5.1 光的干涉 同步练习-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

第1节　光的干涉 一、必备知识基础 1.(多选)下列关于双缝干涉实验的说法正确的是(　　) A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C.频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列单色光能够发生干涉现象 D.照射单缝的单色光的波长越小,光屏上出现的条纹宽度越宽 2.一个半径较大的透明玻璃球体,若截去其上面的一大部分,然后将剩余部分放到标准的水平面上,现让单色光竖直射向截面,如图所示,在反射光中看到的是(　　) A.平行的、明暗相间的干涉条纹 B.环形的、明暗相间的干涉条纹 C.只能看到同颜色的平行反射光 D.一片黑暗 3.如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上的P点出现第3条暗条纹,已知光速为c,则P点到双缝距离之差S2P-S1P应为(　　) A. B. C. D. 4.某同学自己动手利用如图所示的器材,观察光的干涉现象,其中,A为单缝屏,B为双缝屏,C为像屏。当一束阳光照射到A上时,屏C上并没有出现干涉条纹。他移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因,最大的可能是(　　) A.单缝S太窄 B.单缝S太宽 C.S到S1和S2距离不等 D.太阳光不能作光源 5.(多选)(2025上海高二阶段练习)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(　　) A.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 B.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 C.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 D.只有用单色光照射单缝时,才可能在屏上出现干涉条纹 6.如图所示,将有肥皂膜的铁丝圈挂在酒精灯右侧,在火焰中分别加入不同金属元素,火焰会呈现不同的颜色。下列说法正确的是(　　) A.条纹形状是相互平行的竖直线 B.从上向下,条纹的间距越来越小 C.紫光的条纹数比黄光要少一些 D.干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的 二、关键能力提升 7.(多选)利用如图甲所示的装置可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差,T1、T2是标准平面玻璃,A0为标准金属丝,直径为D0,A为待测金属丝,直径为D。用波长为λ的单色光垂直照射玻璃表面,干涉条纹如图乙所示,相邻亮条纹的间距为ΔL。则(　　) A.D与D0相差越大,ΔL越小 B.轻压T1的右端,若ΔL变小,有D<D0 C.相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为λ D.图乙可能是D与D0相等时产生的条纹 8.(多选)双缝干涉部分实验装置如图所示,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是(　　) A.若将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹 B.若将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化 C.若将像屏向上平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹 D.若将像屏向上平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化 9.(2025山东临沂高二期末)双缝干涉实验原理如图所示,光源S到双缝S1、S2的距离相等,S1、S2连线平行于光屏,O点为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点。光源S发出单色光经S1、S2传播到光屏上P点的时间差为Δt,其中S1P垂直于光屏,P为某亮条纹中心,OP之间还有m条亮条纹。若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片,光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等。已知光在真空中的传播速度为c、玻璃片对该单色光的折射率为n,不考虑光在玻璃片内的反射。则单色光在真空中的波长及玻璃片的厚度分别为(　　) A. B. C. D. 10.如图所示,在双缝干涉实验中,若用λ=5×10-7 m的光照射,屏上O点是中央亮条纹,屏上A点为第二级亮条纹所在处。若换用λ2=4×10-7 m的光照射时,屏上O点处是什么情况?屏上A点处又是什么情况? 参考答案 1.BC　解析 在杨氏双缝干涉实验中,单缝的作用是获得一个线光源,双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源,故选项A错误,B正确;频率相同、相位差恒定的两列光可以发生干涉现象,选项C正确;由Δy=λ可知,波长越短,条纹间距越窄,选项D错误。 2.B　解析 球面玻璃与平板玻璃间形成的空气膜由中心向外,厚度变化不均匀,故产生不等距的明暗相间的环形干涉条纹,故选项B正确。 3.D　解析 单色光的波长为λ=,又P点出现第3条暗条纹,即S2P-S1P=5×,选项D正确。 4.B　解析 本实验中,单缝S应非常窄,才可看作“理想线光源”,也才能成功地观察到干涉现象,移走B屏后,在C上出现一窄亮斑,说明单缝S太宽,故B正确,A错误;S到S1和S2距离不等时,也能出现干涉条纹,但中央不一定是亮纹,C错误;太阳光可以作光源,屏上将出现彩色条纹,D错误。 5.BC　解析 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A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B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C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D错误。 6.B　解析 肥皂膜在重力作用下,从上向下肥皂膜的厚度越来越厚,同一水平面上的各点薄膜厚度相等,产生同一条纹,因此,条纹形状是相互平行的水平线,A错误;薄膜的侧面截面看成梯形,前后两个面间的夹角为θ,肥皂液的折射率为n,两相邻的亮(或暗)条纹间的距离为L,对应的薄膜厚度之差Δd==Lsin θ,得L=,入射光波长不变,肥皂液的折射率不变,重力作用下θ变大,则条纹的间距越来越小,B正确;根据L=,波长越短,条纹越窄,条纹数越多,因为紫光的波长比黄光的波长短,所以紫光的条纹数比黄光要多一些,C错误;干涉条纹是由膜的前后两个表面反射的两列光叠加产生的,D错误。 7.AB　解析 设标准平面玻璃之间的夹角为θ,相邻两亮(或暗)条纹对应的薄膜厚度差为,则有=ΔL,由此可知D与D0相差越大,θ越大,ΔL越小,故A正确;轻压T1的右端,若ΔL变小,由=ΔL可知θ变大,因为压的是右端,说明右端直径小,即有D<D0,故B正确;相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为,故C错误;当D=D0时,光程差相等,则不产生干涉条纹,故D错误。 8.ACD　解析 双缝干涉发生后,并不只在有光屏处有干涉图样,而是在双缝右侧的空间,只要通过双缝后两列光在相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象,并且在新的位置仍很清晰,A、C、D正确。 9.B　解析 光在介质中的传播速度为v=,根据题意,有Δr=cΔt,Δr=kλ,k=m+1,联立可得单色光在真空中的波长λ=。若紧贴S1放置一厚度均匀的玻璃片,光由S1垂直穿过玻璃片传播到P点与光由S2直接传播到P点时间相等,则=Δt,解得玻璃片的厚度为d=,故选B。 10.解析从双缝到屏上O点的距离之差,无论用何种频率的光入射,路程差总是零。所以O点仍然是亮条纹。 从双缝到屏上A点的路程差d=S2A-S1A,用λ1光入射时为第二级亮条纹,即d=2λ1, 代入数据d=10×10-7 m,这个路程差10×10-7 m对于λ2的光波来说=2.5, 即为波长的奇数倍,A处为暗条纹 由于d=(2k-1)(k=±1,±2,±3,…) 故10×10-7 m=(2k-1) m,即k=3 k为暗条纹的级次,所以当k=3时应为第三级暗条纹。 答案亮条纹　第三级暗条纹 学科网（北京）股份有限公司 $