第4.3节 光的干涉-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册）

第四章 光 4．3 光的干涉 课程标准 1. 了解光的干涉现象和干涉发生条件。 2. 了解杨氏干涉实验的装置和原理，会使用干涉条纹间距公式进行相关计算。 3. 了解等厚干涉的原理和应用。 物理素养 物理观念：通过干涉实验建立光的波动性概念。 科学思维：应用光的波动独立性和矢量叠加原理理解干涉条纹产生的机制。 科学探究：干涉条纹间距和哪些因素有关。 科学态度与责任：通过干涉的应用体会科技对生产技术的推动作用。 一、杨氏双缝干涉实验 1．光的干涉现象： 1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性。 两束光在屏幕上形成稳定的明暗条纹的现象称光的干涉。 2．光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。 3．杨氏双缝干涉实验 (1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、滤光片、单缝、双缝和光屏。 (2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 (3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 (4)滤光片的作用：让指定频率的单色光通过，改变实验条件。 4．干涉图样 （1）原理图如上图所示。 （2）亮、暗条纹的条件。 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ（k＝0，1，2…），光屏上出现亮条纹。 b．光的路程差Δr＝r2－r1＝（2k＋1）（k＝0，1，2…），光屏上出现暗条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色。 ③条纹间距公式：Δx＝ λ. 即增大挡板和屏的距离，减小双缝间距，增加波长都会导致条纹变宽。 例1. 如图甲为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短。则以下说法正确的是（ ） A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 例2. 如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（ ） A．增大S1与S2的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光 二、薄膜（等厚）干涉及其应用 1．薄膜干涉现象 如下图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形． 牛顿环的干涉如下图： 2．薄膜干涉原理分析 （1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波． （2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹． 3．薄膜干涉的应用（一）：检查平面平整度 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光产生干涉，形成条纹图案。 （1）如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是平行且等间距的． （2）如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示； （3）如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示． (注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上) 4．薄膜干涉的应用（二）：增透膜 增透膜是在光学元件表面镀一层特定厚度的薄膜，以增加光的透射。 原理：当光波照射到薄膜上时，由于薄膜上下界面的反射光波存在光程差，这些反射光波会相互干涉。通过调整薄膜的厚度和折射率，可以使得某一特定波长的光在反射时相互抵消，从而减少反射光的强度，相应地增加透射光的强度。 这种技术被广泛应用于各种光学元件中，以提高其透光性能。如：摄影器材、显示屏幕、太阳能电池板、车窗玻璃等。 例3. （多选）如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，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．干涉条纹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造成的 D．若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变小 题型01 干涉实验 例4.（多选）用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹 B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大 C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小 D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小 题型02 应用条纹间距公式Δx＝λ的计算 例5. (2024松江二模·五·第4题) 人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程，推动了量子力学的发展。 ( 单色光 λ 双缝 屏 图样 d L Δ x ) （1）托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光具有波动性，实验装置如图。双缝间距 d = 0.938 mm，光屏到双缝的距离 L = 65.6 cm，相邻明条纹中心间距 Δx = 0.263 mm，则光的波长 λ 为_________nm（保留 3 位有效数字）。 例6.（23-24·上海市复旦附中高二下期末）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的点位于双缝和的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，屏上点是一条暗条纹的中心，点到点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和间的距离为（　　） A. B. C. D. 题型03 干涉应用 【归纳总结】对干涉条纹间距的判断 矮人行走法：即把干涉条纹看成“矮人”的直立行走轨迹．始终保持脚踏被测板，头顶样板行走过程中， (1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为凹下． (2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为凸起． 因此，条纹向薄膜尖端弯曲时，说明下凹，反之，上凸． 例7. （多选）如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q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 例8.（24-25高二上·上海·随堂练习）煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度，以下说法正确的是（　　） ①如果屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯 ②如果屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯 ③如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定 ④只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 1．（多选）对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（ ） A．不同颜色的光有可能发生干涉现象 B．不同颜色的光不可能发生干涉现象 C．光的强度不同有可能发生干涉现象 D．光的强度不同不可能发生干涉现象 2．（多选） 白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果（ ） A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹 3．用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是（ ） （A） ( （ B ） ) （C） ( （ D ） ) 4．如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（ ） A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移 5．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为（ ） 6．（24-25高二上·上海·随堂练习）一束红色激光射向一块有双缝的不透光的薄板。在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现在将其中一条窄缝挡住，让这束红色激光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（　　） A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗一些 B．与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些 C．只有一条与缝宽对应的亮条纹 D．无条纹，只存在一片红光 7．（多选）如图甲、乙所示分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ） A．a、b两束单色光在真空中的波长满足λa<λb B．a、b两束单色光在玻璃中的折射率满足na<nb C．若该两束光分别为红光和紫光，则a光为红光 D．若拉大a光双缝与屏之间距离，则a光干涉图样有可能与b光当前形成的干涉图样中条纹间距相同 8．（23-24·上海市控江中学高二下期中）（多选）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 9．（23-24·上海市控江中学高二下期中）如图所示，、是两个相干光源，由它们发出的光在图中平面内产生干涉。下列表示相干结果相同点的轨迹的图线正确的是（　　） A. B. C. D. 10.（23-24·上海市南模中学高二下期中）某种“冷光灯”如图。其后面的反光镜表面涂有一层透明的薄膜，利用干涉原理，可将灯光中具有明显热效应的那部分电磁波叠加相消。被叠加相消的是（  ） A. 红外线 B. 红光 C. 紫光 D. 紫外线 11.（23-24·上海市南模中学高二下期中）如图所示，将肥皂膜所附着的金属椭圆线圈竖直放置，观察肥皂膜上产生的干涉条纹，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹________（选填“窄”或“宽”），若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90度，则干涉条纹_____________（选填“随同线圈旋转90”或“保持不变”）。 12.（23-24·上海市控江中学高二下期中）用紫光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，若增大双缝距离，则屏上干涉条纹的间距将________（填“变大”或“变小”）。若其他条件不变，改用红光做实验，则干涉条纹的间距将________（填“变大”或“变小”）。 13.（23-24·上海市向明中学高二下期末）彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，甲壳结构及光路示意图如图所示，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生（　　） A. 反射 B. 折射 C. 衍射 D. 干涉 14.（23-24·上海市松江一中高二下期末）如图所示为观察白光薄膜干涉的演示实验，观察者可以观测到肥皂膜上有明暗相间的彩色条纹。 （1）为了更好地观察干涉条纹，光源应该在______。 A.观察者侧 B.观察者的对面侧 （2）下列对实验结论的说法正确的是______。（单选） A.旋转铁丝圈，观察者看到的条纹将跟着旋转 B.本实验的条纹形成的原理和平面镜成像原理是一样的 C.若发现条纹是等间距的，说明肥皂膜是等厚的 D.若发现条纹是上疏下密的，说明肥皂膜从上往下变厚是越来越快的 15.（23-24·上海市复旦中学高二下期中）如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，只进行一步操作，下列可以采取的方法是（　　） A. 换用紫色滤光片 B. 换用双缝间距更大的双缝片 C. 使光源离双缝距离近一些 D. 使光屏离双缝距离远一些 16.（23-24·上海市松江一中高二下期末）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；加上红色滤光片，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；（单选） A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长______； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为______m（结果保留2位有效数字）； （4）如果用紫色光重新实验，相邻亮纹间距会______（填“变大”“变小”或“不变”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 光 4．3 光的干涉 课程标准 1. 了解光的干涉现象和干涉发生条件。 2. 了解杨氏干涉实验的装置和原理，会使用干涉条纹间距公式进行相关计算。 3. 了解等厚干涉的原理和应用。 物理素养 物理观念：通过干涉实验建立光的波动性概念。 科学思维：应用光的波动独立性和矢量叠加原理理解干涉条纹产生的机制。 科学探究：干涉条纹间距和哪些因素有关。 科学态度与责任：通过干涉的应用体会科技对生产技术的推动作用。 一、杨氏双缝干涉实验 1．光的干涉现象： 1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性。 两束光在屏幕上形成稳定的明暗条纹的现象称光的干涉。 2．光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。 3．杨氏双缝干涉实验 (1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、滤光片、单缝、双缝和光屏。 (2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 (3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。 (4)滤光片的作用：让指定频率的单色光通过，改变实验条件。 4．干涉图样 （1）原理图如上图所示。 （2）亮、暗条纹的条件。 ①单色光：形成明暗相间的条纹，中央为亮条纹。 a．光的路程差Δr＝r2－r1＝kλ（k＝0，1，2…），光屏上出现亮条纹。 b．光的路程差Δr＝r2－r1＝（2k＋1）（k＝0，1，2…），光屏上出现暗条纹。 ②白光：光屏上出现彩色条纹，且中央亮条纹是白色。 ③条纹间距公式：Δx＝ λ. 即增大挡板和屏的距离，减小双缝间距，增加波长都会导致条纹变宽。 例1. 如图甲为双缝干涉实验的装置示意图。图乙为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长，紫光的波长最短。则以下说法正确的是（ ） A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 【答案】　A 【解析】 红光波长大于绿光，绿光波长大于紫光，波长越长条纹间距越大，A正确。 例2. 如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（ ） A．增大S1与S2的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光 【答案】　C 【解析】 干涉条纹间距Δx＝ λ. 红光波长比绿光长，C正确。 二、薄膜（等厚）干涉及其应用 1．薄膜干涉现象 如下图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形． 牛顿环的干涉如下图： 2．薄膜干涉原理分析 （1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波． （2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮（或暗）条纹对应的薄膜的厚度相等．单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹． 3．薄膜干涉的应用（一）：检查平面平整度 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，M的下表面和N的上表面反射的光产生干涉，形成条纹图案。 （1）如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是平行且等间距的． （2）如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示； （3）如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示． (注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上) 4．薄膜干涉的应用（二）：增透膜 增透膜是在光学元件表面镀一层特定厚度的薄膜，以增加光的透射。 原理：当光波照射到薄膜上时，由于薄膜上下界面的反射光波存在光程差，这些反射光波会相互干涉。通过调整薄膜的厚度和折射率，可以使得某一特定波长的光在反射时相互抵消，从而减少反射光的强度，相应地增加透射光的强度。 这种技术被广泛应用于各种光学元件中，以提高其透光性能。如：摄影器材、显示屏幕、太阳能电池板、车窗玻璃等。 例3. （多选）如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，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．干涉条纹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造成的 D．若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变小 【答案】 AC 【解析】 空气膜两侧分别是透镜下表面和玻璃上表面，是这两个表面反射光的干涉，所以A正确； 两条条纹间距的空气厚度相等，空气膜下表面是平面，上表面是球面，所以厚度变化不均匀，C正确； 圆弧半径增大，空气厚度变化减缓，条纹间距变大，D错误。 题型01 干涉实验 例4.（多选）用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹 B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大 C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小 D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小 【答案】ACD 【详解】A．取下滤光片，不同色光的干涉图样叠加，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故A正确； B．若单缝向右平移，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，故B错误； C．根据Δx＝λ知，将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故C正确； D．若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据Δx＝λ知，暗纹间距减小，故D正确。 题型02 应用条纹间距公式Δx＝λ的计算 例5. (2024松江二模·五·第4题) 人类对光的本性的认识经历了曲折的、螺旋式上升的过程，推动了量子力学的发展。 ( 单色光 λ 双缝 屏 图样 d L Δ x ) （1）托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光具有波动性，实验装置如图。双缝间距 d = 0.938 mm，光屏到双缝的距离 L = 65.6 cm，相邻明条纹中心间距 Δx = 0.263 mm，则光的波长 λ 为_________nm（保留 3 位有效数字）。 【答案】376 【解析】解出波长。 例6.（23-24·上海市复旦附中高二下期末）如图甲所示为双缝干涉实验的原理图，屏上的点位于双缝和的中垂线上，在双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质。用一单色光垂直照射双缝，在屏上会产生干涉条纹，屏上点是一条暗条纹的中心，点到点的距离为x。已知该单色光在真空中的波长为，双缝与屏之间的距离为L，则双缝和间的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【详解】点到点的距离为x，根据图乙有 双缝与屏之间充满折射率为n的均匀介质，则有 根据干涉规律有 解得 故选A。 题型03 干涉应用 【归纳总结】对干涉条纹间距的判断 矮人行走法：即把干涉条纹看成“矮人”的直立行走轨迹．始终保持脚踏被测板，头顶样板行走过程中， (1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为凹下． (2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为凸起． 因此，条纹向薄膜尖端弯曲时，说明下凹，反之，上凸． 例7. （多选）如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q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 【答案】　BC 【解析】 突起条纹向右移动，凹陷条纹向左移动，所以A处凹陷，B处凸起，BC正确。 例8.（24-25高二上·上海·随堂练习）煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度，以下说法正确的是（　　） ①如果屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯 ②如果屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯 ③如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定 ④只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 【答案】B 【详解】若B中气体含有瓦斯，光经过两容器时折射率不同，光速不同，到达屏正中央的光程差可能是波长的整数倍，也可能是半波长的奇数倍，所以屏的正中央可能是亮条纹，也可能是暗条纹，故屏的正中央为亮条纹时，B中气体可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，故①错误；如果屏的正中央是暗条纹，必有光程差，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，可能含瓦斯，故②正确；如果屏上干涉条纹不停地移动，说明光程差不稳定，即B中的气体瓦斯含量不稳定，故③正确；无论用单色光还是白光照射单缝时，都能在屏上出现干涉条纹，故④错误。 故选B。 1．（多选）对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是（ ） A．不同颜色的光有可能发生干涉现象 B．不同颜色的光不可能发生干涉现象 C．光的强度不同有可能发生干涉现象 D．光的强度不同不可能发生干涉现象 【答案】　BC 【解析】 干涉条件是频率相同，对光强没有特别要求，所以BC正确。 2．（多选） 白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果（ ） A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹 【答案】BD 【解析】白光做为光源进行干涉实验，观察到的是彩色条纹，A错误，D正确； 红光是单色光，干涉条纹为红黑相间，B正确； 用红光和紫光分别照射一条狭缝，产生的是红和紫的衍射条纹的叠加，不是彩色条纹，C错误。 3．用单色光完成“杨氏双缝干涉实验”，光屏上形成的图样是（ ） （A） ( （ B ） ) （C） ( （ D ） ) 【答案】 A 【解析】 条纹间距相等，A正确。 4．如图所示，在双缝干涉实验中，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则（ ） A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹P的位置略向下移 【答案】　D 【解析】 干涉条纹是两束光的相对光程差导致，单缝向上移动，中央条纹向下移动，仍然可以产生干涉条纹，D正确。 5．用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹为（ ） 【答案】　B 【解析】 由于重力作用，薄膜沿竖直方向厚度逐渐增大，等厚干涉图样如B，所以B正确。 6．（24-25高二上·上海·随堂练习）一束红色激光射向一块有双缝的不透光的薄板。在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现在将其中一条窄缝挡住，让这束红色激光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到（　　） A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗一些 B．与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些 C．只有一条与缝宽对应的亮条纹 D．无条纹，只存在一片红光 【答案】B 【详解】因产生了干涉现象，说明两缝都很窄，能够满足使红光发生明显衍射的条件，即挡住一条窄缝后，在屏上得到的是红光的单缝衍射图样，即在光屏上可以看到与原来不相同的明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些。故选B。 7．（多选）如图甲、乙所示分别是a、b两束单色光用同一双缝干涉装置进行实验得到的干涉图样，下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（ ） A．a、b两束单色光在真空中的波长满足λa<λb B．a、b两束单色光在玻璃中的折射率满足na<nb C．若该两束光分别为红光和紫光，则a光为红光 D．若拉大a光双缝与屏之间距离，则a光干涉图样有可能与b光当前形成的干涉图样中条纹间距相同 【答案】 AD 【解析】 波长越长，间距越大，A正确；波长大，折射率小，B错误； b的波长大于a的波长，a为紫光，C错误；增大a光的双缝到屏的距离，条纹间距增大，D正确。 8．（23-24·上海市控江中学高二下期中）（多选）光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象 D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 【答案】CD 【分析】本题主要考查光的折射、干涉和衍射现象等的相关概念。 【详解】A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉。故A错误； B．三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，频率不同的光在同一介质中折射率不同，产生色散。故B错误； C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象。故C正确； D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确。 9．（23-24·上海市控江中学高二下期中）如图所示，、是两个相干光源，由它们发出的光在图中平面内产生干涉。下列表示相干结果相同点的轨迹的图线正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【详解】相干结果相同点振动步调一致，与波源的路程差为0或半波长的偶数倍，P、Q连线的中垂线到P、Q的路程差为0，为振动加强点，与波源的路程差为半波长的偶数倍点的轨迹是中垂线上下两条曲线，根据该规律，知B正确，ACD错误。故选B。 10.（23-24·上海市南模中学高二下期中）某种“冷光灯”如图。其后面的反光镜表面涂有一层透明的薄膜，利用干涉原理，可将灯光中具有明显热效应的那部分电磁波叠加相消。被叠加相消的是（  ） A. 红外线 B. 红光 C. 紫光 D. 紫外线 【答案】A 【详解】红外线具有明显热效应，被叠加相消的是红外线。故选A。 11.（23-24·上海市南模中学高二下期中）如图所示，将肥皂膜所附着的金属椭圆线圈竖直放置，观察肥皂膜上产生的干涉条纹，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹________（选填“窄”或“宽”），若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90度，则干涉条纹_____________（选填“随同线圈旋转90”或“保持不变”）。 【答案】 ①. 窄 ②. 保持不变 【详解】[1]相邻干涉条纹对应的光程差为波长，即干涉条纹与波长正相关，绿光的波长小于黄光的波长，因此，在薄膜厚度变化相同的情况下，用绿光照射产生的干涉条纹比黄光照射时产生的条纹窄； [2]将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90度，肥皂膜在重力的作用下厚度的分布不会随着改变，因此，干涉条纹保持不变。 12.（23-24·上海市控江中学高二下期中）用紫光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，若增大双缝距离，则屏上干涉条纹的间距将________（填“变大”或“变小”）。若其他条件不变，改用红光做实验，则干涉条纹的间距将________（填“变大”或“变小”）。 【答案】 ①. 变小 ②. 变大 【详解】[1]根据知，若增大双缝距离d，则屏上干涉条纹的间距x将变小。 [2]根据知，若其他条件不变，改用红光做实验，则波长增大，所以干涉条纹的间距x将变大。 13.（23-24·上海市向明中学高二下期末）彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，甲壳结构及光路示意图如图所示，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生（　　） A. 反射 B. 折射 C. 衍射 D. 干涉 【答案】D 【详解】彩虹锹甲的甲壳颜色艳丽，在阳光下呈现出彩虹色，产生此现象的主要原因是阳光在甲壳表面发生干涉。故选D。 14.（23-24·上海市松江一中高二下期末）如图所示为观察白光薄膜干涉的演示实验，观察者可以观测到肥皂膜上有明暗相间的彩色条纹。 （1）为了更好地观察干涉条纹，光源应该在______。 A.观察者侧 B.观察者的对面侧 （2）下列对实验结论的说法正确的是______。（单选） A.旋转铁丝圈，观察者看到的条纹将跟着旋转 B.本实验的条纹形成的原理和平面镜成像原理是一样的 C.若发现条纹是等间距的，说明肥皂膜是等厚的 D.若发现条纹是上疏下密的，说明肥皂膜从上往下变厚是越来越快的 【答案】 ①. A ②. D 【详解】（1）[1]光源发出的光射入薄膜，薄膜的前后表面两列反射光发生干涉，形成干涉条纹，所以光源应与观察者在同侧。 故选A。 （2）[2] A．旋转铁丝圈，薄膜从上到下处的厚度不变，由干涉原理可知干涉条纹不会发生变化，A错误； B．本实验的条纹形成的原理是光的干涉形成的，平面镜成像原理是光的反射形成的，二者原理不同，B错误； CD．如果发现条纹是等间距的，可知肥皂膜的厚度从上到下均匀增加；同理，若发现条纹是上疏下密的，说明肥皂膜从上往下变厚是越来越快的，C错误，D正确。故选D。 15.（23-24·上海市复旦中学高二下期中）如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，只进行一步操作，下列可以采取的方法是（　　） A. 换用紫色滤光片 B. 换用双缝间距更大的双缝片 C. 使光源离双缝距离近一些 D. 使光屏离双缝距离远一些 【答案】D 【详解】A．紫光的波长小于黄光，根据可知，换用紫色滤光片，干涉条纹的间距变窄，A错误； B．根据 ，可知，换用双缝间距d更大的双缝片，干涉条纹的间距变窄，B错误； C．使光源离双缝距离近一些，对条纹间距无影响，C错误； D．根据 可知，使光屏离双缝距离l远一些，则干涉条纹的间距变宽，D正确。 16.（23-24·上海市松江一中高二下期末）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；加上红色滤光片，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 （1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；（单选） A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长______； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为______m（结果保留2位有效数字）； （4）如果用紫色光重新实验，相邻亮纹间距会______（填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 ①. B ②. ③. ④. 变小 【详解】（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知，要增加观察到的条纹数，即减小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故ACD错误，B正确。 故选B。 （2）[2]相邻两条亮条纹之间的距离 根据双缝干涉条纹间距公式 解得 （3）[3]所测单色光的波长 （4）[4] 由于原来是红色滤光片，是红色光产生的干涉条纹，如果用紫色光重新实验，紫色光波长比红色光波长短，根据双缝干涉条纹间距公式可知，用波长较短的紫色光重新实验，相邻两条亮纹间距会变小。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$