2022届高考物理选择题专题强化训练：双缝干涉的条纹间距与波长的关系(北京使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：双缝干涉的条纹间距与波长的关系(北京使用)，共13页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共18小题；共72分）
1. 白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同色光的
A. 传播速度不同B. 强度不同C. 振动方向不同D. 频率不同

2. 从点光源 L 发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板 P 上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝 S1 、 S2，如图所示。在屏 Q 上可看到干涉条纹。图中 O 点是屏 Q 上与两狭缝等距离的一点，则
A. 干涉条纹是黑白的，O 是亮点B. 干涉条纹是黑白的，O 是暗点
C. 干涉条纹是彩色的，O 是亮点D. 干涉条纹是彩色的，O 是暗点

3. 当发生双缝干涉现象时，要增大屏上条纹的间距，可以采取的措施是
A. 减小双缝到屏的距离B. 增加缝的宽度
C. 减小光的波长D. 减小双缝间的距离

4. 一束白光通过双缝后在屏上产生干涉条纹，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，造成干涉条纹的间距不同
C. 各色光的强度不同，造成干涉条纹的间距不同
D. 各色光通过双缝到达一确定点的距离不同

5. 在双缝干涉实验中，用波长为 5×10−7 m 的黄光照射双缝。已知两缝间的距离为 0.3 mm，双缝到光屏的距离为 1.2 m，光屏上 P 点到双缝 S1 和 S2 的路程差为 7.5×10−7 m，则
A. P 点出现的是亮条纹，相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为 2 mm
B. P 点出现的是暗条纹，相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为 2 mm
C. P 点出现的是亮条纹，相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为 4 mm
D. P 点出现的是暗条纹，相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为 4 mm

6. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，a 、 b 为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是
A. 在冰晶中，b 光的传播速度较大
B. 通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距较大
C. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较小
D. 用同一装置做单缝衍射实验，b 光的中央亮条纹更宽

7. 以下现象不属于干涉的是
A. 白光经过杨氏双缝得到彩色图样B. 白光照射肥皂膜呈现彩色图样
C. 白光经过三棱镜得到彩色图样D. 白光照射水面油膜呈现彩色图样

8. 两盏普通白炽灯发出的光相遇时，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. 两盏灯灯光的振动情况不同D. 电灯发出的光不稳定

9. 下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是
A. 单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B. 双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C. 光屏上相距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D. 照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽

10. 两只功率相同的日光灯，当它们照到同一地方时，不能产生干涉条纹的原因是
A. 日光灯发的是白光而不是单色光B. 日光灯所发的光是不稳定的
C. 两只日光灯不是相干光源D. 两只日光灯不是点光源

11. 白光通过双缝在屏上观察到干涉条纹，除中央为白色明纹外，两侧还出现彩色条纹，它的原因是
A. 各色光的波长不同B. 各色光的速度不同
C. 各色光的色散不同D. 各色光的强度不同

12. 下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是
A. 单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B. 双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源
C. 光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D. 在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生

13. 从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为
A. 手电筒射出的光是单色光B. 干涉图样太细小看不清楚
C. 周围环境的光太强D. 这两束光为非相干光

14. 如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P 处为第二亮纹，改用频率较高的单色光重做实验（其他不变）时，则第二亮纹的位置
A. 仍在 P 处
B. 在 P 点上方
C. 在 P 点下方
D. 要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮纹

15. 在双缝干涉实验中选用波长为 6.0×10−7 m 的橙光时，光屏上 P 点恰好出现亮纹，如图所示，现仅改用其他颜色的可见光做实验，P 点出现暗纹。已知可见光的频率范围是 3.9×1014∼7.5×1014 Hz，则入射光的波长可能是
A. 8.0×10−7 mB. 4.8×10−7 mC. 4.0×10−7 mD. 3.4×10−7 m

16. 如图所示是双缝干涉实验，使用波长为 600 nm 的橙色光照射时，在光屏上的 P0 点和 P0 点上方的 P1 点恰好形成两列相邻的亮条纹，若用波长为 400 nm 的紫光重复上述实验，则 P0 点和 P1 点形成的亮暗条纹情况是
A. P0 点和 P1 点都是亮条纹B. P0 点是亮条纹，P1 点是暗条纹
C. P0 点是暗条纹，P1 点是亮条纹D. P0 点和 P1 点都是暗条纹

17. 激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度 v 与二次曝光时间间隔 Δt 的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔 Δt 、双缝到屏之距离 l 以及相邻两条亮纹间距 Δx。若所用激光波长为 λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是
A. v=λΔxlΔt B. v=lλΔxΔt C. v=lΔxλΔt D. v=lΔtλΔx

18. 雅敏干涉仪可以用来测定气体在各种温度和压强下的折射率，其光路如图所示。图中 S 为光源，G1 、 G2 为两块完全相同的玻璃板，彼此平行放置，T1 、 T2 为两个等长度的玻璃管，长度均为 d。测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入一管中，在 E 处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率。某次测量时，将待测气体充入 T2 管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在 E 处看到共移过 N 条干涉亮纹。待测光在空气中的波长为 λ，该气体在标准状态下的折射率为
A. Nλd−1 B. Nλd C. Nλd+1 D. Nλd+2

二、双项选择题（共9小题；共36分）
19. 做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比用普通光源效果更好，图象更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。则
A. 做单缝衍射实验时，光强分布图如乙所示
B. 做单缝衍射实验时，光强分布图如丙所示
C. 做双缝干涉实验时，光强分布图如乙所示
D. 做双缝干涉实验时，光强分布图如丙所示

20. 关于“杨氏双缝干涉实验”，以下说法正确的是
A. 入射光波长越长，干涉条纹间距越大
B. 入射光波长越长，干涉条纹间距越小
C. 把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小
D. 把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小

21. 如图所示是双缝干涉的示意图，S 为单缝，S1 、 S2 为双缝，P 为光屏，用绿光从左边照射单缝 S 时，可在光屏 P 上观察到干涉条纹。下列说法正确的是
A. 将绿光换为红光，干涉条纹间的距离增大
B. 将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
C. 减小双缝间的距离，中央亮条纹会变成暗条纹
D. 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大

22. 以下说法正确的是
A. 放射性元素的半衰期决定于原子的化学状态，与物理状态无关
B. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减少
C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距变大
D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度

23. 在透明均匀介质内有一球状空气泡，一束包含 a 、 b 两种单色光的细光束从介质射入空气泡，A 为入射点，之后 a 、 b 光分别从 C 、 D 点射向介质，如图所示。已知 A 点的入射角为 30∘，介质对 a 光的折射率 na=2，下列判断正确的是
A. a 光射出空气泡后相对于射入空气泡前的偏向角为 30∘
B. 在该介质中，光的传播速度 va>vb
C. 光从该介质射向空气泡发生全反射时，临界角 CaD. a 、 b 光分别通过同一双缝干涉装置时，屏上相邻两干涉条纹的间距 Δxa>Δxb

24. 用单色光做双缝干涉实验时
A. 屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹
B. 屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹
C. 屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方
D. 屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方

25. 在用双缝干涉测量光的波长实验中，为使光屏上相邻的条纹间距增大些，可采取的措施是
A. 换用缝距大些的双缝片B. 换用缝距小些的双缝片
C. 适当调大双缝与屏的距离D. 适当调小双缝与屏的距离

26. 平行玻璃砖横截面如图，一束复色光斜射到玻璃砖的上表面，从下表面射出时分为 a 、 b 两束单色光，则下列说法正确的是
A. 在玻璃中传播时，a 光的传播速度较大
B. 若用 a 、 b 两种光分别照射处于基态的氢原子，如果 a 光能使得基态氢原子发生跃迁，则 b 光也一定能使基态氢原子发生跃迁
C. 在通过同一双缝干涉装罝，a 光的相邻亮条纹中心间距较大
D. 增大入射光在上表面的入射角，在下表面 b 光先发生全反射

27. 如图所示，在虚线框内有一个光学元件（未画出），细光束 a 入射到该光学元件，经折射后变为 b 、 c 两束单色光，下列说法正确的是
A. 虚线框内的光学元件可能是三棱镜
B. 在此光学元件中 c 光折射率比 b 光大
C. 在同一双缝干涉装置上实验时，b 光比 c 光条纹宽
D. 对同一金属，若 c 光能发生光电效应，则 b 光也一定能

三、多项选择题（共3小题；共12分）
28. 如图（a）所示为单缝衍射示意图，图（b）为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，下列说法正确的是
A. 在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B. 在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C. 用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D. 当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射

29. 如图（a）所示为单缝衍射示意图，图（b）为甲、乙两束单色光分别通过同一装置形成的单缝衍射图样，则
A. 在同种均匀介质中，甲光的波长较长
B. 在同种均匀介质中，甲光的传播速度更大
C. 用同一装置做双缝干涉实验时，在同一光屏上乙光的亮条纹总数更多
D. 当两束单色光从某种介质以相同入射角射向空气时，有可能乙光不发生全反射而甲光发生全反射

30. 利用下图中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是
A. 将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B. 将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C. 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
答案
第一部分
1. D
【解析】双缝干涉的条纹间距 Δx=lλd，l 为双缝到屏的距离，λ 为入射光的波长，d 是双缝的间距。白光通过双缝后对 7 种单色光来讲，只有 λ 有是不同的，所以条纹间距不同，导致 7 种单色光的亮条纹暗条纹交替出现形成彩色条纹，各种色光传播的速度都一样 3×108 m/s，c=λf，波长不同即频率不同，D正确。
2. C
3. D
4. 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间距不同，在中央处各种颜色的条纹叠加后得到白色条纹，两侧出现彩色条纹，故A正确。
5. B
【解析】光屏上 P 点到双缝 S1 和 S2 的路程差为 7.5×10−7 m，黄光的波长为 5×10−7 m，则 n=Δsλ2=3，为奇数，在 P 点出现暗条纹，相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距为 Δx=ldλ=1.2 m0.0003 m×5×10−7 m=2×10−3 m=2 mm，故B正确，A、C、D错误。
6. B
【解析】由題图乙可知，太阳光射入冰晶时，a 光的偏折角小于 b 光的偏折角，由折射定律可知，冰晶对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率，由 v=cn 知，在冰晶中 a 光的传播速度较大，A错误；
由于冰晶对 a 光的折射率小于对 b 光的折射率，可知 a 光的波长大于 b 光的波长，根据 Δx=Ldλ 可知，B正确；
同种玻璃对 a 光的折射率较小，由临界角公式 sinC=1n 可知，a 光发生全反射的临界角较大，C错误；
用同一装置做单缝衍射实验，由于 a 光的波长较长，故 a 光的中央亮条纹更宽，D错误。
7. C
【解析】A．根据光的干涉定义可知白光经过杨氏双缝得到彩色图样是杨氏双缝干涉，故A错误；
B．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，光线通过薄膜时频率不变，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，白光照射肥皂膜呈现彩色图样是属于干涉现象，故B错误；
C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光在折射时产生的色散现象，故C正确；
D．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象，属于薄膜干涉，故D错误；
故选C。
8. C
【解析】
9. B
【解析】单缝的作用是产生一个线光源，两个频率相同的光源称为相干光源，选项A错误；
双缝的作用是产生两个频率相同、振动情况相同的相干光源，选项B正确；
路程差等于半波长奇数倍处出现暗条纹，选项C错误；
频率越高，波长越短，条纹宽度越窄，选项D错误.
10. C
11. A
12. B
【解析】在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确。
在两个完全相同的相干光源情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C错误.
两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故选项D错误.
13. D
【解析】这两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光，因此不能产生干涉图样.
14. C
15. B
【解析】选用波长为 6.0×10−7 m 的橙光做实验时，光屏上的 P 点出现的亮纹是距中心条纹的第二亮纹，根据路程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，则有路程差 Δd=2×6.0×10−7 m=12×10−7 m；现改用其他颜色的可见光做实验，根据路程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹，光屏上的 P 点出现暗条纹，那么 λ2⋅n=Δd=12×10−7 m（n=1,3,5⋯），当 n=1 时，则 λ1=24×10−7 m，由 f=cλ 可知 f1=1.25×1014 Hz；当 n=3 时，则 λ2=8×10−7 m，由 f=cλ 可知，f2=3.75×1014 Hz；当 n=5 时，则 λ3=4.8×10−7 m，由 f=cλ 可知 f3=6.25×1014 Hz；当 n=7 时，则 λ4=3.43×10−7 m，依据 f=cλ 可知，f4=8.75×1014 Hz，故B正确，A、C、D错误。
16. B
【解析】不管使用什么颜色的单色光做实验，光屏中间 P0 点始终是亮条纹，据此可先排除选项 C、 D；
根据题意，P1 点到两双缝的光程差为 600 nm，其大小是紫光波长的 1.5 倍，所以若用波长为 400 nm 的紫光重复上述实验，P1 点是暗条纹，所以选项 A 错误，B 正确。
17. B
【解析】在波的干涉中，干涉条纹的间距 Δx=Lλd，及速度公式 v=dΔt，由上式联立可得：v=lλΔxΔt。
18. C
【解析】每看到 N 条亮纹移过，一定是光程差增大了一个波长。
由于移动了 N 条干涉条纹，所以有 n−1d=Nλ，解得 n=Nλd+1，所以 C 正确。
第二部分
19. A， D
【解析】根据双缝干涉条纹和单缝衍射条纹特点知，做单缝衍射实验，光强分布图如乙所示，做双缝干涉实验时，光强分布图如丙所示，故B、C错误，A、D正确。
20. A， C
21. A， D
【解析】根据双缝干涉的条纹间距公式 Δx=ldλ 知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间距变大，故A正确；根据双缝干涉的条纹间距公式 Δx=ldλ 知，将绿光换为紫光，波长变短，则干涉条纹间距减小，故B错误；根据双缝干涉的条纹间距公式 Δx=ldλ 知，减小双缝间的距离，即 d 变小，则干涉条纹间距增大，且中央条纹仍然是亮条纹，故C错误；根据双缝干涉的条纹间距公式 Δx=ldλ 知，增大双缝到屏的距离，即 l 增大，则干涉条纹间距增大，故D正确。
22. B， C
【解析】放射性元素的半衰期与原子的化学状态，及物理状态均无关，由自身性质决定，故A错误；
氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的轨道半径减小，根据 ke2r2=mv2r 知，电子的动能变大，由于能量减小，则电势能减小，故B正确；
双缝干涉实验中，根据 Δx=Ldλ 知，条纹间距与光的波长成正比，红光的波长大于紫光的波长，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大，故C正确；
拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，使照片清晰，故D错误。
23. A， C
【解析】设光在 A 点的入射角为 i，折射角分别为 ra 、 rb
由折射定律有 1n=sinisinr
得 sinra=nasini=2sin30∘=22
得 ra=45∘
根据光路可逆性和几何知识可知，a 光从 C 点射出时，入射角和折射角分别等于在 A 点折射时折射角和入射角，则偏向角为 θ=2(ra−i)=2×(45∘−30∘)=30∘
故A正确；
在 A 点时，a 光的偏折角大于 b 光的偏折角，所以 a 光的折射率大于 b 光的折射率，由 v=cn 得知在该介质中，a 光的传播速度比 b 光的传播速度小，故B错误；
由 sinC=1n，知 a 光的临界角比 b 光的临界角小，故C正确；
由前面的分析可知 a 光的波长小于 b 光的波长，根据 Δx=Ldλ 可知通过同一双缝干涉装置时，a 光的相邻干涉条纹间距小于 b 光的相邻干涉条纹的间距，即 Δxa<Δxb，故D错误。
24. A， B
【解析】在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路（光）程差等于波长整数倍处出现明条纹，则可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A选项正确，C选项错误；
屏上到双缝的路（光）程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍（暗条纹），也可能是半波长的偶数倍（明条纹），B选项正确；
两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误.
25. B， C
【解析】根据相邻两条亮条纹（或暗条纹）间距表达式 Δx=ldλ 可知，减小 d 值和增大 l 值都能达到增大条纹间距的目的.
26. A， C
【解析】光从空气斜射到玻璃，在玻璃上表面发生折射时，a 光偏折角小，所以 a 光的折射率较小，由 v=cn 分析可知在玻璃中传播时，a 光的传播速度较大，故A正确；
a 光的折射率较小，频率较小，由 E=hν 知 a 光的光子能量较小。若用 a 、 b 两种光分别照射处于基态的氢原子，如果 a 光能使得基态氢原子发生跃迁，a 光光子的能量正好等于两个能级之差，而 b 光光子能量不一定等于两个能级之差，根据玻尔理论可知：b 光不一定能使基态氢原子发生跃迁。故B错误；
a 光的折射率较小，频率较低，波长较长，根据双缝干涉条纹间距公式 Δx=Ldλ 知，a 光的相邻亮条纹间距较大，故C正确；
由于光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆性原理可知，光一定能从下表面射出，不会发生全反射，故D错误。
27. A， D
【解析】根据题意可知，虚线框内的光学元件可能是三棱镜，发生光的色散现象，故A正确；根据图象可知，b 光线偏折程度更大，所以在此光学元件中 c 光折射率比 b 光小，故B错误；因为 c 光折射率比 b 光小，c 光频率低，波长大，根据 Δx=λLd 可知，b 光比 c 光条纹窄，故C错误；对同一金属，若 c 光能发生光电效应，b 光频率更高，则 b 光也一定能，故D正确。
第三部分
28. A， B， C
【解析】经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样的中央亮纹越宽，条纹间隔越大，由题图知甲光的中央亮纹宽，则甲光的波长较长，故A正确；
依据 f=cλ 可知，甲光的频率较小，则甲光的折射率较小，根据 v=cn 知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大，故B正确；
由 Δx=Ldλ 可知，甲光的相邻干涉条纹间距大，则在同一光屏上亮条纹的总数少，故C正确；
甲光的折射率较小，由 sinC=1n 可知甲光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。
29. A， B， C
【解析】经过同一单缝，波长越长的光产生的衍射图样中央亮纹越宽，由题图知甲光的波长较长，故A正确；依据 f=cλ 可知，甲光的频率较小，则介质对甲光的折射率较小，根据 v=cn 知，在同种均匀介质中甲光的传播速度比乙光的大，故B正确；由 Δx=ldλ 可知，用同一装置做双缝干涉实验时，甲光的干涉条纹间距大，则在同一光屏上亮条纹的条数少，乙光的亮条纹总数更多，故C正确；甲光的折射率较小，由 sinC=1n 可知甲光的全反射临界角较大，不容易发生全反射，故D错误。
30. A， B， D