人教版 (新课标)选修33 光的干涉精练

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1．(海南模拟)两盏普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为( )
A．两盏灯亮度不同
B．灯光的波长太短
C．两灯光的振动情况不同
D．电灯发出的光不稳定
答案：C
解析：一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的。
2．在双缝干涉实验中，下列说法正确的是( )
A．相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
B．把入射光由红光换成紫光，相邻两明条纹间距变宽
C．只有频率相同的两列光才能发生明显的干涉现象
D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定
答案：C
解析：在干涉中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A错，入射光波长越大，条纹间距越大，B错。C正确，D错误。
3．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点。如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么( )
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹
B．B位置处出现暗条纹
C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定
D．以上结论都不对
答案：A
解析：在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如图中C点)。所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置，对光波而言，该点是完全暗的。本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹。另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的，不要以为B点是暗的。
4．(2010·石家庄市一中高二检测)在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
答案：C
解析：红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。
5．2009年11月21日凌晨2时30分，黑龙江新兴煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成10名矿工遇难。煤矿中的瓦斯危害极大，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，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：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。如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体( )
A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯
C．不一定含瓦斯 D．无法判断
答案：A
解析：如果屏的正中央O变为暗纹，说明从两个子光源到屏的光程差发生变化，所以B中气体一定含瓦斯。
6．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在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹；③在距双缝的路程差为neq \f(λ,2)的点形成亮条纹；④在距双缝的路程差为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n＋\f(1,2)))λ的点形成暗条纹。
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
答案：D
解析：在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…这点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)eq \f(λ,2)，k＝0,1,2,3，…这点为减弱点，该处出现暗条纹。
7．(2011·萍乡高二检测)在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10－7m，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，试问：
(1)该黄光的波长是多少？
(2)试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？
答案：(1)5×10－7m (2)暗条纹
解析：(1)λ＝eq \f(c,f)
＝eq \f(3×108,6.0×1014)m＝5×10－7m；
(2)Δx＝7.5×10－7m＝eq \f(3,2)λ，所以是暗条纹。
能力提升
1．如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第3条暗条纹。已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2－r1应为( )
A.eq \f(c,2f) B.eq \f(3c,2f) C.eq \f(3c,f) D.eq \f(5c,2f)
答案：D
解析：在某点产生暗条纹的条件是：光程差r2－r1为半波长的奇数倍。已知P点出现第3条暗条纹，说明r2－r1＝eq \f(5,2)λ， 由c＝fλ得：λ＝eq \f(c,f)，则r2－r1＝eq \f(5c,2f)。
2．取两块平玻璃板，合在一起用手捏紧，会从玻璃板上看到彩色条纹，这是光的干涉现象，有关这一现象的叙述正确的是( )
A．这是上下两块玻璃板的上表面反射光干涉的结果
B．这是两玻璃板间的空气薄层上下两表面的反射光干涉的结果
C．这是上面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果
D．这是下面一块玻璃的上、下两表面的反射光干涉的结果
答案：B
解析：形成干涉条纹是有一定条件的，即两列相干光的路程差需要连续变化，当Δr＝±kλ(k＝0,1,2…)时，形成明条纹，当Δr＝±(2k＋1)eq \f(λ,2)(k＝0,1,2…)时，形成暗条纹。当入射光是白光时，就会形成彩色条纹，对平板玻璃来说，每一块平板玻璃上下表面都是平行的，故不具备产生干涉条纹的条件，而中间的空气膜，则可能具备这一条件。
3．(2011·福州高二检测)一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( )
A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的速度不同，造成条纹的间距不同
C．各色光的强度不同，造成条纹的间距不同
D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
答案：A
解析：各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹。
4.
(2011·济宁高二检测)用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮纹的位置，c为中央亮条纹，则 ( )
A．O到达a、b的路程差为零
B．M、N到达b的路程差为λ
C．O到达a、c的路程差为4λ
D．M、N到达e的路程差为2λ
答案：BD
解析：振动一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件满足Δx＝nλ(n＝0,1,2,3…)。
5．如图(甲)所示为双缝干涉实验的装置示意图，(乙)图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央条纹，(丙)图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是( )
A．(丙)图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．(丙)图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．(丙)图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波
长较短
D．(丙)图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
答案：A
解析： 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B、C、D错，A对。
6．光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术。发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用。光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85μm的单色光。上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06μm的单色光。这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标。根据以上信息，回答下列问题：
(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为1.47)
解析：(1)设信号频率为f，真空中的波长为λ0，c＝λ0f，光在纤芯中的频率仍为f，波长为λ，则光在纤芯中的速度v＝λf，又n＝eq \f(c,v)，可以得出：λ0＝nλ＝1.47×1.06μm＝1.56μm。
(2)上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰。