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

**基本信息** 该同步练习通过A、B、C三层设计，实现从基础概念到综合应用的梯度进阶，强化光的干涉规律的理解与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|双缝干涉条纹特点、增透膜原理、条纹间距公式|以选择和基础计算为主，如通过双缝干涉图样比较波长，强化物理观念| |B层|光的折射与干涉综合、牛顿环、折射率测定|结合实际情境（如光伏板、牛顿环），通过多选和计算题培养科学思维| |C层|双缝干涉与介质综合、白光干涉、电磁波干涉应用|复杂情境问题（如玻璃片影响、船的电磁波消失），提升综合应用与科学探究能力|

4.3 光的干涉 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．如图所示为两单色光a和b先后通过同一实验装置得到的杨氏双缝干涉图样，下列判断正确的是（　　） A．a光的波长大于b光 B．a光的波长小于b光 C．a光在真空中的传播速度大于b光 D．a光在真空中的传播速度小于b光 2．光伏板生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，用来提高光的利用率。原理如图，入射光会分别在增透膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度。该技术主要用到了（   ） A．光的干涉 B．光的衍射 C．光的偏振 D．多普勒效应 3．（多选）某新型光伏电池采用多层复合膜结构，通过调节沉积电压可精确控制表面减反射膜的厚度。当自然光照射时，膜层前后表面反射的光发生叠加，电池表面呈现彩虹色条纹。关于此现象，下列说法正确的是（　　） A．这是光的折射现象 B．这是光的干涉现象 C．若膜层厚度分布不均匀，电池表面一定会呈现白色 D．若膜层厚度分布不均匀，电池表面可能会呈现彩色条纹 4．（多选）小明在实验室通过双缝干涉实验探究光的干涉规律，所用装置如图所示，双缝间距可微调。所有操作均正确，初始时用蓝色激光照射双缝，光屏上出现清晰的干涉条纹。若进行下列操作，能使相邻亮条纹间距变大的是（　　） A．将双缝缓慢远离光屏 B．换用红色激光代替原来的蓝色激光 C．微调使双缝的间距略微增大 D．换用功率更大的蓝色激光照射双缝 5．如图所示，在双缝干涉实验中，、为双缝，双缝间距为，光屏到双缝的距离为，P是光屏上的一点，已知P到、的距离之差为2.1μm，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验。（光在真空中的速度） (1)若该单色光在某介质中传播时的波长为，波速为，则P点处是亮条纹还是暗条纹？ (2)相邻两亮条纹的中心间距为多大？ 6． 用单色光做双缝干涉实验，干涉条纹之间的间距是否相等？当屏与双缝之间距离减小，屏上条纹间的距离是增大还是减小？在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距与蓝光的条纹间距哪个大？ B层 7．降雨后天空出现的虹，是由阳光射入雨滴（视为球形）后经一次反射和再次折射而形成的。如图所示为虹形成的示意图，有一束白光由图示方向射入雨滴，、是白光射入雨滴后经过一次反射和再次折射后的其中两条出射光（、是单色光）。下列关于光与光的说法中正确的是（　　） A．光的频率小于光的频率 B．若光为黄光，则光可能是绿光 C．光在雨滴中的传播速度小于光在雨滴中的传播速度 D．用同一双缝干涉仪做双缝干涉实验，光条纹间距大于光条纹间距 8．（多选）用甲图所示的装置可以检测微小的温度变化。平凸透镜放在固定框架上，平整玻璃板固定在金属柱上，平凸透镜和玻璃板间留有空气隙。用波长为的激光从上方垂直于玻璃板照射，可观察到“牛顿环”干涉图样如乙图。当环境温度变化时，因为热胀冷缩效应金属柱的高度会有微小变化而其他部分的尺寸变化可忽略不计，于是干涉图样将发生相应变化。下列说法中正确的是（　　） A．当环境温度升高时，干涉图样中的环形条纹将向外移动 B．当环境温度升高时，干涉图样中的环形条纹将向内移动 C．若从图样中心新产生10个完整亮纹，则金属柱的高度变化了 D．若从图样中心新产生10个完整亮纹，则金属柱的高度变化了 9．某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率，如图所示，单缝，屏上的点位于双缝和的中垂线上。当双缝与屏之间为真空时，屏上点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心，当双缝与屏之间为矿泉水时，屏上点处是上方的第4条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心，已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，求： (1)矿泉水的折射率；（结果可用分数表示） (2)当双缝与屏之间为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差。 C层 10．双缝干涉实验装置的截面图如图所示，线光源到双缝、的距离相等，点为，连线中垂线与光屏的交点，光源发出波长为的红色激光，经出射后垂直穿过玻璃片传播到点，经出射后直接传播到点，玻璃片厚度为，玻璃对该波长的光的折射率为1.5，空气中光速为，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（　　） A．由到点与由到点，光传播的时间差 B．点出现亮条纹 C．若换成波长更短的绿光，点一定为亮条纹 D．若光屏向左移动少许，则光屏上条纹间距变大 11．（多选）如图所示，在双缝干涉实验中，用波长为λ的单色光照射间距为d的双缝，光屏到双缝的距离为L。下列分析正确的是（　　） A．若仅将单色光改为白光，则中央亮条纹变成白色 B．若仅将单色光由红光改为紫光，则相邻亮条纹中心间距将变大 C．若仅将双缝间距改为0.5d，则亮条纹的宽度变为原来的2倍 D．若仅将实验装置浸入对该单色光的折射率为 的水中，则相邻亮条纹中心间距变为原来的 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，反射时相位改变，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？ 《 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 A A BD AB C AD B AC 1．A 【详解】AB．由题图可知单色光a对应的相邻条纹间距大于单色光b对应的相邻条纹间距，根据可知，a光的波长大于b光，故A正确，B错误； CD．所有光在真空中的传播速度均相等，为光速c，故CD错误。 故选A。 2．A 【详解】生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光发生干涉相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度，用了光的干涉的原理。 故选A。 3．BD 【详解】AB．题目中的现象是由膜层前后表面反射的光叠加引起，是光的干涉现象，而非折射现象，A错误，B正确； CD．膜层厚度分布不均匀时，不同厚度处会对不同波长的光产生相长或相消干涉，电池表面可能会呈现彩色条纹，而非一定呈现白色，C错误，D正确。 故选BD。 4．AB 【详解】根据双缝干涉相邻亮条纹间距公式，增大双缝到光屏的距离L、增大入射光波长、减小双缝间距d，均可增大条纹间距。其中红色激光波长大于原来的蓝色激光。故选AB。 5．(1)暗条纹 (2)0.3mm 【详解】（1）已知该单色光在介质中的波长和波速，可得单色光的频率 则单色光在空气中的波长为 光程差大小为 代入数据得 可知P点出现暗条纹。 （2）相邻两亮条纹的中心间距 6．见解析 【详解】用单色光做双缝干涉实验时，得到的干涉条纹是等间距的。由 可知，当屏与双缝之间距离l减小时，屏上条纹间的距离将减小。又因为红光的波长大于蓝光的波长，所以实验装置不变的情况下，红光的条纹间距大于蓝光的条纹间距。 7．C 【详解】A．由光路图可知，白光射入雨滴后，a光对应的光线在第一次折射时偏折程度较大，说明雨滴对a光的折射率较大，即。折射率越大，光的频率越高，所以a光的频率大于b光的频率，即，故A错误； B．若a光为黄光，因，b光的频率应小于黄光，可能是红光或橙光，而绿光频率大于黄光，故B错误； C．根据光在介质中的传播速度公式，因，所以a光在雨滴中的传播速度小于b光在雨滴中的传播速度，故C正确； D．根据双缝干涉条纹间距公式，因，则a光在真空中的波长小于b光，即，所以a光条纹间距小于b光条纹间距，故D错误。 故选C。 8．AD 【详解】AB．温度升高时，金属柱热胀伸长，带动玻璃板向上移动，空气隙（空气薄膜）的整体厚度减小。所有位置的光程差都减小，条纹向外移动，故B错误，A正确； CD．薄膜干涉中，反射光的光程差为空气膜往返光程加半波损失，相邻亮纹对应的空气膜厚度差为（光往返一次，总光程差变化对应厚度变化）。 空气膜厚度的变化量等于金属柱高度的变化量。若中心新产生10个完整亮纹，说明总厚度变化满足， 故C错误，D正确。 故选AD。 9．(1) (2) 【详解】（1）根据干涉条纹间距的公式可知，之间的距离 根据 折射率 联立解得 （2）点处是上方的第4条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水中波长的4倍，则来自和的光传播到点处的时间差 解得 10．B 【详解】AB．玻璃对该波长的光的折射率为1.5，则光在该玻璃中的传播速度为 设光由到点的时间为，由到点的时间为，由题意可知到点的距离等于到点的距离，将其设为，则有， 光传播的时间差为 代入可得 光程差为 两列光在点得到加强，出现亮条纹，故A错误，B正确； C．换用绿光后 其中不一定为整数，所以点不一定为亮条纹，故C错误； D．根据双缝干涉条纹间距公式 光屏向左移动则变小，光屏上条纹间距变小，故D错误。 故选B。 11．AC 【详解】A．白光是由多种颜色光组成的，每种颜色的光在双缝干涉中都会形成各自干涉条纹，对于中央亮条纹，所有波长的光都会在此处加强，因此中央亮条纹是各色光叠加的结果，呈现白色，故A正确； B．根据双缝干涉条纹间距公式可知，红光波长大于紫光波长，当单色光由红光改为紫光时，减小，减小，故B错误； C．根据双缝干涉条纹间距公式可知，若仅将双缝间距改为0.5d时，亮条纹的宽度变为原来的2倍，故C正确； D．光在介质中的波长与真空中波长的关系为，其中是水的折射率，因此，将其代入双缝干涉条纹间距公式 解得，故D错误。 故选AC。 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 $