4.3 光的干涉 课后练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.3 光的干涉 课后练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册 基础巩固 一、选择题（第1~3题为单选题，第4题为多选题） 1.以下现象不属于干涉的是（　　） A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C.白光经过三棱镜得到彩色图样 D.白光照射水面油膜呈现彩色图样 2.如图所示，圆形铁丝圈上附有一层肥皂液膜，灯泡发出一种单色光。先后把铁丝圈水平摆放在灯泡上方的a位置和竖直摆放在灯泡附近的b位置，则观察到的干涉条纹是（　　） A.a、b位置都是横条纹 B.a、b位置都是环形条纹 C.a位置是横条纹，b位置是环形条纹 D.a位置是环形条纹，b位置是横条纹 3.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是 （　　） A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动 4.如图所示，在一个空长方体箱子的一边刻上一个双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时，在箱子的对面壁上产生干涉条纹。如果把透明的油缓慢地灌入这箱子中，条纹的间隔将会（　　） A.保持不变 B.减小 C.有可能增加 D.增加 5.用双缝干涉实验装置得到红光的干涉条纹。先增加光源与单缝之间的距离，再将光源与单缝之间的红色滤光片换为绿色滤光片，下列说法正确的是（　　） A.增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变大 B.增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变小 C.换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变小 D.换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变大 6.如图所示，把一个平凸透镜A和标准的平板玻璃B叠放在一起。用平行单色光由上向下照射，在A的上方向下观察，会看到一圈圈明暗相间的同心圆环状的干涉条纹，这种干涉条纹叫牛顿环，它是检查透镜质量的一种方法。分别用a、b和c、d表示透镜A和平板玻璃B的上、下两个表面，关于两束相干光及干涉条纹的说法正确的是（　　） A.两束相干光是由a、b面反射形成的 B.两束相干光是b、c面反射形成的 C.干涉条纹是中央疏边缘密的同心圆 D.干涉条纹是中央密边缘疏的同心圆 7.下图是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（　　） A.干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加 B.用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄 C.干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的 D.薄膜上干涉条纹基本上是水平的 二、非选择题 8.在做双缝干涉实验时，用波长λ1=0.60 μm的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知但相等的狭缝上，结果发现，已知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第4条亮条纹，都和未知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第5条亮条纹重合，则未知波长的光的波长是多少？ 能力提升 一、选择题（第1~2题为单选题，第3~4题为多选题） 1.激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试时，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A.A束激光的频率大于B束激光的频率 B.整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大 C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹 D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长 2.要使双缝干涉条纹间距变大，下列措施一定可行的是 （　　） A.减小双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离 B.减小双缝间的距离，减小双缝到光屏的距离 C.增大双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离 D.增大双缝间的距离，减小双缝到光屏的距离 3.在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次增到最亮。则（　　） A.出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强 B.出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱 C.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 D.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 4.下图为用同一双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是（　　） A.甲光的波长大于乙光的波长 B.甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率 C.若甲光是黄光，乙光可能是红光 D.若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大 二、非选择题 5.激光已经深入我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。 （1）如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为d= cm，lMN=b=2 cm。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率n。 （2）为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为d的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为l处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a。求该激光的波长。 6.一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为1.0 m处的光屏上，测得1至5条亮纹间的距离为7.6 mm。已知所用的双缝间距离为0.25 mm。 （1）求这种单色光的波长。 （2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？ 4.3 光的干涉 课后练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册 基础巩固 一、选择题（第1~3题为单选题，第4题为多选题） 1.以下现象不属于干涉的是（　　） A.白光经过杨氏双缝得到彩色图样 B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样 C.白光经过三棱镜得到彩色图样 D.白光照射水面油膜呈现彩色图样 答案C 解析根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故选项A错误。由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样属于干涉现象，故选项B错误。白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故选项C正确。水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故选项D错误。 2.如图所示，圆形铁丝圈上附有一层肥皂液膜，灯泡发出一种单色光。先后把铁丝圈水平摆放在灯泡上方的a位置和竖直摆放在灯泡附近的b位置，则观察到的干涉条纹是（　　） A.a、b位置都是横条纹 B.a、b位置都是环形条纹 C.a位置是横条纹，b位置是环形条纹 D.a位置是环形条纹，b位置是横条纹 答案D 解析单色光在光程差相同的位置干涉连成的线会形成条纹，在a位置，单色光垂直照射肥皂液膜，距离圆心相等的位置的光程差相同，故为环形条纹；在b位置，单色光垂直照射肥皂液膜，同一条水平线上的薄膜的厚度大致相同，光程差基本相同，会形成干涉横条纹。选项D正确。 3.如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图。G为标准石英环，C为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层。用单色平行光垂直照射上方石英板，会形成干涉条纹。已知C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是 （　　） A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动 答案A 解析由于C的膨胀系数小于G的膨胀系数，因此温度升高时，劈形空气层的厚度变大，条纹间水平距离差减小，条纹向左移动，选项B、C、D错误，A正确。 4.如图所示，在一个空长方体箱子的一边刻上一个双缝，当把一个钠光灯照亮的狭缝放在刻有双缝一边的箱子外边时，在箱子的对面壁上产生干涉条纹。如果把透明的油缓慢地灌入这箱子中，条纹的间隔将会（　　） A.保持不变 B.减小 C.有可能增加 D.增加 答案B 解析箱子灌满油时，折射率增大，根据v=可知光速减小，根据v=λf可知光的波长减小，根据干涉条纹间距宽度公式Δx=λ可知条纹间隔减小，选项A、C、D错误，B正确。 5.用双缝干涉实验装置得到红光的干涉条纹。先增加光源与单缝之间的距离，再将光源与单缝之间的红色滤光片换为绿色滤光片，下列说法正确的是（　　） A.增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变大 B.增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变小 C.换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变小 D.换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变大 答案C 解析根据Δx=λ可知，增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距不变，选项A、B错误。根据Δx=λ可知，换为绿色滤光片后，波长变短，则得到的条纹间距变小，选项C正确，D错误。 6.如图所示，把一个平凸透镜A和标准的平板玻璃B叠放在一起。用平行单色光由上向下照射，在A的上方向下观察，会看到一圈圈明暗相间的同心圆环状的干涉条纹，这种干涉条纹叫牛顿环，它是检查透镜质量的一种方法。分别用a、b和c、d表示透镜A和平板玻璃B的上、下两个表面，关于两束相干光及干涉条纹的说法正确的是（　　） A.两束相干光是由a、b面反射形成的 B.两束相干光是b、c面反射形成的 C.干涉条纹是中央疏边缘密的同心圆 D.干涉条纹是中央密边缘疏的同心圆 答案BC 解析由题图可知，空气薄层的两个分界面是两个反射面，所以可以得到，两束干涉光是图中b、c面反射形成的，选项A错误，B正确。空气薄层厚度不是均匀增加，而是越向外相同距离上厚度变化越大，所以干涉条纹不是疏密均匀的同心圆，而是中央疏边缘密的同心圆，选项C正确，D错误。 7.下图是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（　　） A.干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加 B.用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄 C.干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的 D.薄膜上干涉条纹基本上是水平的 答案ABD 解析由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故选项A正确。条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故选项B正确。干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故选项C错误。薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故选项D正确。 二、非选择题 8.在做双缝干涉实验时，用波长λ1=0.60 μm的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知但相等的狭缝上，结果发现，已知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第4条亮条纹，都和未知波长的光在光屏上的中央亮条纹两侧的第5条亮条纹重合，则未知波长的光的波长是多少？ 答案0.48 μm 解析设未知波长为λ2，则x4=λ1 x5=λ2 根据题意知x4=x5 联立解得λ2=λ1=×0.60 μm=0.48 μm。 能力提升 一、选择题（第1~2题为单选题，第3~4题为多选题） 1.激光陀螺仪是很多现代导航仪器中的关键部件，广泛应用于民航飞机等交通工具。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，其原理结构比较复杂，我们简化为如图所示模型：由激光器发出的A、B两束激光，经完全对称的两个通道（图中未画出）在光电探测器处相遇，产生干涉条纹。如果整个装置本身具有绕垂直纸面的对称轴转动的角速度，那么沿两个通道的光的路程差就会发生变化，同时光电探测器能检测出干涉条纹的变化，根据此变化就可以测出整个装置的旋转角速度。某次测试时，整个装置从静止开始，绕垂直纸面的对称轴，顺时针方向逐渐加速旋转，最后转速稳定，这个过程中光电探测器的中央位置C处检测出光强经过了强→弱→强→弱→强的变化过程。根据上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　） A.A束激光的频率大于B束激光的频率 B.整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变大 C.整个装置加速转动过程中，C处始终没有出现干涉明条纹 D.整个装置加速转动过程中，两束激光的路程差变化了2个波长 答案D 解析由于两束激光出现干涉现象，说明两个光束的频率相等，选项A错误。由于整个装置顺时针方向转动，因此整个装置加速转动过程中，A束激光到达光电探测器的路程逐渐变小，选项B错误。整个装置加速转动过程中，当C处出现强光时就是干涉明条纹，选项C错误。由于C处出现了强→弱→强→弱→强的变化，因此两束激光的路程差依次为0、λ、λ、、2λ，因此变化了2个波长，选项D正确。 2.要使双缝干涉条纹间距变大，下列措施一定可行的是 （　　） A.减小双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离 B.减小双缝间的距离，减小双缝到光屏的距离 C.增大双缝间的距离，增大双缝到光屏的距离 D.增大双缝间的距离，减小双缝到光屏的距离 答案A 解析根据相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式Δx=λ可知，要使干涉条纹间距变大，可以减小双缝间的距离d，增大双缝到光屏的距离l，增大λ，故选项B、C、D错误，A正确。 3.在研究A物体材料的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个两面平行的玻璃板B，B与A的上表面平行，在它们之间形成一厚度均匀的空气薄膜。现用波长为λ的单色光垂直照射玻璃板B，同时给A缓慢加热，在B的上方观察到B板的亮度发生周期性变化。当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次增到最亮。则（　　） A.出现最亮时，B上表面反射光与B下表面反射光叠加后加强 B.出现最暗时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后减弱 C.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 D.温度从t1升至t2过程中，A的高度增加 答案BD 解析出现最亮时，是B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉，叠加后加强，故选项A错误，B正确。温度从t1升到t2的过程中，亮度由最亮又变到最亮，当路程差（即薄膜厚度的2倍）等于半波长的偶数倍，出现明条纹，知路程差减小λ，则A的高度增加 ，故选项C错误，D正确。 4.下图为用同一双缝干涉实验装置得到的甲、乙两种单色光的干涉条纹，下列有关两种单色光的说法正确的是（　　） A.甲光的波长大于乙光的波长 B.甲光在真空中的传播速率大于乙光在真空中的传播速率 C.若甲光是黄光，乙光可能是红光 D.若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大 答案AD 解析根据干涉条纹间距公式Δx=λ可得，在d、l相同的条件下，Δx与λ成正比，甲光的条纹间距大，甲光的波长长，故选项A正确。各种单色光在真空中的传播速率是相同的，都是3.0×108 m/s，故选项B错误。由于甲光的波长长，且红光的波长比黄光的波长长，若甲光是黄光，则乙光不可能是红光，故选项C错误。甲光的频率比乙光频率低，则甲光的折射率小，由n=得，若两种单色光以相同的入射角进入同种介质，甲光的折射角较大，故选项D正确。 二、非选择题 5.激光已经深入我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。 （1）如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成30°角斜向下的激光，在水平光屏上M点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖，激光光斑移至水平光屏上的N点。测得玻璃砖厚度为d= cm，lMN=b=2 cm。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率n。 （2）为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为d的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为l处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a。求该激光的波长。 答案（1）　（2） 解析（1）由几何关系可知b=dtan 60°-dtan r 解得r=30° 根据光的折射定律可得n=。 （2）5条亮条纹之间的距离为 a，可知条纹间距Δx= 根据Δx=λ解得λ=。 6.一实验小组用某一单色光做双缝干涉实验时，在距离双缝为1.0 m处的光屏上，测得1至5条亮纹间的距离为7.6 mm。已知所用的双缝间距离为0.25 mm。 （1）求这种单色光的波长。 （2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折射率为1.3，则这种光在增透膜中的波长是多少？增透膜的厚度至少应取多少？ 答案（1）4.75×10-7 m （2）3.65×10-7 m　9.13×10-8 m 解析（1）条纹间距Δx= m=1.9×10-3 m 因λ=Δx 代入数据解得单色光的波长λ=4.75×10-7 m。 （2）因n= 那么光在增透膜中的波长 λ'= m=3.65×10-7 m 增透膜的厚度至少为 d'= m=9.13×10-8 m。 学科网（北京）股份有限公司 $