓住实验的方法：累积法，可减小测量误差；麦克斯韦电磁场理论理解要准确，要记牢文字表述的内容． 9.答案：AB 解析：解：A、由题，结合干涉条纹的宽度公式：可知，该光的干涉条纹的宽度： 第1条亮纹中心位置在处，所以： 第3条亮纹中心位置在处，所以： 所以1号虫子的路程为：； 2号虫子的路程为：， 则：故A正确； BCD、两只虫子运动的时间差故B正确，CD错误 故选：AB。 当P点到双缝的路程差是半波长的奇数倍时，该点出现暗条纹，当P点到双缝的路程差是半波长的偶数倍时，该点出现亮条纹，并根据干涉条纹间距公式，从而即可求解． 解决本题的掌握出现明暗条纹的条件，当屏上P点到双缝的距离差等于入射光半波长的奇数倍时，P点出现暗条纹；当屏上P点到双缝的距离差等于入射光半波长的偶数倍时，P点出现亮条纹． 10.答案：BCE 解析：解：A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的薄膜干涉，故A错误； B、黄色光的折射率小于蓝色光，则黄色光对应的临界角小于蓝色光，根据全反射的条件以及临界角可知，由黄光和蓝光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是蓝光，故B正确； C、电子也具有波动性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，故C正确； D、电磁波能在真空中传播，但机械波不能在真空中传播，故D错误； E、机械波与电磁波都是波，都能发生衍射和干涉现象，故E正确。 故选：BCE。 光的薄膜干涉是空气薄膜的前后两个表面反射的光相干涉，用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉；根据发生全反射的条件分析；实物粒子也具有波动性，只是波长太小，但也能发生干涉；所有的波都能发生衍射和干涉现象。 机械振动与机械波以及光的干涉、衍射等知识点，都是记忆性的知识点，在平时的学习过程中多加积累即可。 11.答案：ACD 解析：解：A、频率由波源决定，在不同介质中频率不变；故A正确； B、机械波的传播速度由介质决定；与频率无关；故B错误； C、干涉条件为两波的频率相同；故C正确； D、偏振是横波的性质；故光的偏振说明光是横波；故D正确； 故选：ACD。 波的频率等于波源的振动频率，波的频率与介质无关．介质中各个质点的频率等于波源的频率．偏振是横波特有的现象． 本题关键要知道波的频率等于波源的振动频率，由波源的振动情况决定，与其他因素无关． 12.答案：BDE 解析：解：A、光在真空中传播的速度都一样，与光的频率无关。故A错误。 B、声波的波长大于超声波的波长，所以声波更容易发生衍射。故B正确。 C、根据双缝干涉的条纹间距公式知，紫光的波长比红光的波长短，则紫光产生的条纹间距变小。故C错误。 D、光的偏振现象说明光是横波。故D正确。 E、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在。故E正确。 故选：BDE。 光的偏振现象说明光是横波；油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的；根据双缝干涉的条纹间距公式判断间距的变化；麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在。 本题考查了物理学史，波的干涉和衍射以及全反射等知识点，比较简单，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。 13.答案：解：设由B点入射的光线在曲面上的P点发生全反射，如图所示，由几何关系有：  ，其中． 解得 由几何关系可知，由B点入射的光线的折射角为： 由全反射规律有 又 联立解得 答：入射角i的正弦值是． 解析：光线从圆柱体从曲面射出时，射出点的纵坐标最大的位置刚好发生全反射，画出光路图，由几何知识求出折射角正弦，再由折射定律求入射角i的正弦值． 明确全反射条件，正确地画出光路图是解决本题问题的关键，是折射定律和几何知识的综合应用． 学科网（北京）股份有限公司 $$