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課時分層作業(yè)(十七)　光的干涉
?題組一　光的雙縫干涉
1．對兩列光波在空中疊加，以下說法中不正確的是(　　)
A．不同的色光有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
B．不同的色光不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
C．光的強(qiáng)度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象
D．是否發(fā)生干涉現(xiàn)象與光的強(qiáng)度無關(guān)
2．下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是(　　)
A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源
B．雙縫的作用是獲得兩個振動情況相同的相干光源
C．光屏上距兩縫的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋
D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉發(fā)生
3．光通過雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若用紅色和綠色玻璃板分別擋住雙狹縫，則屏上將出現(xiàn)(　　)
A．黃色的干涉條紋　　 B．紅綠相間的條紋
C．黑白相間的條紋 D．無干涉條紋
4．在單色光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中(　　)
A．兩列光波谷和波谷重疊處出現(xiàn)暗條紋
B．兩列光波峰和波峰重疊處出現(xiàn)暗條紋
C．從兩個狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時，出現(xiàn)亮條紋
D．從兩個狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長的奇數(shù)倍時，出現(xiàn)暗條紋
?題組二　干涉條紋與波長的關(guān)系
5．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是(n為自然數(shù)，λ為光波波長)(　　)
①在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋；②在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋；③在距雙縫的路程差為的點(diǎn)形成亮條紋；④在距雙縫的路程差為λ的點(diǎn)形成暗條紋。
A．①②　　　　　　　　　　 B．②③
C．③④ D．②④
6．如圖所示，用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)第三條暗條紋，已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫的距離之差(r2－r1)應(yīng)為(　　)
A．　　　B．　　　C．　　　D．
7．(1)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證明光的確是一種波。一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上，兩狹縫就成了兩個光源，它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件，即兩列光的______相同。如圖所示，在這兩列光波相遇的區(qū)域中，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，如果放置光屏，在________(選填“A”“B”或“C”)點(diǎn)會出現(xiàn)暗條紋。
(2)在上述楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單色光的波長λ＝5.89×10-7m，雙縫間的距離d＝1 mm，雙縫到屏的距離l＝2 m，則第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距為________。
?題組三　薄膜干涉
8．如圖所示，把酒精燈放在肥皂液薄膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因的是示意圖(圖中實(shí)線、虛線為光照射到薄膜上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)(　　)
A　　　　　　　B
C　　　　　　　D
9．利用薄膜干涉的原理可以檢查平面的平整度和制成鏡頭增透膜。圖1中，讓單色光從上方射入，這時從上方看可以看到明暗相間的條紋，下列說法正確的是(　　)
A．圖1中將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，條紋變疏
B．圖1中將樣板微微平行上移，條紋疏密不變
C．在圖1中如果看到的條紋如圖2所示，說明被檢平面在此處是凸起
D．圖3中鍍了增透膜的鏡頭看起來是有顏色的，那是增透了這種顏色的光的緣故
10．(人教版P98做一做改編)關(guān)于光在豎直肥皂液薄膜上產(chǎn)生的干涉條紋，下列說法正確的是(　　)
A．若明暗相間的條紋相互平行，說明薄膜厚度均勻
B．薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的
C．用紫光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比用紅光照射時大
D．干涉條紋是光在薄膜前、后兩個表面反射后疊加的結(jié)果
11．如圖所示，把一個上表面是平面、下表面是凸面的凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方垂直射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環(huán)狀條紋。則(　　)
A．圓環(huán)狀條紋是光在凸透鏡上下兩個玻璃表面的反射光的干涉造成的
B．圓環(huán)狀條紋是平面玻璃和凸透鏡之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的
C．如果將凸透鏡的凸面曲率半徑增大而其他條件保持不變，則圓環(huán)狀條紋的亮紋間距不變
D．如果改用波長更長的單色光照射而其他條件保持不變，則圓環(huán)狀條紋的亮紋間距變小
12．如圖所示是單色光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)骋粫r刻的波形圖，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。在此時刻，介質(zhì)中A點(diǎn)為波峰相疊加點(diǎn)，B點(diǎn)為波谷相疊加點(diǎn)，A、B連線上的C點(diǎn)為某中間狀態(tài)相疊加點(diǎn)。如果把屏分別放在A、B、C三個位置，那么(　　)
A．A、B、C三個位置處都出現(xiàn)亮條紋
B．B位置處出現(xiàn)暗條紋
C．C位置處出現(xiàn)亮條紋或暗條紋要由其他條件決定
D．以上結(jié)論都不正確
13．如圖所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)使用波長為6×10-7 m的橙色光做實(shí)驗(yàn)時，光屏P點(diǎn)及上方的P1點(diǎn)形成相鄰的亮條紋。若使用波長為4×10-7 m的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在P和P1點(diǎn)形成的亮、暗條紋的情況是(　　)
A．P和P1都是亮條紋
B．P是亮條紋，P1是暗條紋
C．P是暗條紋，P1是亮條紋
D．P和P1都是暗條紋
14．如圖所示為用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到的甲、乙兩種單色光的干涉條紋，下列有關(guān)兩種單色光的說法正確的是(　　)
A．甲光的波長小于乙光的波長
B．甲光在真空中的傳播速率大于乙光在真空中的傳播速率
C．若甲光是黃光，乙光可能是紅光
D．若兩種單色光以相同的入射角由空氣進(jìn)入同種介質(zhì)，甲光的折射角較大
15．光纖通信是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來的新技術(shù)，世界上許多國家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)。導(dǎo)彈發(fā)射時，在導(dǎo)彈后面連有一根細(xì)如蛛絲的光纖，就像放風(fēng)箏一樣，這種纖細(xì)的光纖在導(dǎo)彈和發(fā)射裝置之間，起著雙向傳輸信號的作用。光纖制導(dǎo)的下行光信號是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長為0.85 μm的單色光。上行光信號是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長為1.06 μm的單色光。這種操縱系統(tǒng)通過這根光纖向?qū)棸l(fā)出控制指令，導(dǎo)彈就如同長了“眼睛”一樣盯住目標(biāo)。已知光纖纖芯的折射率為1.47。
(1)在光纖制導(dǎo)中，上行光信號在真空中波長是多少？
(2)為什么上行光信號和下行光信號要采用兩種不同頻率的光？
5 / 5課時分層作業(yè)(十七)
1．A　[兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象關(guān)鍵看兩列光波是否是相干光，即是否滿足頻率相同、相位差恒定的條件，不同的色光頻率不同，所以不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)B正確，A錯誤；光的強(qiáng)度不同，但仍有可能滿足相干條件，也就是有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故選項(xiàng)C、D正確。]
2．B　[在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個線光源，使光有唯一的頻率和振動情況，雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的相干光源，故A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；在兩個相干光源完全相同的情況下，光屏上距兩縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，故C項(xiàng)錯誤；兩列光波相遇就會疊加，滿足相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了肉眼觀察方便，故D項(xiàng)錯誤。]
3．D　[有色玻璃只允許同色光通過，紅光和綠光的頻率不同，根據(jù)干涉的條件，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，所以選項(xiàng)D正確。]
4．C　[兩列光的波峰和波峰相遇、波谷和波谷相遇都是亮條紋。從空間中一點(diǎn)到兩光源的路程差等于波長的整數(shù)倍，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋；若為半波長的奇數(shù)倍，則為暗條紋。]
5．D　[在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為波長的整數(shù)倍時，即Δx＝nλ(n＝0，1，2，3，…)，這點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，該處出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為半波長的奇數(shù)倍時，即Δx＝(2n＋1)·(n＝0，1，2，3，…)，這點(diǎn)為減弱點(diǎn)，該處出現(xiàn)暗條紋。]
6．D　[由題中條件可知，Δr＝(2n＋1)·(n＝0，1，2，…)，當(dāng)n＝2時，P點(diǎn)為光屏上的第三條暗條紋，則r2－r1＝λ。又因?yàn)棣耍剑?lián)立可得r2－r1＝，選項(xiàng)D正確。]
7．解析：(1)要形成光的干涉，兩列光的頻率應(yīng)該相同，在題圖所示的干涉區(qū)域放置光屏，波峰與波谷相遇的C點(diǎn)會出現(xiàn)暗條紋。
(2)相鄰亮條紋的中心間距Δx＝λ，由題意知，L＝，其中n＝10，代入數(shù)據(jù)得L＝1.178×10-2 m。
答案：(1)頻率　C　(2)1.178×10-2m
8．C　[從薄膜上看到的明暗條紋是從膜前后表面分別反射形成的兩列相干波發(fā)生干涉形成的，肥皂膜中的液體在重力作用下導(dǎo)致從上至下的薄膜厚度不同，反射回來的兩列波的同步性不同，明條紋是相干加強(qiáng)形成的，暗條紋是相干減弱形成的，選項(xiàng)C正確。]
9．B　[將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，相鄰亮條紋或暗條紋中心間距變小，所以干涉條紋會變密，故A錯誤；將樣板平行上移，導(dǎo)致原來滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動，因此出現(xiàn)的條紋向著劈尖移動，但條紋疏密不變，故B正確；從彎曲的條紋可知，此處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與右邊處的空氣膜厚度相同，知此處凹陷，故C錯誤；照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面鍍了一層透光的膜，可以增大某種光的透射強(qiáng)度，這種膜稱為增透膜，這是利用了光的干涉現(xiàn)象，同時鍍膜鏡頭看起來是有顏色的，是因?yàn)樵摲N顏色的光沒有增透，故D錯誤。]
10．D　[由于重力作用，肥皂膜會形成上薄下厚的薄膜，明暗相間的平行條紋是由于在同一高度處薄膜厚度相同，A錯誤；薄膜的干涉是等厚干涉，同一條紋對應(yīng)的薄膜厚度相同，故薄膜上的條紋基本上是水平的，B錯誤；由于紫光的波長小于紅光的波長，則紫光產(chǎn)生的條紋間距較小，C錯誤；干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄膜前、后兩表面反射形成的兩列光波的疊加，D正確。]
11．B　[當(dāng)單色光垂直照射到凸透鏡上時，光的傳播方向不變，而當(dāng)光從凸透鏡射入空氣時一部分光發(fā)生反射，另一部分光透射進(jìn)入空氣，當(dāng)該部分光從空氣進(jìn)入下面的平面玻璃時又有一部分光發(fā)生反射，這樣兩列反射光是相干光，它們在凸透鏡的下表面相遇，當(dāng)這兩列光的光程差為波長的整數(shù)倍時是亮條紋，當(dāng)光程差為半波長的奇數(shù)倍時是暗條紋，故出現(xiàn)亮暗相間的圓環(huán)狀干涉條紋，A錯誤，B正確；若換一個曲率半徑更大的凸透鏡，相同位置處的空氣層的厚度變小，所以觀察到的圓環(huán)狀條紋的亮紋間距變大，C錯誤；如果改用波長更長的單色光照射而其他條件保持不變，則觀察到的圓環(huán)狀條紋的亮紋間距變大，D錯誤。]
12．A　[在干涉現(xiàn)象中，所謂“振動加強(qiáng)的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動方向總是相同的，該點(diǎn)的振幅是兩列波的振幅之和，而不是該點(diǎn)始終處于波峰或波谷，在某些時刻它也可以位于平衡位置(如題圖中C點(diǎn))；所謂“振動減弱的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動方向總是相反的，該點(diǎn)的振幅是兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，則該點(diǎn)始終在平衡位置，對光波而言，該點(diǎn)是完全暗的。本題中，A、B、C三點(diǎn)總是振動加強(qiáng)的點(diǎn)，屏上對應(yīng)出現(xiàn)的都是亮條紋。另外，要特別注意波谷與波谷相遇的點(diǎn)(題圖中B點(diǎn))振動也是加強(qiáng)的。]
13．B　[從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點(diǎn)到S1、S2的距離相等，即分別由S1、S2射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此是亮條紋中心，因而，無論入射光是什么顏色的光，波長多大，P點(diǎn)都是亮條紋。
而分別由S1、S2射出的光到P1點(diǎn)的路程差剛好是橙光的一個波長，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)振動情況完全一致，振動得到加強(qiáng)，因此，出現(xiàn)亮條紋。當(dāng)換用波長為400 nm的紫光時，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ紫，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)時振動情況完全相反，即分別由S1、S2射出的光到達(dá)P1點(diǎn)時相互削弱，因此，在P1點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋。綜上所述，選項(xiàng)B正確。]
14．D　[根據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝λ可得，在d、l相同的條件下，Δx與λ成正比，甲光的條紋間距大，甲光的波長長，故A錯誤；每種單色光在真空中的傳播速率是相同的，都是3×108 m/s，故B錯誤；由于甲光的波長長，且紅光的波長比黃光的波長長，若甲光是黃光，乙光波長比甲光波長短，則乙光不可能是紅光，故C錯誤；根據(jù)c＝λf得，甲光的頻率比乙光頻率低，則甲光的折射率小，由n＝得，若兩種單色光以相同的入射角由空氣進(jìn)入同種介質(zhì)，甲光的折射角較大，故D正確。]
15．解析：(1)設(shè)上行光信號的頻率為f，在真空中的波長為λ0，c＝λ0f，上行光信號在纖芯中的頻率仍為f，波長為λ，上行光信號在纖芯中的速度v＝λf，又n＝，聯(lián)立公式可以得出λ0＝nλ＝1.47×1.06 μm≈1.56 μm。
(2)若上行光信號和下行光信號的頻率相同，將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾。
答案：(1)1.56 μm　(2)見解析
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