4.3光的干涉 同步练 -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** 分层递进设计，覆盖光的干涉基础概念到综合应用，通过基础单选、能力多选及拓展解答题，构建从物理观念到科学探究的巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|牛顿环、双缝干涉公式、光程差等核心概念|10道单选，聚焦Δx=Lλ/d等公式直接应用，强化物理观念| |能力提升练|多色光干涉、薄膜干涉应用、实验误差分析|7道题（4单选+3多选），结合增反膜、平整度检查等情境，提升科学推理| |培优拓展练|干涉法测折射率、实际问题建模|3道解答题，涉及实验设计与计算，培养科学探究与社会责任|

4.3光的干涉 同步练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础过关练 单选题 1．透镜表面质量的检测时，我们把玻璃样板与待测透镜表面紧贴，用单色平行光入射，我们就可以看见与牛顿环类似的干涉条纹，为明暗相间的同心圆。通过向下轻压样板，可以确定凸透镜边缘与样板的偏差情况，下列说法正确的是（    ） A．图甲干涉条纹等间距同心圆排列，且向圆心移动 B．图甲干涉条纹不等间距同心圆排列，且向圆心移动 C．图乙干涉条纹等间距同心圆排列，且向圆心移动 D．图乙干涉条纹不等间距同心圆排列，且向圆心移动 2．如图是双缝干涉实验装置的示意图，为单缝，双缝、之间的距离是0.2mm，P为光屏，A为光屏的中央处，双缝到屏的距离为1.2m。用绿色光照射单缝时，可在光屏P上观察到第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm。若相邻两条亮条纹中心间距为，则下列说法正确的是（　　） A．为0.250cm B．增大双缝到屏的距离，将变大 C．改用间距为0.3mm的双缝，将变大 D．换用紫光照射，光屏的中央处可能出现暗纹 3．在杨氏双缝干涉实验中，使用单色光作为光源，屏上呈现明暗相间的条纹。若使相邻亮条纹之间的距离增大，可采用的方法是（　　） A．增大单色光的强度 B．增大双缝之间的距离 C．增大单缝到双缝之间的距离 D．增大双缝到屏的距离 4．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（n为自然数，λ为光波波长）（　　） ①在距双缝的路程相等的点形成暗条纹；②在距双缝的光程差为nλ的点形成亮条纹；③在距双缝的路程差为的点形成亮条纹；④在距双缝的光程差为的点形成暗条纹。 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 5．如图1所示的双缝干涉实验，改变实验条件进行两次实验，先后在屏上观察到如图2、图3所示的条纹，下列说法正确的是（　　）    A．改变的实验条件是减小了双缝到光屏之间的距离 B．改变的实验条件是增大了双缝之间的距离 C．若图2是绿色条纹，图3可能是红色条纹 D．若图2是绿色条纹，图3可能是彩色条纹 6．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如（甲）图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如（乙）图所示。他改变的实验条件可能是（　　） A．减小光源到单缝的距离 B．减小双缝到光屏之间的距离 C．减小双缝之间的距离 D．换用频率更低的单色光源 7．如图所示，某同学做双缝干涉实验，为光屏．若单缝从双缝、的中央对称轴位置处稍微向下移动，并增大双缝到光屏的距离，下列说法正确的是（　　） A．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置上移 B．干涉条纹间距变大，中央亮条纹的位置上移 C．干涉条纹间距变小，中央亮条纹的位置下移 D．干涉条纹间距变大，中央亮条纹的位置下移 8．如图甲所示，将两块平板玻璃、放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，就会在玻璃板上方看到如图乙所示的明暗相间的条纹，条纹间距为，若抽掉一张纸条，条纹间距为，下列判断正确的是（    ） A． B． C． D． 9．用干涉法检查厚玻璃板b的上表面是否平整的装置如图所示，干涉条纹是由某两个表面反射的光叠加产生的，这两个表面是（　　） A．a的上表面、b的下表面 B．a的下表面、b的上表面 C．a的上表面、a的下表面 D．b的上表面、b的下表面 10．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。设计师利用薄膜干涉的原理在眼镜的表面涂上“增反膜”，于是就设计出了一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。已知选用的“增反膜”材料的折射率为，真空中的光速为c，紫外线在真空中的频率为f，下列说法正确的是（    ） A．紫外线进入“增反膜”后的频率为 B．紫外线进入“增反膜”后的波长为 C．从“增反膜”前后两个表面反射的光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的 D．“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的 能力提升练 11-14为单选题，15-17为多选题 11．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后，在竖直放置的光屏上形成了如图所示的光谱，其中a、c为光谱的边缘色光，关于a、b、c三种色光，下列说法正确的是（　　） A．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射 B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大 C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小 D．玻璃对c色光的折射率最小 12．如图所示，矩形透明容器中装满某种透明液体，液体中有一圆形气泡（气泡内有空气），一细光束垂直左侧壁射入容器，该细光束在气泡中分成两束色光M、N，则（　　） A．N光的频率小于M光的频率 B．液体对M光的折射率比对N光的折射率大 C．N光在液体中的传播速度比M光在液体中的传播速度大 D．两种色光通过同一双缝干涉装置，M光的条纹间距较宽 13．用双缝干涉实验测量黄光的波长，其实验装置如图甲所示，下列说法正确的是（　　） A．若乙图中的点出现暗条纹，则和到点的光程差一定为黄光波长的奇数倍 B．仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变小 C．仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距将变大 D．仅改变滤光片的颜色，使黄光变成蓝光，光屏上的相邻亮条纹的间距将变小 14．某实验小组成员用双缝干涉实验装置测量光的波长，实验装置简化示意图如图甲所示，为单缝，、为双缝，屏上点处为一条亮条纹。随后又根据光的干涉原理设计了探究不同材料热膨胀程度的实验装置，如图乙所示。材料Ⅰ置于玻璃和平板之间，材料Ⅱ的上表面与上层玻璃下表面间形成空气劈尖。单色光垂直照射到玻璃上，就可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　） A．如图甲，实验时单缝偏离光轴向下微微移动，原来点处的干涉条纹向下移动 B．如图乙，仅温度升高，若干涉条纹向右移动，则材料Ⅰ膨胀程度大 C．如图乙，仅换用频率更大的单色光，干涉条纹将向左移动 D．如图乙，材料Ⅱ的上表面可以与上层玻璃下表面平行 15．（多选）如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源S，它发出不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。设水对b光的折射率为，则下列说法正确的是（　　） A．在水中，a光的波长比b光的长 B．在水中，a光的传播速度比b光的大 C．复色光圆形区域的面积为 D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光的窄 16．（多选）煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度，以下说法正确的是（　　） A．如果屏的正中央仍是亮条纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯 B．如果屏的正中央是暗条纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯 C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定 D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹 17．（多选）工厂技术人员用图1所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。分别用、两种单色光从标准样板上方入射后，从上往下看到的部分明暗相间的条纹如图2中的甲、乙所示。下列判断正确的是（　　） A．图2中条纹弯曲处对应着被检查平面处凸起 B．光的频率大于光的频率 C．若将图1中的薄片向右移动少许，图2中条纹间距变窄 D．照射同一单缝时，光能够发生衍射现象，光不能发生衍射现象 培优拓展练 18．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，如图甲所示。请问： (1)图乙中的干涉条纹是由哪两个表面的反射光干涉产生的？ (2)若仅增大单色光的频率，干涉条纹间距将如何变化？ (3)若仅将薄片向右移动，干涉条纹间距将如何变化？ (4)如图乙所示，干涉条纹弯曲处说明此处被检查的平面是“凹下”还是“凸起”？ 19．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？ 20．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。 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 同步练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B D D C B B A B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 答案 D D D C ABC BC AC 1．D 【知识点】检查工件的平整度 【详解】AB．明暗相间的同心圆环是由透镜和玻璃板之间的空气膜上下两表面的反射光发生干涉后形成的，同一亮圆环（或暗圆环）处空气膜的厚度相等，相邻的两个明圆环处，空气膜的厚度差等于半个波长，离圆心越远的位置，空气膜的厚度减小得越快，圆环越密，因此干涉条纹呈现内疏外密不等间距同心排列，向下轻压样板，干涉条纹向远离圆心的方向移动。故AB错误； CD．若换成曲率半径更大的凸透镜，相同的水平距离空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，即同种单色光照射时形成的同心圆环将变稀疏，干涉条纹不等间距同心圆排列，向下轻压样板，干涉条纹向圆心的方向移动，故C错误，D正确。 故选D。 2．B 【知识点】单色光与白光的双缝干涉图样、Δx=Lλ /d公式简单计算 【详解】A．由于第1条亮纹中心与第6条亮纹中心间距为1.500cm，则有，故A错误； B．根据双缝干涉公式有 可知，增大双缝到屏的距离，将变大，故B正确； C．改用间距为0.3mm的双缝，即增大双缝的间距，结合上述可知，将变小，故C错误； D．屏的中央位置到双缝间距相等，光程差为0，可知，换用紫光照射，光屏的中央处仍然出现明条纹，故D错误。 故选B。 3．D 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算 【详解】相邻亮条纹间距公式为，其中为光波长，为双缝到屏的距离，为双缝间距。 A．增大单色光强度仅影响条纹亮度，不影响间距，故A错误； B．增大双缝间距会导致减小，故B错误； C．单缝到双缝的距离未出现在公式中，不影响，故C错误； D．增大双缝到屏的距离会直接使增大，故D正确。 故选D。 4．D 【知识点】已知光程差和频率判断某点的明暗条纹 【详解】①路程相等即光程差，对应的明条纹条件，故①错误； ②光程差为时满足明条纹条件，故②正确； ③光程差为时，若为奇数则对应暗条纹，故③错误； ④光程差为时，等价于，符合暗条纹条件，故④正确。 综上，正确选项为②④。 故选D。 5．C 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、更换光的颜色判断条纹间距的变化 【详解】图中改变实验条件后条纹间距增大，根据条纹间距表达式 可知 A．改变的实验条件是增加了双缝到光屏之间的距离，故A错误；     B．改变的实验条件是减小了双缝之间的距离，故B错误； C．绿光的波长小于红光，则若图2是绿色条纹，图3可能是红色条纹，故C正确； D．彩色条纹是白光通过双缝干涉产生的条纹，则若图2是绿色条纹，图3不可能是彩色条纹，故D错误。 故选C。 6．B 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、改变双缝间距判断条纹间距的变化、改变双缝到光屏距离判断条纹间距的变化 【详解】根据双缝干涉条纹间距关系式，可得 A．减小光源到单缝的距离，不会改变条纹间距。故A错误； B．减小双缝到光屏之间的距离L，会使条纹间距变小。故B正确； C．减小双缝之间的距离d，会使条纹间距变大。故C错误； D．换用频率更低的单色光源，即光源的波长变长，会使条纹间距变大。故D错误。 故选B。 7．B 【知识点】改变双缝到光屏距离判断条纹间距的变化 【详解】在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向下移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示 根据干涉条纹间距公式 可知，增大双缝到光屏的距离，所产生干涉条纹间距增大，但中央亮纹的位置经过S1、S2到S的路程差仍等于0，因 SS1>SS2 且 SS1+S1p=SS2+S2p 那么 S1P<S2P 则中央亮纹P的位置略向上移，故B正确，ACD错误。 故选B。 8．A 【知识点】薄膜干涉现象和原理 【详解】光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为，、处为两相邻亮条纹，如图所示.则此两处的光程分别为， 因为光程差 所以 则由几何关系得 即 故 故选A。 9．B 【知识点】检查工件的平整度 【详解】干涉法检查厚玻璃板的平整程度利用的是薄膜干涉原理，图中利用的是空气薄膜，可知，这两个表面是a的下表面、b的上表面。 故选B。 10．B 【知识点】增透膜与增反膜 【详解】A．紫外线进入介质后频率不变，仅波长和波速改变，故A错误； B．在介质中波长公式为 ，故B正确； C．为使从“增反膜”前后两个表面反射的光叠加后加强，两束反射光的光程差应等于紫外线在“增反膜”中波长的整数倍，故C错误； D．两束反射光的光程差又等于“增反膜“厚度的两倍，同时为了节省材料，故“增反膜”的厚度最好为紫外线在“增反膜”中波长的，故D错误。 故选B。 11．D 【知识点】折射率的波长表达式和速度表达式、发生全反射的条件、临界角、Δx=Lλ /d公式简单计算、了解各色光在真空中的频率和波长 【详解】D．据玻璃三棱镜的色散规律，偏折程度越大，玻璃对该色光的折射率越大。由题图可知，a偏折程度最大，c偏折程度最小，因此折射率满足 因此玻璃对c色光的折射率最小，故D正确； A．全反射的发生条件是光从光密介质射向光疏介质，本题中光从空气（光疏介质）射入介质（光密介质），不可能发生全反射，故A错误； B．双缝干涉条纹间距满足，折射率越大，光的波长越短，因此波长满足，a光波长最短，干涉条纹间距最小，故B错误； C．光在介质中的传播速度满足，折射率越小，传播速度越大，因此速度满足，即a、b、c传播速度依次增大，故C错误。 故选D。 12．D 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、了解各色光在真空中的频率和波长 【详解】AB．由于N光的偏折程度大于M光的偏折程度，则液体对M光的折射率比对N光的折射率小， N光的频率大于M光的频率，故AB错误； C．由于液体对M光的折射率比对N光的折射率小，根据可知，N光在液体中的传播速度比M光在液体中的传播速度小，故C错误； D．由于N光的频率大于M光的频率，则N光的波长小于M光的波长，根据可知，两种色光通过同一双缝干涉装置，N光的条纹间距较窄，故D正确。 故选D。 13．D 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、更换光的颜色判断条纹间距的变化、改变双缝间距判断条纹间距的变化、用双缝干涉实验测量光的波长 【详解】A．若乙图中的点出现暗条纹，则和到点的光程差为黄光半波长的奇数倍，故A错误； BCD．根据可知仅减小双缝间距，光屏上的相邻亮条纹间距将变大；仅减小滤光片到单缝的距离，光屏上的相邻亮条纹间距不变；仅改变滤光片的颜色，使黄光变成蓝光，由于蓝光的波长小于黄光的波长，则光屏上的相邻亮条纹的间距将变小，故BC错误，D正确。 故选D。 14．C 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、薄膜干涉现象和原理 【详解】A．实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示： 对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0；说明 SS1＞SS2，SS1+S1P=SS2+S2P，那么S1P＜S2P，则中央亮纹O的位置略向上移动，A错误； B．若温度升高，干涉条纹向右移动，则上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面之间的空气膜厚度减小，即材料Ⅰ膨胀程度小，故B错误； C．根据条纹间距公式可知，若换用频率更大的单色光，则波长变短，干涉条纹间距减小，对应空气膜厚度符合条件的位置向左移动，故C正确； D．该条纹是由上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面的反射光发生干涉形成的，由空气尖劈原理可知，若上层玻璃下表面与材料Ⅱ上表面平行，则两表面的反射光之间的光程差始终恒定，则不会形成明暗相间的条纹，故D错误。 故选C。 15．ABC 【知识点】光的折射定律、发生全反射的条件、临界角、Δx=Lλ /d公式简单计算 【详解】AB．光在水面上有光射出的区域面积较大，知光的临界角较大，根据，知光的折射率较小，再由可知，在水中，光的波速比光的大，光的波长比光的长，故AB正确； C．设复色光区域的半径为，根据，结合几何关系，可知 故复色光圆形区域的面积为，故C正确； D．光的折射率小，波长长，根据双缝干涉条纹间距公式可知，相同条件下，光的干涉条纹间距比光的宽，故D错误。 故选ABC。 16．BC 【知识点】发生双缝干涉的条件、已知光程差和频率判断某点的明暗条纹 【详解】A．若B中气体含有瓦斯，光经过两容器时折射率不同，光速不同，到达屏正中央的光程差可能是波长的整数倍，所以屏的正中央可能是亮条纹，故屏的正中央为亮条纹时，B中气体可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，故A错误； B．如果屏的正中央是暗条纹，必有光程差，说明B中的气体与A中的气体成分不相同，可能含瓦斯，故B正确； C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明光程差不稳定，即B中的气体瓦斯含量不稳定，故C正确； D．无论用单色光还是白光照射单缝时，都可能在屏上出现干涉条纹，故D错误。 故选BC。 17．AC 【知识点】检查工件的平整度 【详解】A．根据薄膜干涉的规律可知，同一条纹对应的空气薄膜的厚度相同，当条纹向薄片一侧弯曲，可知弯曲处对应着被检查平面处凸起，故A正确； B．图2中a的条纹间距宽，说明a的波长大于的波长，根据，可知a的频率小于的频率，故B错误； C．设空气薄膜的倾角为，根据几何关系可得 可得条纹间距为 若将图1中的薄片向右移动少许，则增大，图2中条纹间距变窄，故C正确； D．衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异，故照射同一单缝时、b光均能发生衍射现象，故D错误。 故选AC。 18．(1)空气薄层的上、下两表面的反射光（或者标准样板的下表面和被检查平面的反射光） (2)干涉条纹间距变小 (3)干涉条纹间距变大 (4)被检查的平面是“凹下”的 【知识点】薄膜干涉现象和原理、检查工件的平整度 【详解】（1）图乙中的干涉条纹是由空气薄层的上、下两表面的反射光（或者标准样板的下表面和被检查平面的反射光）叠加产生的干涉； （2）出现亮条纹时光程差应满足Δx=2d=nλ（n=0、1、2、3⋯），即为波长的整数倍，若仅增大单色光的频率，则波长变小，则光程差变化变的更快，条纹变密，干涉条纹间距变小； （3）若仅将薄片向右移动劈角变小，光程差变化变的更慢，条纹变宽，干涉条纹间距变大； （4）空气薄层干涉是等厚干涉，即明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，弯曲处是凹的。 19．(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 【知识点】发生双缝干涉的条件 【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。 20．(1) (2) 【知识点】折射率的波长表达式和速度表达式、Δx=Lλ /d公式简单计算 【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 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 $