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．关于光的下列说法中正确的有（    ） A．光的偏振现象说明，光是纵波 B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大 C．一束太阳光射入三棱镜，射出后照到白墙上，形成彩色光斑，这是光的干涉现象 D．用强平行光照射刮脸刀片，在刀片后面的光屏上，刀片阴影的周围会有很细的明暗相间的条纹，这是光的衍射现象 2．如图，△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示，由此可知（　　） A．从玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角 B．玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率 C．在玻璃中，a光的速度小于b光的速度 D．在双缝干涉实验中，a光干涉条纹宽度小于b光干涉条纹宽度 3．（多选）每年夏季，我国多地都会出现日晕现象，如图甲所示。由于日晕现象不是很常见，常常引起人们的误解。实际上日晕就是一种光学现象，简单说是一种太阳光通过卷云层时，受到冰晶折射或反射而形成。如图乙所示，a、b为其折射出的光线中的两束单色光。下列说法正确的是（　　） A．a光的折射率小于b光折射率 B．在冰晶中a光传播速度小于b光传播速度 C．从冰晶中射入空气发生全反射时b光的临界角较小 D．让a、b光分别通过同一双缝干涉装置，b光的相邻亮条纹间距比a光的大 4．（多选）下列现象对应的说法正确的是（    ） A．图甲中，物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于物体的固有频率 B．图乙中，竖直放置的肥皂膜在日光下呈现彩色条纹，随着时间推移，彩色条纹会逐渐下移 C．图丙中，雷达用的是微波，主要是由于微波的衍射现象不明显，传播的方向性好 D．图丁中，磁电式电流表的极靴和软铁之间存在一个匀强磁场，通电线圈在其中受到安培力的作用而发生偏转 5．在“观察光的干涉现象”的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隔的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象。 （1）保持双缝到光屏的距离不变，换用不同间隔的双缝，双缝的间隔与屏上明暗条纹间距的关系如何？ （2）保持双缝的间隔不变，光屏到双缝的距离与屏上明暗相间的条纹间距的关系如何？ （3）在双缝间的距离以及双缝与屏的距离都不变的条件下，分别用蓝色和红色的激光照射，屏上明暗相间的条纹间距有什么不同？ （4）在该实验中，若所用激光的波长为，屏上P点距双缝和的路程差为，则在这里出现的是“亮条纹”还是“暗条纹”？为什么？ 6．双缝干涉实验中出现亮条纹的条件是什么？出现暗条纹的条件是什么？ B层 7．从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两种色光（　　） A．雨滴对a光的折射率小于b光 B．在雨滴中传播时，a光的传播速度大于b光 C．用同一装置做双缝干涉实验，a光干涉条纹间距较大 D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光 8．（多选）如图所示，点为一质地均匀的半球形玻璃的球心，一束平行单色光垂直入射到半球的底面上，射向球面的单色光被全反射的百分比为（只考虑首次射向球面的光，忽略玻璃对光能的吸收），若仅将单色光换用另一种单色光，发现变大，关于两种单色光，下列说法正确的是（　　） A．玻璃对单色光的折射率大于玻璃对单色光的折射率 B．单色光在玻璃中传播的速率小于单色光在玻璃中传播的速率 C．若单色光用同一装置分别进行双缝干涉实验，则单色光产生的干涉条纹间距较大 D．若单色光恰好能使某种金属发生光电效应，则单色光也能使该金属发生光电效应 9．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（如图甲所示）。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，光学元件的厚度为。则 (1)增透膜对该单色光的折射率为，光学元件对该单色光的折射率为，光在空气中的速度近似为，求该光穿过增透膜和光学元件的总时间： (2)为了增强绿光的透射强度，需要在镜头前镀上折射率的增透膜，假设利用双缝干涉进行波长的测量，实验中使用的双缝间距，双缝到屏的距离，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹中心间距。求增透膜的最小厚度。 C层 10．1834年英国物理学家洛埃设计了洛埃镜实验，如图所示，水平放置的平面镜左上方有一点光源，仅发出单一频率的光，平面镜右侧固定有竖直放置的足够大的光屏，光屏上有明暗相间的条纹。现将镜面向右平移，则条纹（　　） A． 间距变大 B．间距变小 C．数量变多 D．数量变少 11．（多选）如图所示是1834年爱尔兰物理学家劳埃德观察到光的干涉现象的原理图。线光源S发出波长为600nm的光有一部分直接射到足够大的屏D上，另一部分经镜面M反射到屏D上，对镜面的入射角接近90°，这两部分光重叠产生干涉，在屏D上出现明暗相间的干涉条纹，这称之为劳埃德镜干涉，劳埃德镜干涉的条纹间距与波长的关系与杨氏双缝干涉相同，则（　　） A.若改为紫光照射，条纹间距会增大 B．相邻的两条明条纹间距约为5.7×10-4m C．屏D上出现干涉亮条纹的条数约为13条 D．屏D上出现干涉条纹的区域长度约为6.3×10-3m 12．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，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。当单色光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹图样如图乙所示，已知单色光在真空中的波长为。求： （1）图甲所示位置的空气膜厚度，通过计算判断该位置是明条纹还是暗条纹； （2）在玻璃表面涂上一层薄膜作为题干中单色光的增透膜，薄膜材料的折射率为1.4，求增透膜的最小厚度。    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 《 4.3 光的干涉 分层作业》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D B AC BC D CD D BD 1．D 【详解】A．偏振是横波特有的性质，光的偏振现象说明光是横波，不是纵波，A错误； B．根据双缝干涉条纹间距公式，红光波长大于紫光波长，仅将入射光由红光改为紫光时变小，条纹间距变小，B错误； C．太阳光经三棱镜形成彩色光斑是光的色散现象，不是干涉现象，C错误； D．光遇到刀片边缘这类障碍物时，偏离直线传播，在阴影周围形成明暗相间的细条纹，符合光的衍射现象的特征，D正确。 故选D。 2．B 【详解】AB．由光路图看出，光线b在NO面上发生了全反射，而光线a在MO面上没有发生全反射，而入射角相同，则知b光的临界角小于a光的临界角，由可知，玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，故A错误，B正确； C．玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，由可知，在玻璃中，a光的速度大于b光的速度，故C错误； D．由于玻璃对a光的折射率小于b的折射率小，则a光的频率比b光的低，a光的波长比b光的长，由公式可知，a光的双缝干涉条纹宽度比b光的大，故D错误。 故选B。 3．AC 【详解】A．太阳光射入冰晶时，光的折射角大于光的折射角，由折射定律可知光的折射率小于光的折射率，A正确； B．由折射率与光在介质中传播速度关系可知，折射率越大，光传播的速度越小，故光在冰晶中的传播速度大于光的传播速度，B错误； C．由临界角公式可知，折射率越大，发生全反射的临界角越小，故从冰晶射入空气发生全反射时光的临界角大于光，C正确； D．光的折射率小于光的折射率，可知光的频率小于光的频率，由知光的波长大于光的波长。又双缝干涉中相邻亮条纹的间距，当、光分别通过同一双缝干涉装置时，波长越长，条纹间距越大，故光的相邻亮条纹间距比光的大，D错误。 故选AC。 4．BC 【详解】A．图甲中，物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于物体的受迫振动的频率，与固有频率无关，故A错误； B．图乙中，竖直放置的肥皂膜在日光下呈彩色条纹，随着时间推移，由于重力作用肥皂液会向下流动，彩色条纹会逐渐向下移动，故B正确； C．图丙中，雷达用的是微波，波长短，频率高，衍射现象不明显，传播的方向性好，故C正确； D．图丁中，磁电式电流表的极靴和软铁之间存在一个沿半径方向的磁场，通电线圈在其中受到安培力的作用而发生偏转，故D错误； 故选BC。 5．（1）见详解；（2）见详解；（3）见详解；（4）暗条纹，见详解 【详解】（1）根据题意，由公式可知，保持双缝到光屏的距离不变，若双缝的间隔变大，则屏上明暗条纹间距变小，若双缝的间隔变小，则屏上明暗条纹间距变大。 （2）根据题意，由公式可知，保持双缝的间隔不变，若双缝到光屏的距离变大，则屏上明暗条纹间距变大，若双缝到光屏的距离变小，则屏上明暗条纹间距变小。 （3）根据题意，由公式可知，在双缝间的距离以及双缝与屏的距离都不变的条件下，由于红色激光的波长大于蓝色激光的波长，则红色激光在屏上明暗相间的条纹间距大于蓝色激光在屏上明暗相间的条纹间距。 （4）根据题意可知，激光的波长，屏上P点距双缝和的路程差，则有 即路程差是半波长的奇数倍，则为暗条纹。 6．见解析 【详解】当经过双缝后的两列光波到屏上某点的光程差满足 （n=0，1，2……） 时，屏上出现亮条纹。当经过双缝后的两列光波到屏上某点的光程差满足 （n=0，1，2……） 时，屏上出现暗条纹。 7．D 【详解】A．由图知复色光从空气进入雨滴时，雨滴对a光的偏折程度大，故雨滴对a光的折射率大于b光，即，故A错误； B．由 在雨滴中传播时，a光的传播速度小于b光，故B错误； C．是因为 又 由 用同一装置做双缝干涉实验，a光干涉条纹间距较小，故C错误； D．因， 以相同的入射角从水中射入空气时，a光先发生全反射，故在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故D正确。 故选D。 8．CD 【详解】AB．若仅将单色光换用另一种单色光，发现变大，说明单色光的临界角大于单色光的临界角，根据临界角计算公式有，故玻璃对单色光的折射率小于玻璃对单色光的折射率。 根据折射定律有，故单色光在玻璃中传播的速率大于单色光在玻璃中传播的速率，A错误，B错误； C．玻璃对单色光的折射率较小，故单色光的频率较小，波长较大，根据可知，在其他条件相同的情况下进行双缝干涉实验，单色光产生的干涉条纹间距较大，故C正确； D．单色光的频率较大，临界角较小，若单色光恰好能使某种金属发生光电效应，则单色光也能使该金属发生光电效应，故D正确。 故选CD。 9．(1) (2) 【详解】（1）单色光在增透膜中的传播速度满足 单色光在光学元件中的传播速度满足 则传播总时间为 联立解得 （2）根据 解得被测绿光的波长为 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，则 又 解得 当时增透膜厚度最小 代入数据解得 10．D 【详解】光源在平面镜中所成的像与组成等效的双缝，据，现将镜面向右平移，则、都不变，则条纹间距不变，镜面右移后，照射到平面镜左侧边缘的光的入射角增大，由光的反射定律，则反射角增大，使反射光线更趋水平（高度降低），反射光照射范围减小，直接光与反射光的重叠区域变小，由于条纹间距不变，则干涉后条纹数量变少。 故选D。 11．BD 【详解】A．根据 若改为紫光照射，波长变小，条纹间距会减小，A错误； BC．屏D上出现干涉条纹的区域一定是反射光到达的区域，作出反射光的范围如图所示 根据相似三角形的几何关系得，区域中的最高点到镜面所在平面的距离为，有 解得 区域中的最低点到镜面所在平面的距离为，有 解得 区域的宽度为 条纹宽度为 亮条纹的数目为 B正确；C错误； D．屏D上出现干涉条纹的区域长度为 D正确。 故选BD。 12．（1）亮条纹；（2） 【详解】（1）图甲位置处，两束反射光的光程差为 可知该位置是亮条纹。 （2）单色光在薄膜中的波长 增透膜的厚度 当时，膜的厚度最薄，此时有 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 $