4.3 光的干涉(分层作业)物理人教版选择性必修第一册
2026-08-07
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 3. 光的干涉 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | 光的干涉 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.99 MB |
| 发布时间 | 2026-08-07 |
| 更新时间 | 2026-08-07 |
| 作者 | 大熊云物理 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-08-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59112272.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
该同步练习通过“核心技能-重难突破-高考对接”三层设计,实现从基础概念到综合应用的递进,强化光的干涉知识体系与科学思维培养。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|攻核心·技能提升|双缝干涉条件、条纹与波长关系、薄膜干涉原理|基础选择为主,如双缝干涉暗条纹判断(第1题)、增透膜原理(第17题),夯实物理观念|
|拓思维·重难突破|实验探究(测量波长)、综合应用(牛顿环、劈尖干涉)|实验分析题,如“用双缝干涉测量光的波长”操作(第27题),培养科学探究与科学思维|
|链高考·精准破局|高考真题(2023-2026年)、实际应用(瓦斯监测、芯片薄膜)|高考真题演练,如薄膜干涉实际应用(2023河北卷第1题),体现科学态度与责任|
内容正文:
4.3 光的干涉
目录
【攻核心·技能提升】 1
一、光的双缝干涉 1
二、干涉条纹和光的波长之间的关系 3
三、光导纤维 6
【拓思维·重难突破】 9
【链高考·精准破局】 13
一、光的双缝干涉
1.如图所示,某同学做双缝干涉实验,单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝、连线的中垂线上,屏上P点处出现暗条纹。已知入射光的波长为,与的差可能为( )
A. B.
C. D.
2.如图,在双缝干涉实验中,用激光照射双缝时,在点出现中央亮条纹,在点出现第3级暗条纹。若将该装置放入某种均匀介质后,仍用该激光照射,点不变,点变为第4级暗条纹。已知该激光在空气中的传播速度为,则该激光在此种介质中的传播速度为( )
A. B. C. D.
3.煤矿中瓦斯爆炸危害极大,某同学查阅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原理监测矿井瓦斯含量的仪器,原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A中为干净的空气,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯含量,下列说法正确的是( )
A.如果屏的正中央是亮纹,则B中的气体可能含瓦斯
B.如果屏的正中央是暗纹,则B中的气体可能不含瓦斯
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
4.航天实验室用如图所示的装置测量合金受热后的伸长量。用波长0.6μm的激光做实验。激光经透明薄板折射与反射后形成两束相干光,再分别经固定反射镜M1和与合金棒相连的反射镜M2反射,在接收屏上出现干涉条纹。合金棒右端固定,未受热时,屏上P处为明条纹;合金棒受热伸长使M2向左移动,观察到P处明暗交替,此后刚好共出现14次明条纹,则合金棒的伸长量为( )
A.2.1×10-6m B.3.2×10-6m C.4.2×10-6m D.8.4×10-6m
5.双缝干涉的原理图如图所示,O到狭缝S1、S2的距离相等,OP与光屏垂直,P'为光屏上的点,下列说法正确的是( )
A.通过狭缝S1、S2的光的颜色不同
B.通过狭缝S1、S2的光的波长不同
C.光屏上P处一定出现亮条纹
D.光屏上P'处一定出现暗条纹
6.在图示的双缝干涉实验中,光源S到缝S1、S2距离相等,P0为S1S2连线中垂线与光屏的交点。用波长为600 nm的光实验时,光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记 为第0条亮条纹),P处呈现第1条亮条纹。当改用波长为400nm的光实验时,P处将呈现( )
A.第1条暗条纹 B.第2条暗条纹
C.第1条亮条纹 D.第2条亮条纹
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
7.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图(a)所示;仅改变一个实验条件后,观察到的干涉条纹如图(b)所示,他改变的实验条件可能是( )
A.改用间距更大的双缝 B.改用频率更小的单色光源
C.将屏向靠近双缝的方向移动 D.将单缝向远离双缝的方向移动
8.杨氏双缝干涉实验中,双缝之间的距离为,波长为的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。光屏上标记两条亮纹中心位置,测其间距为,则( )
A.相邻两暗条纹间距为
B.相邻两亮条纹间距为
C.双缝与光屏间的距离为
D.双缝与光屏间的距离为
9.用如图所示的装置来做双缝干涉实验,已知强光源输出平行白光,光源到双缝的距离为,双缝到半透明屏幕距离为。则以下说法正确的是( )
A.仅减小,屏幕上的条纹间距将变大
B.仅去除蓝色滤光片,屏幕上出现黑白相间的干涉条纹
C.仅把蓝色滤光片换成红色滤光片,屏幕上的条纹间距变大
D.去除蓝色滤光片,在双缝的两条缝前分别放黄色和蓝色滤光片,屏幕将出现绿色干涉条纹
10.如图所示,洛埃镜实验中S为垂直于纸面放置的红色水平线光源,M为水平放置的平面镜,从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,这样就形成两个一样的相干光源,可在光屏上看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是( )
A.看到明暗条纹是因为红光发生衍射现象
B.看到的条纹非等间距的
C.若将红光换成绿光,看到的条纹间距变大
D.若将平面镜向下平移,看到的条纹间距变小
11.用同一双缝干涉装置进行实验,以下哪个选项符合红光和紫光的双缝干涉图样( )
A.A B.B C.C D.D
12.如图所示,波长为的单色光,照射到间距为d的双缝上,双缝到竖直屏的距离为,在屏上观察到明暗相间的条纹,其中两相邻亮条纹中心的间距为。将屏沿水平方向平移一段距离后,观察到屏上两相邻亮条纹中心的间距变为,且。则屏的移动方式是( )
A.向右移动 B.向右移动 C.向左移动 D.向左移动
13.某实验小组利用光敏底片感光技术和单色激光光源研究光的双缝干涉现象,利用计算机处理曝光后的底片,可以得到底片上各位置的照射强度,截取其中一段,结果如图所示,已知双缝中心之间的距离为0.2 mm,双缝与光传感器感应屏之间的距离为2 m,则该单色光的波长约为( )
A. B. C. D.
14.如图为双缝干涉装置示意图,双缝到光屏的距离为L,双缝的中垂线与光屏交于O点。某种单色光照射到双缝上,观察到光屏上O处为第0级亮条纹的中心位置,A处为第2级亮条纹的中心位置。现将光屏缓慢向左平移,下列说法正确的是( )
A.A处变为暗条纹 B.O处变为暗条纹
C.OA之间有3条亮条纹 D.OA之间有4条亮条纹
15.(多选)劳埃德镜是一种简单的观察干涉的装置。如图所示,单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。已知单缝S通过平面镜成的像是,单缝S到平面镜的垂直距离为h,单缝到光屏的距离为D,观测到光屏上相邻亮条纹中心间距为。下列说法正确的是( )
A.测得该单色光的波长为
B.测得该单色光的波长为
C.若把整个装置放入水中,观测到减小
D.只将平面镜稍向左移动一些,观测到增大
16.(多选)用如图所示的装置来做双缝干涉实验,已知强光源射出白光,白光通过蓝色玻璃片后产生单色平行光。单色平行光射向距离为的双缝并发生干涉现象。当双缝到屏幕距离为时屏幕上条纹的间距为。则以下说法正确的有( )
A.条纹间距与成反比
B.条纹间距与成正比
C.仅将蓝色玻璃片换成红色,条纹间距将变大
D.仅去除有色玻璃片,屏幕上将出现黑白相间的干涉条纹
三、薄膜干涉
17.照相机镜头表面镀有增透膜,其原理是利用了光的( )
A.折射 B.衍射 C.干涉 D.全反射
18.薄膜干涉技术是平面表面质量检测的一种常用方法。标准样板与被检查工件平面之间形成一个楔形空气薄膜,如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下垂直照射,分别形成如图乙所示的两种明、暗相间的条纹。下列判断正确的是( )
A.该检测工件上表面有一个明显的凸起
B.增大薄片的厚度,条纹间距会增大
C.单色光a的波长比b的波长短
D.单色光a、b从同种介质射向空气发生全反射时的临界角,单色光a的比单色光b的大
19.正方体a、b、c平放在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。则( )
A.a、b等大 B.a、c等大 C.b、c等大 D.a、b、c都不等大
20.在酒精灯的灯芯上撒一些食盐,灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下,让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜,用它观察灯焰,下列说法正确的是( )
A.换用不同颜色的光做实验时,亮条纹的间距保持不变
B.肥皂膜上的条纹是光线在液膜后表面发生干涉现象所致
C.可利用薄膜干涉的原理检测精密仪器光学平面的平滑度
D.液膜厚度相同的位置,前后表面反射光的路程差是不同的
21.劈尖干涉是一种薄膜干涉。两块厚度均匀的薄有机玻璃板叠放在水平面上,在它们的右侧夹入两张薄纸片,上方玻璃板由于重力影响微微弯曲,装置侧视图如图所示。用单色平行光竖直向下照射,观察者观测到的干涉图样最可能的是( )
A. B.
C. D.
22.如图,将圆形铁丝圈在肥皂液中蘸一下可以形成肥皂膜,将铁丝圈竖直放置,为肥皂膜的截面图,用水平的红色光照射肥皂膜,则下列描述正确的是( )
A.从图中右侧可以看到明暗相间的干涉条纹
B.看到的干涉条纹是水平等间距的
C.改用紫色光照射,会看到干涉条纹间距变小
D.干涉条纹是由面的入射光线和反射光线叠加形成的
23.大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名,下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。翅膀上的鳞片本身是无色的,但当阳光照在鳞片上时,会在其一系列薄薄的鳞片上反射,反射光彼此干涉、从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是( )
A.闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的双缝干涉现象
B.闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象
C.若闪蝶的翅膀呈现彩色的光泽,则可能是上下层鳞片间距不相等导致的
D.闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中波长的整数倍
24.工厂技术人员用下图所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。用单色光从标准样板上方入射后,从上往下看到部分明暗相间的条纹。下列判断正确的是( )
A.条纹是由标准样板的上下两表面反射形成的两列光发生干涉的结果
B.若需要增大条纹间距,则应更换波长更短的单色光
C.若将图中的薄片稍微右移,条纹间距变宽
D.图中条纹弯曲处对应着被检查平面凸起
25.在镜头上镀一层薄膜增加绿光的透射率,绿光在增透膜中的折射率为n,绿光在真空中的波长为λ,薄膜的厚度为( )
A. B. C. D.
26.(多选)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。甲图中待测样品为凸透镜,乙图中待测样品为凹透镜。通过向下轻压样板,可以确定透镜边缘与样板的偏差情况,下列说法正确的是( )
A.图甲干涉条纹不等间距同心圆排列,且向内收缩
B.图甲干涉条纹不等间距同心圆排列,且向外扩张
C.图乙干涉条纹不等间距同心圆排列,且向外扩张
D.图乙干涉条纹不等间距同心圆排列,且向内收缩
27.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,一同学调节单缝与双缝在竖直方向相互平行后,观察到的单色光干涉条纹是( )
A. B. C. D.
A.若将光源换为白光,则观察不到干涉条纹
B.若将光源换为蓝光,则观察到的条纹间距会增大
C.若将光源换为红光,则观察到的条纹间距会减小
D.若将光源换为紫光,则观察到的条纹间距会减小
29.如图所示,MN为平板玻璃,PQ为略带弯曲的弧形玻璃,现将两块玻璃上端紧靠后竖直放置。红光从左侧水平入射,从左往右可以观察到干涉条纹,则( )
A.干涉条纹是等间距的水平条纹 B.干涉条纹是等间距的竖直条纹
C.干涉条纹是上疏下密的水平条纹 D.干涉条纹是上密下疏的水平条纹
30.如图甲所示,将一个平凸透镜放置在另一平玻璃板上,让单色光从上方竖直向下照射,这时会观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环,这个现象叫作牛顿环,下列说法正确的是( )
A.将透镜和玻璃板放置在水中,观察到的圆环间距变小
B.仅增大入射光的频率,观察到的圆环间距变大
C.该现象与泊松亮斑的原理相同
D.该现象是在透镜上表面和下表面间的反射光发生干涉产生的
31.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块平板玻璃之上,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。当单色光从上方射入后,关于从上往下看到的干涉条纹的特点,下列说法错误的是( )
A.任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定
B.任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等
C.现若在如图所示的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变疏
D.当改用频率更高的光照射时,从上往下可以观察到相邻干涉条纹中心间距变大
32.单反照相机为了增加透射光而减少反射光,在镜头表面镀了一层特定厚度的薄膜(称为增透膜)。照相机底片对绿光比较敏感,根据光的干涉原理,从薄膜前表面反射的绿光P和从薄膜后表面反射的绿光Q相互叠加,导致两束反射绿光相互干涉而减弱,使镜头对绿光的反射降至最低,从而提高镜头的透光率和画质。已知入射光在空气中的波长为,空气的折射率为(可认为空气近似为真空)、增透膜的折射率为、相机镜头的折射率为,其中。下列说法正确的是( )
A.若入射光I垂直射向镜头,增透膜的厚度d应为(、1、2、3……)
B.若入射光I垂直射向镜头,增透膜的厚度d应为(、1、2、3……)
C.若增透膜为蓝紫色(红光和紫光混合后呈现的颜色),说明红光和紫光的透射光较强
D.光从空气依次进入、介质,波速变小,波长变长
33.如图所示,平凹透镜与一块平板玻璃接触,用单色光垂直透镜的平面向下照射,会观察到明暗相间的同心圆环,则下列说法正确的是( )
A.同心圆环主要的形成原理是光的折射
B.同心圆环外疏内密
C.下表面半径R越大(越平坦),圆环越稀疏
D.选择频率更小的单色光,圆环更密集
34.(多选)附有肥皂液膜的铁丝圈竖直放置,从上到下液膜厚度增加得越来越快,如图所示为液膜侧视图,用某单色光从左侧照射液膜,在左侧观察到明暗相间的干涉条纹,已知该单色光在液膜中的波长为λ,则下面说法正确的是( )
A.干涉条纹的分布上下均匀
B.干涉条纹的分布上疏下密
C.相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是
D.相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是
35.(多选)如图所示,把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上,一端用薄片垫起,将红单色光从上方射入,这时可以看到明暗相间的条纹,下列关于这些条纹的说法正确的是( )
A.该现象与肥皂膜上的彩色条纹原理相同
B.条纹间距不是均匀的,越靠近边条纹间距越大
C.减小薄片的厚度,条纹间距变大
D.将红单色光换为蓝单色光照射,则条纹间距变大
1.(2023·河北·高考真题)制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后,在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象,下列说法正确的是( )
A.上述现象与彩虹的形成原理相同 B.光在薄膜的下表面发生了全反射
C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉 D.薄膜厚度发生变化,硅片总呈现深紫色
2.(2025·重庆·高考真题)杨氏双缝干涉实验中,双缝与光屏距离为l,波长为的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a,则( )
A.相邻两亮条纹间距为 B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为 D.双缝之间的距离为
3.(2023·重庆·高考真题)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹,发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气,发现a光的折射角比b光的大,则( )
A.在空气中传播时,a光的波长比b光的大
B.在水中传播时,a光的速度比b光的大
C.在水中传播时,a光的频率比b光的小
D.由水射向空气时,a光的全反射临界角比b光的小
4.(2026·河北·高考真题)如图所示,一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行,直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射,在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样,相邻两条亮条纹中心间距为。若金属丝经加热均匀膨胀,则( )
A.变小 B.变大
C.双缝间的距离减小 D.双缝间的距离不变
5.(2026·江苏·高考真题)如图所示为在重力作用下肥皂膜上出现的条纹。关于该条纹,下列说法正确的是( )
A.是干涉现象,自上而下相邻条纹间距越来越小
B.是干涉现象,自上而下相邻条纹间距相同
C.是衍射现象,自上而下相邻条纹间距越来越小
D.是衍射现象,自上而下相邻条纹间距相同
6.(多选)(2024·广西·高考真题)如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,,镜面与光屏垂直,单色光波长为。下列说法正确的是( )
A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,则该液体的折射率为
7.(多选)(2024·湖南·高考真题)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验),平面镜沿放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是( )
A.沿向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动
B.沿向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小
C.若,沿向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变
D.若,沿向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动
8.(多选)(2025·陕晋青宁卷·高考真题)在双缝干涉实验中,某实验小组用波长为的蓝色激光和波长为的红色激光组成的复合光垂直照射双缝,双缝间距为,双缝到屏的距离为,则屏上( )
A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C.距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D.距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠
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4.3光的干涉
目录
【攻核心·技能提升】 1
一、光的双缝干涉 1
二、干涉条纹和光的波长之间的关系 4
三、光导纤维 10
【拓思维·重难突破】 16
【链高考·精准破局】 21
一、光的双缝干涉
1.如图所示,某同学做双缝干涉实验,单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝、连线的中垂线上,屏上P点处出现暗条纹。已知入射光的波长为,与的差可能为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】当光的路程差为波长的整数倍时,屏上出现明条纹;当光的路程差为半波长的奇数倍时,屏上出现暗条纹。
故选B。
2.如图,在双缝干涉实验中,用激光照射双缝时,在点出现中央亮条纹,在点出现第3级暗条纹。若将该装置放入某种均匀介质后,仍用该激光照射,点不变,点变为第4级暗条纹。已知该激光在空气中的传播速度为,则该激光在此种介质中的传播速度为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】在空气中时,根据双缝干涉暗条纹公式
P点出现第3级暗条纹,则光程差
设激光在介质中的波长为,放入介质后P点变为第4级暗条纹,则光程差
因为光程差不变,所以
可得
又因为光在真空中和介质中的频率f不变,根据,
联立可得
故选A。
3.煤矿中瓦斯爆炸危害极大,某同学查阅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原理监测矿井瓦斯含量的仪器,原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A中为干净的空气,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯含量,下列说法正确的是( )
A.如果屏的正中央是亮纹,则B中的气体可能含瓦斯
B.如果屏的正中央是暗纹,则B中的气体可能不含瓦斯
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
【答案】A
【详解】A.如果容器A、B中气体相同,则折射率相同,到屏的中央光程相同,所以中央为亮纹,若B中含有瓦斯,但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍,中央也为亮纹,故B中可能含瓦斯,也可能不含,A正确;
B.如果屏的正中央是暗纹,必有光程差,说明B中的气体与A中的气体成分不相同,一定含有瓦斯,故B错误;
C.条纹不停地移动,则B中气体的折射率在变化,即瓦斯含量不稳定,故C错误;
D.单色光或复色光都能出现干涉条纹,故D错误。
故选A。
4.航天实验室用如图所示的装置测量合金受热后的伸长量。用波长0.6μm的激光做实验。激光经透明薄板折射与反射后形成两束相干光,再分别经固定反射镜M1和与合金棒相连的反射镜M2反射,在接收屏上出现干涉条纹。合金棒右端固定,未受热时,屏上P处为明条纹;合金棒受热伸长使M2向左移动,观察到P处明暗交替,此后刚好共出现14次明条纹,则合金棒的伸长量为( )
A.2.1×10-6m B.3.2×10-6m C.4.2×10-6m D.8.4×10-6m
【答案】C
【详解】反射镜移动距离等于合金棒伸长量,设为。反射光在该臂中往返一次,光程差的变化量为,处每相邻两次明条纹对应光程差变化一个波长,初始为明条纹,此后又出现14次明条纹,故,解得,故C正确。
故选C。
5.双缝干涉的原理图如图所示,O到狭缝S1、S2的距离相等,OP与光屏垂直,P'为光屏上的点,下列说法正确的是( )
A.通过狭缝S1、S2的光的颜色不同
B.通过狭缝S1、S2的光的波长不同
C.光屏上P处一定出现亮条纹
D.光屏上P'处一定出现暗条纹
【答案】C
【详解】AB.产生双缝干涉的光应满足频率相同,即通过狭缝S1、S2的光的颜色和波长都相同,故AB错误;
C.由题可知,P到两狭缝的距离相等,P处一定出现亮条纹,故C正确;
D.若P'到两狭缝的距离差等于半波长的偶数倍,则P'处出现亮条纹;若P'到两狭缝的距离差等于半波长的奇数倍,则P'处出现暗条纹,由题无法知道P'到两狭缝的距离差与半波长倍数的关系,故D错误。
故选C。
6.在图示的双缝干涉实验中,光源S到缝S1、S2距离相等,P0为S1S2连线中垂线与光屏的交点。用波长为600 nm的光实验时,光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记 为第0条亮条纹),P处呈现第1条亮条纹。当改用波长为400nm的光实验时,P处将呈现( )
A.第1条暗条纹 B.第2条暗条纹
C.第1条亮条纹 D.第2条亮条纹
【答案】B
【详解】双缝干涉中,亮纹条件为路程差,,为亮纹的序号;
暗纹条件为路程差,,为暗纹的序号。
当波长时,处为第1条亮纹,因此点的路程差 ,该路程差不随入射光波长改变。
换用波长的光后,对点有
符合暗纹条件,且,因此处为第2条暗条纹。
故选B。
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
7.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到的干涉条纹如图(a)所示;仅改变一个实验条件后,观察到的干涉条纹如图(b)所示,他改变的实验条件可能是( )
A.改用间距更大的双缝 B.改用频率更小的单色光源
C.将屏向靠近双缝的方向移动 D.将单缝向远离双缝的方向移动
【答案】B
【详解】由图可知,从图(a)到图(b),双缝干涉条纹的间距变宽。根据双缝干涉条纹间距公式可知,要使条纹间距变大,可以增大L、增大λ,或减小d,与单双缝的距离无关。根据可知,增大λ,即减小单色光源的频率。
故选B。
8.杨氏双缝干涉实验中,双缝之间的距离为,波长为的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。光屏上标记两条亮纹中心位置,测其间距为,则( )
A.相邻两暗条纹间距为
B.相邻两亮条纹间距为
C.双缝与光屏间的距离为
D.双缝与光屏间的距离为
【答案】C
【详解】AB.根据题意,由图可知,相邻两亮条纹(暗条纹)间距为,故A错误,B错误;
CD.公式
代入
解得双缝与光屏间的距离,故C正确,D错误。
故选C。
9.用如图所示的装置来做双缝干涉实验,已知强光源输出平行白光,光源到双缝的距离为,双缝到半透明屏幕距离为。则以下说法正确的是( )
A.仅减小,屏幕上的条纹间距将变大
B.仅去除蓝色滤光片,屏幕上出现黑白相间的干涉条纹
C.仅把蓝色滤光片换成红色滤光片,屏幕上的条纹间距变大
D.去除蓝色滤光片,在双缝的两条缝前分别放黄色和蓝色滤光片,屏幕将出现绿色干涉条纹
【答案】C
【详解】A.根据
其中为双缝到屏幕的距离,为双缝间的距离,为光的波长,可知仅减小,干涉条纹间的距离不变,故A错误;
B.仅去除蓝色滤光片,屏幕上出现的是彩色的干涉条纹,故B错误;
C.红光波长大于蓝光波长,根据
可知干涉条纹间的距离变得更大,故C正确;
D.入射光用白光,在双缝中的一缝前放黄色滤光片,另一缝前放蓝色滤光片,两束光频率不同,像屏上会有亮光,但不会出现干涉条纹,故D错误。
故选C。
10.如图所示,洛埃镜实验中S为垂直于纸面放置的红色水平线光源,M为水平放置的平面镜,从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,这样就形成两个一样的相干光源,可在光屏上看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是( )
A.看到明暗条纹是因为红光发生衍射现象
B.看到的条纹非等间距的
C.若将红光换成绿光,看到的条纹间距变大
D.若将平面镜向下平移,看到的条纹间距变小
【答案】D
【详解】AB.从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,属于干涉现象,该干涉现象可以看作双缝干涉,光路图如图所示
所以等效双缝间的距离为
双缝到光屏的距离为L,所以相邻亮条纹中心间距为
由此可知,条纹应等间距,故AB错误;
C.若将红光换成绿光,即入射光的波长减小,则看到的条纹间距变小,故C错误;
D.若将平面镜向下移动一个微小距离,则双缝间的距离增大,所以相邻亮条纹中心间距变小,故D正确。
故选D。
11.用同一双缝干涉装置进行实验,以下哪个选项符合红光和紫光的双缝干涉图样( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】双缝干涉的条纹间距满足公式, 在可见光中,红光的波长大于紫光的波长,代入公式可得红光的干涉条纹间距一定大于紫光。同时,双缝干涉的所有相邻亮暗条纹间距相等,且是等宽、等间距的平行条纹。
故选A。
12.如图所示,波长为的单色光,照射到间距为d的双缝上,双缝到竖直屏的距离为,在屏上观察到明暗相间的条纹,其中两相邻亮条纹中心的间距为。将屏沿水平方向平移一段距离后,观察到屏上两相邻亮条纹中心的间距变为,且。则屏的移动方式是( )
A.向右移动 B.向右移动 C.向左移动 D.向左移动
【答案】B
【详解】由题意可知,屏移动后增大,根据公式可知屏是向右移动。移动前屏上两相邻亮条纹中心的间距,移动后屏上两相邻亮条纹中心的间距
又有
解得
故选B。
13.某实验小组利用光敏底片感光技术和单色激光光源研究光的双缝干涉现象,利用计算机处理曝光后的底片,可以得到底片上各位置的照射强度,截取其中一段,结果如图所示,已知双缝中心之间的距离为0.2 mm,双缝与光传感器感应屏之间的距离为2 m,则该单色光的波长约为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】由照射强度分布图可知,照射强度出现峰值的位置对应双缝干涉的亮条纹中心。观察图像下方的标尺刻度,几个明显的主峰(亮条纹中心)对应的位置坐标分别为、、、、等。
由此可得,相邻两条亮纹中心之间的距离为
已知双缝中心之间的距离为,双缝与光传感器感应屏之间的距离为
根据双缝干涉条纹间距公式
代入数据,解得该单色光的波长为
故选B。
14.如图为双缝干涉装置示意图,双缝到光屏的距离为L,双缝的中垂线与光屏交于O点。某种单色光照射到双缝上,观察到光屏上O处为第0级亮条纹的中心位置,A处为第2级亮条纹的中心位置。现将光屏缓慢向左平移,下列说法正确的是( )
A.A处变为暗条纹 B.O处变为暗条纹
C.OA之间有3条亮条纹 D.OA之间有4条亮条纹
【答案】C
【详解】根据干涉条纹间距关系可知,当光屏向左平移时,条纹间距变为原来的
ACD.条纹间距变为原来的,OA间距不变,A处应为第4条亮条纹,OA之间有3条亮条纹,AD错误,C正确;
B.O处到双缝间距相同,仍是亮条纹,B错误;
故选C。
15.(多选)劳埃德镜是一种简单的观察干涉的装置。如图所示,单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。已知单缝S通过平面镜成的像是,单缝S到平面镜的垂直距离为h,单缝到光屏的距离为D,观测到光屏上相邻亮条纹中心间距为。下列说法正确的是( )
A.测得该单色光的波长为
B.测得该单色光的波长为
C.若把整个装置放入水中,观测到减小
D.只将平面镜稍向左移动一些,观测到增大
【答案】AC
【详解】AB.根据双缝干涉条纹间距公式可得
所以,故A正确,B错误;
CD.若把整个装置放入水中,波长减小,则观测到减小,若将平面镜稍向左移动一些,h和D不变,则观测到不变,故C正确,D错误。
故选AC。
16.(多选)用如图所示的装置来做双缝干涉实验,已知强光源射出白光,白光通过蓝色玻璃片后产生单色平行光。单色平行光射向距离为的双缝并发生干涉现象。当双缝到屏幕距离为时屏幕上条纹的间距为。则以下说法正确的有( )
A.条纹间距与成反比
B.条纹间距与成正比
C.仅将蓝色玻璃片换成红色,条纹间距将变大
D.仅去除有色玻璃片,屏幕上将出现黑白相间的干涉条纹
【答案】BC
【详解】A.光线经过有色玻璃片后并没有发生发散或者偏折,光线沿着直线传播,故条纹宽度跟没有关系,A错误;
B.根据可知与成正比,B正确;
C.红光波长比蓝光波长长,条纹间距大,故蓝色换红色后Δx变大,C正确;
D.去除有色玻璃片后,光源为白光,白光包含多种波长的光,不同波长光的干涉条纹间距不同,故屏幕上出现彩色相间的干涉条纹,而非黑白相间的干涉条纹,D错误。
故选BC。
三、薄膜干涉
17.照相机镜头表面镀有增透膜,其原理是利用了光的( )
A.折射 B.衍射 C.干涉 D.全反射
【答案】C
【详解】A.折射是光从一种介质进入另一种介质时传播方向发生偏折的现象,不是增透膜的工作原理,故A错误;
B.衍射是光绕过障碍物偏离直线传播的现象,和增透膜原理无关,故B错误;
C.增透膜的原理是:薄膜前后两个表面反射的两列光发生相干相消,使反射光强度降低,从而提高透射光的强度,利用了光的干涉现象,故C正确;
D.全反射是光从光密介质射向光疏介质、入射角大于临界角时光全部被反射的现象,增透膜的目的是减少光的反射,与全反射无关,故D错误。
故选C。
18.薄膜干涉技术是平面表面质量检测的一种常用方法。标准样板与被检查工件平面之间形成一个楔形空气薄膜,如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下垂直照射,分别形成如图乙所示的两种明、暗相间的条纹。下列判断正确的是( )
A.该检测工件上表面有一个明显的凸起
B.增大薄片的厚度,条纹间距会增大
C.单色光a的波长比b的波长短
D.单色光a、b从同种介质射向空气发生全反射时的临界角,单色光a的比单色光b的大
【答案】D
【详解】A.同一亮条纹所对应的光程差相等,由图可知,弯曲的亮条纹提前出现,说明该检测工件上表面有一个明显的凹坑,故A错误;
B.增大薄片的厚度,空气膜的厚度增大,但相邻亮条纹间的光程差不变,条纹间距减小,故B错误;
C.由图乙可知,在空气薄膜中相同的长度下,单色光a所对应的亮条纹间距较大,则单色光a的波长较长,故C错误;
D.因单色光a的波长较长,则单色光a的频率较小,所以单色光a的折射率较小,根据
可知单色光a的比单色光b的大,故D正确。
故选D。
19.正方体a、b、c平放在两块平板玻璃之间,用单色平行光垂直照射平板玻璃,形成如图乙所示的干涉条纹。则( )
A.a、b等大 B.a、c等大 C.b、c等大 D.a、b、c都不等大
【答案】A
【详解】单色平行光垂直照射平板玻璃,上、下玻璃上表面的反射光在上玻璃上表面发生干涉,形成干涉条纹,光程差为两块玻璃距离的两倍,根据光的干涉知识可知,同一条干涉条纹位置处光的波程差相等,即a和 b等大,不同的干涉条纹位置处光的波程差不同,则c的大小与a的大小不相等。
故选A。
20.在酒精灯的灯芯上撒一些食盐,灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下,让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜,用它观察灯焰,下列说法正确的是( )
A.换用不同颜色的光做实验时,亮条纹的间距保持不变
B.肥皂膜上的条纹是光线在液膜后表面发生干涉现象所致
C.可利用薄膜干涉的原理检测精密仪器光学平面的平滑度
D.液膜厚度相同的位置,前后表面反射光的路程差是不同的
【答案】C
【详解】A.根据薄膜干涉的特点可知,波长越长的光,相邻亮条纹的间距越大,如红光比紫光相邻亮条纹的间距大,故A错误;
B.肥皂膜上的条纹是前后表面的反射光在前表面发生干涉现象所致,故B错误;
C.结合薄膜干涉的应用可知,可以利用薄膜干涉原理对镜面的平滑度进行检测,故C正确;
D.液膜厚度相同的位置,前后表面反射光的路程差是相同的,路程差等于薄膜厚度的2倍,故D错误。
故选C。
21.劈尖干涉是一种薄膜干涉。两块厚度均匀的薄有机玻璃板叠放在水平面上,在它们的右侧夹入两张薄纸片,上方玻璃板由于重力影响微微弯曲,装置侧视图如图所示。用单色平行光竖直向下照射,观察者观测到的干涉图样最可能的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】设劈尖倾角为,根据劈尖干涉条纹间距公式可得相邻条纹间距为
由于上板一端被垫高,且由于重力弯曲,从左向右,逐渐增大,干涉条纹间距逐渐减小。
故选B。
22.如图,将圆形铁丝圈在肥皂液中蘸一下可以形成肥皂膜,将铁丝圈竖直放置,为肥皂膜的截面图,用水平的红色光照射肥皂膜,则下列描述正确的是( )
A.从图中右侧可以看到明暗相间的干涉条纹
B.看到的干涉条纹是水平等间距的
C.改用紫色光照射,会看到干涉条纹间距变小
D.干涉条纹是由面的入射光线和反射光线叠加形成的
【答案】C
【详解】A.薄膜干涉是光在薄膜前后两个表面反射形成的两列光波叠加而成的,观察反射光的干涉条纹时,人眼应在光源的同侧,即从图中左侧观察,故A错误;
B.由于重力作用,肥皂液向下流动,使肥皂膜形成上薄下厚的楔形。在同一水平高度上,膜的厚度相同,光程差相同,因此干涉条纹是水平的。但由于重力作用,膜的厚度从上到下增加得越来越快(截面并非直线),导致满足干涉加强条件的位置间隔越来越小,即条纹上疏下密,不是等间距的,故B错误;
C.干涉条纹的间距与入射光的波长有关,波长越长,条纹间距越大。紫光的波长小于红光的波长,根据条纹间距与波长的关系,改用紫色光照射,干涉条纹间距会变小,故C正确;
D.薄膜干涉是由膜的前表面(面)反射的光线和后表面(面)反射的光线叠加形成的,而不是入射光线和反射光线叠加,故D错误。
故选C。
23.大蓝闪蝶以它熠熠生辉的蓝色翅膀而著名,下图为显微镜下其翅膀的光学结构示意图。翅膀上的鳞片本身是无色的,但当阳光照在鳞片上时,会在其一系列薄薄的鳞片上反射,反射光彼此干涉、从而显现出蓝色的光泽。下列说法中正确的是( )
A.闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的双缝干涉现象
B.闪蝶翅膀显示出蓝色的光泽属于光的偏振现象
C.若闪蝶的翅膀呈现彩色的光泽,则可能是上下层鳞片间距不相等导致的
D.闪蝶翅膀上下鳞片间的距离d近似等于蓝光在空气中波长的整数倍
【答案】C
【详解】AB.闪蝶翅膀的蓝色光泽是多层鳞片反射光相互干涉形成的,属于薄膜干涉,不是双缝干涉,也不属于光的偏振现象,故AB错误;
C.不同颜色的光波长不同,若上下层鳞片间距不相等,不同间距会使不同波长的光分别满足干涉加强条件,最终翅膀呈现彩色光泽,故C正确;
D.光线穿过上层鳞片到下层鳞片再反射出来,总光程差为2d,蓝光干涉加强显现蓝色,满足条件为(n为整数),即d是蓝光半波长的整数倍,不是蓝光波长的整数倍,故D错误。
故选C。
24.工厂技术人员用下图所示空气薄膜干涉装置来检查玻璃平面的平整程度。用单色光从标准样板上方入射后,从上往下看到部分明暗相间的条纹。下列判断正确的是( )
A.条纹是由标准样板的上下两表面反射形成的两列光发生干涉的结果
B.若需要增大条纹间距,则应更换波长更短的单色光
C.若将图中的薄片稍微右移,条纹间距变宽
D.图中条纹弯曲处对应着被检查平面凸起
【答案】D
【详解】A.空气薄膜干涉的条纹,是空气薄膜的两个表面(标准样板的下表面、被检查平面的上表面)反射的两列光干涉形成的,并非标准样板上下表面的反射光干涉,故A错误;
B.劈尖干涉条纹间距满足公式(是入射光波长,是劈尖夹角),条纹间距与波长成正比;要增大条纹间距,需要更换波长更长的单色光,故B错误;
C.薄片向右移动后,空气劈尖的夹角增大,根据公式,增大则条纹间距减小,条纹间距变窄,故C错误;
D.劈尖干涉中,同一条干涉条纹对应相同厚度的空气薄膜。图中条纹向劈尖厚度更大的左端弯曲,说明弯曲处的空气薄膜厚度,和同条纹下平整位置的空气厚度一致,因此该处被检查平面是凸起的,故D正确。
故选D。
25.在镜头上镀一层薄膜增加绿光的透射率,绿光在增透膜中的折射率为n,绿光在真空中的波长为λ,薄膜的厚度为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】镜头使绿光的透射率增加,在薄膜的外侧绿光干涉相消,即
所以
故选D。
26.(多选)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。甲图中待测样品为凸透镜,乙图中待测样品为凹透镜。通过向下轻压样板,可以确定透镜边缘与样板的偏差情况,下列说法正确的是( )
A.图甲干涉条纹不等间距同心圆排列,且向内收缩
B.图甲干涉条纹不等间距同心圆排列,且向外扩张
C.图乙干涉条纹不等间距同心圆排列,且向外扩张
D.图乙干涉条纹不等间距同心圆排列,且向内收缩
【答案】BD
【详解】AB.空气薄膜的厚度呈同心圆对称分布,因此干涉条纹是不等间距的同心圆,越靠近圆心,厚度变化越慢,条纹越稀疏;当向下轻压样板时,空气薄膜厚度减小,同一级条纹会向厚度增大的边缘移动,即向外扩张,A错误,B正确;
CD.若样板与凹透镜之间的空气薄膜中间厚,边缘薄,当向下轻压样板时,空气薄膜厚度减小,同一级条纹会向厚度增大的边缘移动,即向内收缩,C错误,D正确。
故选BD。
27.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,一同学调节单缝与双缝在竖直方向相互平行后,观察到的单色光干涉条纹是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】双缝干涉的干涉条纹方向与双缝的方向平行,且单色光的双缝干涉条纹是等间距的平行条纹。 本题中明确说明单缝与双缝都沿竖直方向相互平行,因此干涉条纹也沿竖直方向。
故选C。
28.如图所示,用铁丝圈蘸取肥皂液形成一层薄膜,在酒精灯焰(加食盐后主要发出黄光)照射下,观察薄膜上灯焰的像,已知薄膜在重力作用下厚度自上而下逐渐增大,下列说法正确的是( )
A.若将光源换为白光,则观察不到干涉条纹
B.若将光源换为蓝光,则观察到的条纹间距会增大
C.若将光源换为红光,则观察到的条纹间距会减小
D.若将光源换为紫光,则观察到的条纹间距会减小
【答案】D
【详解】肥皂膜在重力作用下形成上薄下厚的楔形,根据,条纹间距与波长成正比。
A.若换为白光,会观察到彩色干涉条纹(不同色光波长不同,条纹位置错开),并非观察不到,A错误;
B.蓝光波长比黄光短,减小,条纹间距减小,B错误;
C.红光波长比黄光长,增大,条纹间距增大,C错误;
D.紫光波长比黄光短,减小,条纹间距减小,D正确。
故选D。
29.如图所示,MN为平板玻璃,PQ为略带弯曲的弧形玻璃,现将两块玻璃上端紧靠后竖直放置。红光从左侧水平入射,从左往右可以观察到干涉条纹,则( )
A.干涉条纹是等间距的水平条纹 B.干涉条纹是等间距的竖直条纹
C.干涉条纹是上疏下密的水平条纹 D.干涉条纹是上密下疏的水平条纹
【答案】C
【详解】两块玻璃之间形成的空气薄膜,左表面(PQ的右表面)和右表面(MN 的左表面)反射的红光会发生干涉。薄膜的厚度相同的位置,光程差相同,会形成同一条干涉条纹。因为玻璃竖直放置,厚度相同的位置在同一水平线上,所以干涉条纹是水平条纹。题图可知从上到下,空气薄膜的厚度变化越来越快,且条纹间距与厚度变化率成反比,因为下部厚度变化快,所以条纹上疏下密,综上可知C选项符合题意。
故选C。
30.如图甲所示,将一个平凸透镜放置在另一平玻璃板上,让单色光从上方竖直向下照射,这时会观察到如图乙所示的明暗相间的同心圆环,这个现象叫作牛顿环,下列说法正确的是( )
A.将透镜和玻璃板放置在水中,观察到的圆环间距变小
B.仅增大入射光的频率,观察到的圆环间距变大
C.该现象与泊松亮斑的原理相同
D.该现象是在透镜上表面和下表面间的反射光发生干涉产生的
【答案】A
【详解】A.在水中做此实验,则入射光在水中的波长减小,圆环间距变小,A正确;
B.增大入射光频率,则入射光波长减小,观察到的圆环间距变小,B错误;
C.该现象是光的干涉,泊松亮斑是光的衍射,C错误;
D.该现象是在透镜下表面与空气的界面,玻璃板上表面与空气界面的反射光发生干涉产生的,D错误。
故选A。
31.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块平板玻璃之上,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。当单色光从上方射入后,关于从上往下看到的干涉条纹的特点,下列说法错误的是( )
A.任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定
B.任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等
C.现若在如图所示的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变疏
D.当改用频率更高的光照射时,从上往下可以观察到相邻干涉条纹中心间距变大
【答案】D
【详解】A. 劈尖干涉中,相邻明条纹或暗条纹对应的光程差相差一个波长(或半个波长的奇数倍/整数倍),对应的薄膜厚度差恒为半个波长,故A正确;
B.劈尖干涉属于等厚干涉,同一条干涉条纹对应的是同一厚度的空气薄膜,故B正确;
C.抽去一张纸片后,劈尖的顶角变小,空气薄膜的倾角变缓。由于条纹间距,当变小时,条纹间距变大,干涉条纹会变疏,故C正确;
D.改用频率更高的光照射时,光的波长变小。根据条纹间距公式,波长变小时,相邻干涉条纹的间距变小,即条纹变密,故D错误。
故选D。
32.单反照相机为了增加透射光而减少反射光,在镜头表面镀了一层特定厚度的薄膜(称为增透膜)。照相机底片对绿光比较敏感,根据光的干涉原理,从薄膜前表面反射的绿光P和从薄膜后表面反射的绿光Q相互叠加,导致两束反射绿光相互干涉而减弱,使镜头对绿光的反射降至最低,从而提高镜头的透光率和画质。已知入射光在空气中的波长为,空气的折射率为(可认为空气近似为真空)、增透膜的折射率为、相机镜头的折射率为,其中。下列说法正确的是( )
A.若入射光I垂直射向镜头,增透膜的厚度d应为(、1、2、3……)
B.若入射光I垂直射向镜头,增透膜的厚度d应为(、1、2、3……)
C.若增透膜为蓝紫色(红光和紫光混合后呈现的颜色),说明红光和紫光的透射光较强
D.光从空气依次进入、介质,波速变小,波长变长
【答案】B
【详解】AB.增透膜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,入射光在增透膜中的波长为,满足 (、1、2、3……),,解得(、1、2、3……),A错误,B正确;
C.根据能量守恒,反射光弱则透射光强,反射光强则透射光弱。膜呈蓝紫色说明红光和紫光反射较强,透射相对较弱,C错误;
D.由,可知,折射率增大,波速减小,波长减小,D错误。
故选B。
33.如图所示,平凹透镜与一块平板玻璃接触,用单色光垂直透镜的平面向下照射,会观察到明暗相间的同心圆环,则下列说法正确的是( )
A.同心圆环主要的形成原理是光的折射
B.同心圆环外疏内密
C.下表面半径R越大(越平坦),圆环越稀疏
D.选择频率更小的单色光,圆环更密集
【答案】C
【详解】A.同心圆环主要的形成原理是光的干涉现象,故A错误;
B.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,空气膜的厚度减小的越快,则圆环越密,所以同心圆环内疏外密,故B错误;
C.下表面的半径R越大,空气膜的厚度变化变慢,其形成的圆环比曲率半径小的透镜形成的圆环稀疏,故C正确;
D.频率小,波长大,因此选择频率更小的单色光,对于同一干涉装置,形成的干涉条纹间距大,得到的圆环更稀疏。故D错误。
故选C。
34.(多选)附有肥皂液膜的铁丝圈竖直放置,从上到下液膜厚度增加得越来越快,如图所示为液膜侧视图,用某单色光从左侧照射液膜,在左侧观察到明暗相间的干涉条纹,已知该单色光在液膜中的波长为λ,则下面说法正确的是( )
A.干涉条纹的分布上下均匀
B.干涉条纹的分布上疏下密
C.相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是
D.相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是
【答案】BC
【详解】AB.由题意可知,液膜自上而下厚度增长速度越来越快,因此对应相邻干涉级数所需的厚度增量在下部会在更短的垂直距离内实现,故观察到的干涉条纹呈“上疏下密”的分布,故A错误,B正确;
CD.从薄膜的前后表面分别反射的两列光是相干光,其光程差为2d,当光程差时,表现为亮条纹,故相邻两亮条纹处对应的液膜厚度之差是,故C正确,D错误。
故选BC。
35.(多选)如图所示,把一矩形均匀薄玻璃板压在另一个矩形平行玻璃板上,一端用薄片垫起,将红单色光从上方射入,这时可以看到明暗相间的条纹,下列关于这些条纹的说法正确的是( )
A.该现象与肥皂膜上的彩色条纹原理相同
B.条纹间距不是均匀的,越靠近边条纹间距越大
C.减小薄片的厚度,条纹间距变大
D.将红单色光换为蓝单色光照射,则条纹间距变大
【答案】AC
【详解】A.该现象与肥皂膜上彩色条纹原理相同,都是光的干涉,故A正确;
B.因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化,因此条纹是等间距的,故B错误;
C.设膜厚为处产生亮条纹
则有,相邻亮条纹处膜厚为,则有
设空气膜顶角为,则有,解得
减小薄片厚度,减小,条纹间距将增大,故C正确;
D.由,可知将红光换成蓝光照射,入射光波长减小,条纹间距将减小,故D错误。
故选AC。
1.(2023·河北·高考真题)制造某型芯片所使用的银灰色硅片覆上一层厚度均匀的无色透明薄膜后,在自然光照射下硅片呈现深紫色。关于此现象,下列说法正确的是( )
A.上述现象与彩虹的形成原理相同 B.光在薄膜的下表面发生了全反射
C.薄膜上下表面的反射光发生了干涉 D.薄膜厚度发生变化,硅片总呈现深紫色
【答案】C
【详解】A.上述现象是由于光的干涉造成的,彩虹的形成原理主要为光的折射,上述现象与彩虹的形成原理不相同,故A错误;
BC.硅片呈现深紫色的原因是薄膜的厚度正好使紫光在薄膜上下表面的反射光发生干涉,振动加强,故B错误,C正确;
D.根据光的干涉中相互加强的条件,可知当薄膜的厚度发生变化时,满足加强条件的波长也会发生改变,导致硅片呈现不同的颜色,故D错误。
故选C。
2.(2025·重庆·高考真题)杨氏双缝干涉实验中,双缝与光屏距离为l,波长为的激光垂直入射到双缝上,在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a,则( )
A.相邻两亮条纹间距为 B.相邻两暗条纹间距为
C.双缝之间的距离为 D.双缝之间的距离为
【答案】C
【详解】AB.根据题意,由图可知,相邻两亮条纹(暗条纹)间距为,故AB错误;
CD.由公式可得,双缝之间的距离为,故C正确,D错误。
故选C。
3.(2023·重庆·高考真题)某实验小组利用双缝干涉实验装置分别观察a、b两单色光的干涉条纹,发现在相同的条件下光屏上a光相邻两亮条纹的间距比b光的小。他们又将a、b光以相同的入射角由水斜射入空气,发现a光的折射角比b光的大,则( )
A.在空气中传播时,a光的波长比b光的大
B.在水中传播时,a光的速度比b光的大
C.在水中传播时,a光的频率比b光的小
D.由水射向空气时,a光的全反射临界角比b光的小
【答案】D
【详解】A.根据相邻两条亮条纹的间距计算公式
由此可知
故A错误;
B.根据折射定律
a、b光以相同的入射角由水斜射入空气,a光的折射角比b光的大,则
根据光在介质中的传播速度与折射率的关系
可得在水中传播时,a光的速度比b光的小,故B错误;
C.在水中传播时,a光的折射率比b光的大,所以a光的频率比b光的大,故C错误;
D.根据临界角与折射率的关系
可得在水中传播时,a光的折射率比b光的大,a光的全反射临界角比b光的小,故D正确。
故选D。
4.(2026·河北·高考真题)如图所示,一根粗细均匀的细金属丝置于两挡板之间的水平狭缝中央。其中心轴与狭缝平行,直径小于狭缝宽度。一束平行单色光垂直挡板入射,在屏幕上形成了稳定的双缝干涉图样,相邻两条亮条纹中心间距为。若金属丝经加热均匀膨胀,则( )
A.变小 B.变大
C.双缝间的距离减小 D.双缝间的距离不变
【答案】A
【详解】CD.金属丝加热均匀膨胀,其直径D变大。该装置利用金属丝两侧的空隙形成双缝干涉,设两挡板间狭缝总宽度为W(不变),则双缝间距(即两透光狭缝中心间的距离)为
当D变大时,双缝间距d变大,故CD错误;
AB.根据双缝干涉条纹间距公式(其中L为缝到屏的距离,λ为光波长),当d变大时,变小,故A正确,B错误。
故选A。
5.(2026·江苏·高考真题)如图所示为在重力作用下肥皂膜上出现的条纹。关于该条纹,下列说法正确的是( )
A.是干涉现象,自上而下相邻条纹间距越来越小
B.是干涉现象,自上而下相邻条纹间距相同
C.是衍射现象,自上而下相邻条纹间距越来越小
D.是衍射现象,自上而下相邻条纹间距相同
【答案】A
【详解】肥皂膜上的条纹是薄膜干涉现象,由肥皂膜前后两个表面的反射光叠加干涉形成。
竖直放置的肥皂膜受重力作用,液体向下流动,形成上薄下厚的结构:越靠下,肥皂膜厚度随竖直高度的增加越快(单位竖直距离的厚度变化量越大)。
根据薄膜干涉规律,相邻亮纹(或暗纹)对应的厚度差固定为(λ为入射光波长),厚度变化率越大,相邻条纹的竖直间距越小,因此自上而下(从上到下)相邻条纹间距越来越小。
故选A。
6.(多选)(2024·广西·高考真题)如图,S为单色光源,S发出的光一部分直接照在光屏上,一部分通过平面镜反射到光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的,由此形成了两个相干光源。设光源S到平面镜和到光屏的距离分别为a和l,,镜面与光屏垂直,单色光波长为。下列说法正确的是( )
A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为
B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中此时单色光的波长变为
D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,则该液体的折射率为
【答案】AD
【详解】AB.根据光的反射对称性可知光源S与平面镜中的虚像距离为2a,根据条纹间距公式可知
故A正确,B错误;
C.若将整套装置完全浸入折射率为n的蔗糖溶液中,光的频率不变,根据
其中c为在真空中的光速,则
故C错误;
D.若将整套装置完全没入某种透明溶液中,光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为,根据条纹间距公式有
可得
结合C选项的分析可知
所以
故D正确。
故选AD。
7.(多选)(2024·湖南·高考真题)1834年,洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果(称洛埃镜实验),平面镜沿放置,靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度,如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是( )
A.沿向左略微平移平面镜,干涉条纹不移动
B.沿向右略微平移平面镜,干涉条纹间距减小
C.若,沿向右略微平移平面镜,干涉条纹间距不变
D.若,沿向左略微平移平面镜,干涉条纹向A处移动
【答案】BC
【详解】CD.根据题意画出光路图
如图所示,S发出的光与通过平面镜反射光(可以等效成虚像S′发出的光)是同一列光分成的,满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光,且该干涉可看成双缝干涉,设S与S′的距离为d,则
d = 2aS到光屏的距离为l,代入双缝干涉公式
可得
则若θ = 0°,沿OA向右(沿AO向左)略微平移平面镜,对l和d均没有影响,则干涉条纹间距不变,也不会移动,故C正确,D错误;
AB.同理再次画出光路图有
沿OA向右略微平移平面镜,即图中从①位置→②位置,由图可看出双缝的间距增大,则干涉条纹间距减小,沿AO向左略微平移平面镜,即图中从②位置→①位置,由图可看出干涉条纹向上移动,故A错误,B正确。
故选BC。
8.(多选)(2025·陕晋青宁卷·高考真题)在双缝干涉实验中,某实验小组用波长为的蓝色激光和波长为的红色激光组成的复合光垂直照射双缝,双缝间距为,双缝到屏的距离为,则屏上( )
A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹
B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小
C.距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠
D.距中央亮条纹中心处蓝光和红光亮条纹中心重叠
【答案】BC
【详解】A.蓝光与红光频率不等,不能发生稳定干涉形成条纹,故A错误;
B.根据相邻干涉条纹间距公式,由于蓝光的波长较短,故蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小,故B正确;
CD.蓝光的相邻干涉条纹间距为
红光的相邻干涉条纹间距为
要使蓝光和红光亮条纹中心重叠,可知,,
可知当时,满足条件;当,不满足条件;故C正确,D错误。
故选BC。
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