课后分层练(二十一) 光的干涉-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

[课后分层练(二十一)]　光的干涉 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1．如图所示，在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是(　　 ) 答案：选A。 解析：由于重力作用，同一水平面液膜厚度相同，且上薄下厚，可知在较薄的区域，光程差增加的缓慢，较厚的区域，光程差增大的较快，所以呈现上疏下密的水平条纹，故A正确。 2．在如图所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600 nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹(第0级)。若P0点上方的P点为第3级亮条纹，现改用波长为400 nm的紫光照射，则(　　 ) A．P0和P都呈现亮条纹 B．P0为亮条纹，P为暗条纹 C．P0为暗条纹，P为亮条纹 D．P0和P都呈现暗条纹 答案：选B。 解析：由题知橙光的波长为λ＝600 nm，紫光的波长为λ′＝400 nm，且P点出现第3级亮条纹，可知PS2－PS1＝3λ＝1 800 nm＝9，故当改用紫光照射时，光到P点的路程差为半波长的奇数倍，故P变为暗条纹，P0仍为亮条纹，故B正确。 3．劈尖干涉是一种薄膜干涉，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入一薄片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光从上方入射后，可观察到如图所示的干涉条纹，若将薄片向左移动，则(　　 ) A．条纹变密 B．条纹疏密不变 C．条纹变疏 D．条纹整体向右平移 答案：选A。 解析：从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为λ，显然将薄片向左移动后空气层的倾角变大，故相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变小，干涉条纹变密，故A正确。 4．(2025·山东菏泽期中)如图所示为一透明薄膜的竖直截面。现用平行单色光照射该透明薄膜，形成的明暗相间的条纹图像可能正确的是(　　 ) 答案：选C。 解析：同一条纹对应的薄膜厚度相同，薄膜厚度随距离变化的越来越慢，自左向右条纹间距越来越大，故C正确。 5．用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹，改变双缝到屏的距离后，条纹间距变为原来的1.5倍，如图所示，则双缝到屏的距离变为原来的(　　) A． B． C．倍 D．2倍 答案：选C。 解析：根据双缝干涉的规律可知，相邻亮条纹或相邻暗条纹间距为Δx＝λ，解得L＝，由于改变双缝到屏的距离后，条纹间距变为原来的1.5倍，可知双缝到屏的距离变为原来的倍，故C正确。 6．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝，试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹？分别为第几条亮条纹或暗条纹？(光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s) 答案：见解析 解析：双缝S1、S2到光屏上P点的路程之差Δr等于单色光波长的整数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现亮条纹；当Δr等于单色光半个波长的奇数倍时，由S1和S2发出的光在P点互相抵消，出现暗条纹。 频率为f1的单色光的波长 λ1＝ m＝0.6×10-6 m＝0.6 μm 频率为f2的单色光的波长 λ2＝ m＝0.4×10-6 m＝0.4 μm。 即Δr＝λ1，Δr＝λ2。 可知，用频率为f1的单色光照射时，P处应出现亮条纹，且为第一条亮条纹(不包含中间亮条纹)；用频率为f2的单色光照射时，P处应出现暗条纹，且为第二条暗条纹。 7．(多选)(2025·山东济宁检测)光的干涉现象在技术中有重要应用，例如：在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，从样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲)，则(　　 ) A．若要使条纹变疏，可以将薄片向右移动 B．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，表明被测表面对应位置向上凸 C．将样板平行上移，条纹向着劈尖移动 D．用黄光照射形成的干涉条纹间距比用绿光照射时小 答案：选BC。 解析：相邻亮条纹之间空气膜的厚度差等于半个波长，当薄片向右移动少许时，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距变小，条纹变密，故A错误；空气薄层干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，弯曲处是凸的，故B正确；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当样板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移动，故C正确；条纹间距与光的波长成正比，由于黄光波长长，故黄光条纹间距大，绿光的条纹间距小，故D错误。 8．(2025·山东淄博期末)如图所示，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，在透镜的下表面和平面玻璃的上表面之间形成一个很薄的狭缝层。单色光从上方垂直凸透镜的上表面射向凸透镜，沿光的入射方向看到明暗相间的干涉条纹，这些条纹叫作牛顿环。下列说法正确的是(　　 ) A．牛顿环是凸透镜上、下表面的反射光叠加形成的 B．距离中心越远，相邻亮条纹间距越小 C．同一条纹下，狭缝层的厚度不同 D．若换成波长更长的光，条纹分布更加密集 答案：选B。 解析：干涉条纹是由凸透镜下表面与平面玻璃上表面的反射光叠加形成的，故A错误；圆环状条纹的间距不相等，从中心向外条纹越来越密集，条纹间距越小，故B正确；同一条纹上，凸透镜下表面与平面玻璃间空隙上、下表面反射光的光程差相同，狭缝层的厚度相同，故C错误；若换成波长更长的光，相邻亮条纹或相邻暗条纹的间距变大，故条纹分布更加稀疏，故D错误。 9．(2025·河南名校联考)劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲所示，将一块平行玻璃板放置在另一平行玻璃板之上，在一端加入一张厚度为d的纸板，从而在两玻璃表面之间形成一个空气薄膜，纸板的左端到劈尖顶点的距离为L，当红光从上方入射后，从上往下看到如图乙所示的干涉条纹，其中相邻两条亮条纹中心间距为Δx，则该红光的波长为(　　 ) A．Δx B．Δx C．Δx D．Δx 答案：选B。 解析：由题意，根据薄膜干涉原理可知，相邻亮条纹对应薄膜厚度差为Δe＝，由于θ较小，劈尖夹角tan θ≈θ＝，条纹间距Δx对应的厚度变化为Δe＝θ·Δx，联立方程得·Δx，则该红光的波长为λ＝Δx，故B正确。 10．(2025·山东德州检测)1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图，S为红色单色光源，光源S发出的光和由S发出经过平面镜反射的光照在竖直放置的光屏上，形成明暗相间的条纹。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l，a≪l，镜面与光屏垂直，光屏上相邻n条亮条纹的中心间距为Δx。下列说法正确的是(　　 ) A．该红色单色光源波长为 B．该红色单色光源波长为 C．若把红色单色光源换成绿色单色光源，则光屏上相邻亮条纹的中心间距变小 D．若把平面镜水平向右略微平移，则光屏上相邻亮条纹的中心间距变大 答案：选C。 解析：由于相邻n条亮条纹的中心间距为Δx，根据双缝干涉条纹间距公式可得λ，解得λ＝，故A、B错误；根据双缝干涉条纹间距公式可知，若把红色单色光源换成绿色单色光源，则光源波长减小，光屏上相邻亮条纹的中心间距变小，故C正确；若把平面镜水平向右略微平移，l、a、λ均不变，光屏上的条纹间距不变，故D错误。 11．(光学综合)为了降低光通过照相机镜头等光学元件表面因反射造成的光能损失，人们在这些光学元件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜(如图甲)。增透膜上下两个表面的反射光会因发生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。若将照相机镜头等光学元件简化为矩形元件，某单色光垂直光学元件上单层镀膜的上表面入射，如图乙所示，其中增透膜的厚度为d1，光学元件的厚度为d2。则： (1)增透膜对该单色光的折射率为n1，光学元件对该单色光的折射率为n2，光在空气中的速度近似为c，求该光穿过增透膜和光学元件的时间t； (2)为了增强绿光的透射强度，需要在镜头前镀上折射率n＝1.4的增透膜，绿光在空气中的波长λ＝560 nm，求增透膜的最小厚度dmin。 答案：(1)　(2)100 nm 解析：(1)单色光在增透膜中的传播速度v1满足v1＝ 单色光在光学元件中的传播速度v2满足v2＝ t＝ 解得t＝。 (2)增透膜上下两个表面的反射光因发生干涉而相互抵消，则光程差要等于半波长的奇数倍，设绿光在增透膜中的波长为λ0，则2d＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3，…) 又n＝ 解得d＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3，…) 当k＝0时增透膜厚度最小dmin＝ 代入数据解得dmin＝100 nm。 学科网（北京）股份有限公司 $