4.3 光的干涉 分层作业 -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 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示是双缝干涉实验装置，用绿色激光照射双缝时，光屏上有明暗相间的条纹。若其他条件不变，则下列说法正确的是（　　） A．减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小 B．减小光源到双缝的距离，条纹间距变大 C．换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变大 D．换用红色激光照射双缝，条纹间距变小 2．彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线。则（　　） A．a光的频率小于b光的频率 B．a、b光在由空气进入水滴后波长变长 C．从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射 D．通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大 3．（多选）如图所示，一束可见光穿过玻璃三棱镜后，变为三束单色光。关于a光、b光和c光，下列说法正确的是（　　） A．有可能光是蓝光 B．在玻璃砖中，光的传播速度小于c光的传播速度 C．光的波长小于光的波长 D．双缝干涉实验中，若仅将入射光由c光改为b光，则条纹间距变小 4．（多选）下列所示的图片、示意图或实验装置都来源于课本，则以下说法正确的是（    ） A．甲图是太阳通过小圆孔成的像 B．乙图是薄膜干涉的应用，可用来检测平面的平整程度 C．丙图是双缝干涉的原理图，若P处光程差等于光的波长的整数倍，则P处是亮条纹 D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在肥皂膜上，出现竖直干涉条纹 5．劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，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，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？ 6．研究光的干涉现象原理图如图所示。光源到双缝、的距离相等，、连线平行于光屏，点为、连线中垂线与光屏的交点。光源发出单色光，经、传播到光屏上点，垂直于光屏，为某亮条纹中心，之间还有条亮条纹，光由、传播到点的时间差为。现紧贴放置厚度为的玻璃片，光由垂直穿过玻璃片传播到点与光由直接传播到点时间相等。已知光在真空中的速度为，玻璃对该单色光的折射率为，不考虑光在玻璃片内的反射，求： （1）单色光在真空中的波长； （2）玻璃片的厚度。 B层 7．某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（　　） A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝 C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离 8．（多选）肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄。下列说法正确的是（　　） A．过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形 B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动 9．在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为，两光源、的振动情况恰好相同，光屏上的P点到与到的路程差为，如图所示。 （1）P点是亮条纹还是暗条纹? （2）设O为到、路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹?（不包括O、P两处的条纹） C层 10．中国最北端城市黑龙江漠河，极寒天气频繁，城市的路灯、汽车大灯等在稳定大气中易形成“寒夜灯柱”现象，这是一种冰晕现象，因大气中的冰晶反射灯光而形成。简化光路如图所示，一束灯光（复色光）从左侧界面折射进入冰晶，分成两束单色光a和b，再经右侧界面反射，又从左侧界面折射出来被人们看到。关于这一现象，下列说法正确的是（　　） A．b光更易发生全反射 B．在冰晶中，a光的速度比b光的速度大 C．单色光b在冰晶右侧的反射不是全反射 D．用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距比a光小 11．（多选）用平行红色激光束垂直照射一层透明工业薄片，观察到如图所示明暗相间的条纹。下列说法正确的是（　　） A．形成明暗相间条纹的原因是光的干涉 B．薄片左侧厚度小，右侧厚度大 C．从左向右薄片的厚度均匀增大 D．改用平行紫色激光照射，观察的条纹数会增多 12．如图所示，在静止海面上航行的船，从距海面高为l的天线上发射电磁波，岸上距海面高为h的天线接收电磁波，当船行到距离岸为L的某一位置时，电磁波消失了，若电磁波在空中传播，经海面反射，反向时相位改变，试回答下列问题： (1)说明产生这种现象的原因； (2)若L比h和l大得多，引起这种现象时，L、h、l、之间应满足什么关系？ (3)若，，，电磁波消失，那么再近或再远一点的距离是多少时，也会引起这种现象？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 A C AC BC A AB C AD 1．A 【详解】根据条纹间距公式 其中为双缝到光屏的距离，为双缝的宽度： A．根据条纹间距公式可知减小双缝到光屏的距离，条纹间距变小，故A正确； B．根据条纹间距公式可知减小光源到双缝的距离，条纹间距不变，故B错误； C．蓝光的波长绿光的波长短，根据条纹间距公式可知换用蓝色激光照射双缝，条纹间距变小，故C错误； D．红光的波长绿光的波长长，根据条纹间距公式可知换用红色激光照射双缝，条纹间距变大，故D错误。 故选A。 2．C 【详解】A．由光路图可知，光的偏折程度大于光，可知水滴对光的折射率大于对光的折射率，所以光的频率大于光的频率，故A错误； B．、光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据 可知波长变短，故B错误； C．根据可知，光的临界角小于光的临界角，即光比光容易发生全反射，故C正确； D．由于光的频率大于光的频率，所以光的波长小于光的波长，根据可知，通过同一双缝干涉装置，光干涉的相邻条纹间距比光的小，故D错误。 故选C。 3．AC 【详解】A．根据光路图可知，a光的偏折程度最小，可知折射率最小，频率最小，bc两种光频率都大于a光，因比蓝光频率更大的有靛色光和紫光，则a光可能是蓝光，选项A正确； B．根据 可知，光的传播速度大于c光的传播速度，选项B错误； C．b光频率大于a光，则光的波长小于光的波长，选项C正确； D．c光折射率大于b光，则c光频率大于b光，c光波长小于b光，双缝干涉实验中，根据 若仅将入射光由c光改为b光，则条纹间距变大，选项D错误。 故选AC。 4．BC 【详解】A．甲图是小孔衍射的图样，太阳通过小圆孔成的像属于光的直线传播，故A错误； B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是相互平行的直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确； C．图是双缝干涉原理图，根据叠加原理可知，若P处光程差等于光的波长的整数倍，则P处是亮条纹，故C正确； D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。 故选BC。 5．条纹变疏 【详解】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 △x=2d 即光程差为空气层厚度的2倍，当光程差 △x=2d=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λ，显然抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，故干涉条纹变疏。 6．（1）；（2） 【详解】（1）由题意，为第级亮条纹中心，则有 又 解得 （2）由题意，设光在玻璃中的传播速度为，则 且 解得 7．A 【详解】由于干涉条纹间距，可知： A．换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距变小，故A正确； B．换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮纹中央间距变大，故B错误； C．增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮纹中央间距变大，故C错误； D．减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮纹中央间距，故D错误。 故选A。 8．AB 【详解】A．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确； B．薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确； C．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误； D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动，由于重力，表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°；D错误。 故选AB。 9．（1）亮条纹；（2）5条亮条纹，6条暗条纹 【详解】（1）根据可得光的波长为 由于 即为整数，且两光源的振动情况完全相同，所以点为亮条纹。 （2）点到、的路程差为，则点也是亮条纹，所以P、O间还有5条亮条纹，6条暗条纹。 10．C 【详解】A．图像可知a光偏折程度比b光的大，故a光的折射率比b光的折射率大，a光临界角小，更易发生全反射；故A错误； B．根据，由于a光的折射率比b光的折射率大，故在冰晶中，a光的速度比b光的速度小，故B错误； C．根据图示光路图，简化图中左右界面平行，右侧界面的入射角等于左侧界面的折射角，可知，若在右侧界面发生全反射，则左侧界面也要发生全反射，人眼将看不到光线，所以简化光路图中“寒夜灯柱”的形成过程没有全反射，故C正确； D．由于a光的折射率大，故a光频率大，a光波长小，根据，可知b光的条纹间距比a光大，故D错误。 故选C。 11．AD 【详解】A．形成明暗相间条纹的原因是光的干涉，故A正确； BC．用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由透明薄膜的下表面和上表面反射光叠加后形成的，其光程差为透明薄膜厚度的2倍，当光程差时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度时对应的条纹为亮条纹；在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐减小，厚度变化所用的距离逐渐减小，从左向右薄膜厚度的变化率逐渐变大，薄膜层的厚度可能逐渐增大，也可能逐渐减小，但厚度并非均匀变化，故BC错误； D．因紫光波长比红光短，则改用平行紫色激光照射，条纹间距变小，则观察的条纹数会增多，D正确。 故选AD。 12．(1)见解析；(2)；(3)L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象 【详解】(1)以由B发出的电磁波经空中直接传播给A和经海面反射，再传播到A，这两列波长相同的电磁波在A相遇叠加，产生干涉现象，若相遇时相位相反，则电磁波消失。 (2)设，则 设 则 因为L较h、l大得多 解得 由于经海面的电磁波相位改变，因此到A相遇，相位相反，振动减弱的条件应是 (3)把已知条件代入上式得 则 远处时取，得 近处时取，得 即L为4000m与1333m两个距离时也会出现天线A上电磁波消失现象。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $