1、1课时提升作业 十四 光的干涉(40分钟 100 分)一、选择题(本题共 7小题,每小题 8分,共 56分)1.能产生干涉现象的两束光是 ( )A.频率相同、振幅相同的两束光B.频率相同、相位差恒定的两束光C.两只完全相同的灯泡发出的光D.同一光源的两个发光部分发出的光【解析】选 B。由产生干涉的条件,可知 A项错误,B 项正确;即使是同一光源的两个部分发出的光,由于相位差随时间不同而改变,所以也不会发生干涉(激光光源除外);通常把一束光一分为二来获得相干光源,故 D项错误;对于 C选项,也可以以日光灯为例来说明,日光灯下没有干涉现象的出现,说明不符合干涉条件。2.如图甲所示为双缝干涉实验的装
2、置示意图。图乙为用绿光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,a 为中央亮条纹,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。若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为红光的波长最长,紫光的波长最短。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【解析】选 A。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。由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长
3、长,因此 A正确,B、C、D 错误。3.(多选)双缝干涉部分实验装置如图所示,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹。关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是 ( )2A.若将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹B.若将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化C.若将像屏向上平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹D.若将像屏向上平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化【解析】选 A、C、D。双缝干涉发生后,并不只在有光屏处有干涉图样,而是在双缝右侧的空间,只要通过双缝后两列光在相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象,并且在新的位置仍很清晰,A、C、D 正确。4.(201
4、8郑州高二检测)瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等方面危害极大,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点变为暗条纹,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【解析】选 A。如果屏的正中央 O点变为暗条纹,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。5.如图所示,用频率为 f的单色光垂直照射双缝,在光屏上的
5、 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 ( )3A. B. C. D.32 52【解析】选 D。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= ,由 c=f 得:= ,则 r2-r1= 。526.(多选)线光源 a发出的光波长为 480nm,线光源 b发出的光波长为 672nm,则 ( )A.用 a做双缝实验,屏上与双缝距离差为 s1=1.68m 的 P处将出现暗纹B.用 b做双缝实验,屏上与双缝距离差为 s1=1.68m 的 P处将出现亮纹C.用 a做双缝实验,屏上与双缝距离差为 s2=
6、1.44m 的 Q处将出现亮纹D.用 b做双缝实验,屏上与双缝距离差为 s2=1.44m 的 Q处将出现亮纹【解析】选 A、C。题中两光源发出的光的半波长分别为 1= 48010-9m=2.4010-7m, 2= 67210-9m=3.3610-7m,因为 P、Q 处到双缝的距离差可表示为s1=1.6810-6m=7( 1)=5( 2)s2=1.4410-6m=6( 1)可见,用 a、b 两光源做双缝实验时,屏上 P处到双缝的距离差都等于半波长的奇数倍,均为暗纹,故 A正确,B 错;用 a做双缝实验时,屏上 Q处到双缝的距离差恰等于半波长的偶数倍,Q 处应为亮纹,C 正确;用 b做双缝实验时,
7、屏上 Q处到双缝的距离差不等于半波长的偶数倍,D 不正确。7.如图所示是研究光的双缝干涉的示意图,挡板上有两条狭缝 S1、S 2,由 S1和 S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹。已知入射激光的波长为 ,屏上的 P点到两缝 S1和 S2的距离相等,如果把 P处的亮条纹记作第 0号亮条纹,由 P向上数,与 0号亮条纹相邻的亮条纹为1号亮条纹,与 1号亮条纹相邻的亮条纹为 2号亮条纹,则 P1处的亮条纹恰好是 10号亮条纹。设直线 S1P1的长度为 r1,S2P1的长度为 r2,则 r2-r1等于 ( )4A.9.5 B.10 C.10.5 D.20【解析】选 B。由题设可知,从中央亮条纹 P
8、算起,P 1点处是第 10号亮条纹的位置,表明缝S1、S 2到 P1处的距离差 r2-r1为波长的整数倍,且刚好是 10个波长,所以选项 B正确。【总结提升】光的干涉条件的分析(1)生活中任何两个各自独立发光的光源产生的光在空间相叠加都不会产生干涉,这是由物体的发光机理决定的,即任何两个各自独立的光源都不是相干光源。(2)杨氏双缝干涉中单缝的作用就是从同一光源得到线光源,以便能有相同的频率和振动规律。双缝是由同一个狭缝照亮的,所以双缝也就成了一对相干光源。(3)光的相干条件中频率相同是光发生干涉的必要条件,要发生干涉,两光源还必须具有相同的振动方向和恒定的相位差。二、非选择题(14 分)8.在
9、双缝干涉实验中,光屏上某点 P到双缝 S1和 S2的路程差为 7.510-7m,如果用频率为6.01014Hz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?【解析】(1)= = m=510-7m。(2)x=7.510 -7m= ,所以是暗条纹。答案:(1)510 -7m (2)暗条纹1.(15分)(1)(多选)对两列光波在空中叠加,以下说法中正确的是 ( )A.不同颜色的光有可能发生干涉现象B.不同颜色的光不可能发生干涉现象C.光的强度不同有可能发生干涉现象5D.光的强度不同不可能发生干涉现象E.光的强度相同不一定会发生干涉(2)在双缝干涉实验
10、中,若双缝处的两束光的频率均为 61014Hz,两光源 S1、S 2的振动情况恰好相反,光屏上的 P点到 S1与到 S2的路程差为 310-6m,如图所示,则:P 点是明条纹还是暗条纹?设 O为到 S1、S 2路程相等的点,则 PO间还有几条明纹,几条暗纹?(不包括 O、P 两处的条纹)【解析】(1)选 B、C、E。两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光,即是否满足频率相同、相位差恒定的条件,不同颜色的光频率不同,所以不可能发生干涉现象,故选项 B正确,A 错误;光的强度不同,但仍有可能满足相干条件,也就是有可能发生干涉现象,故选项 C正确,D 错误;光的强度相同时频率不一定相
11、同,相位差也不一定恒定,故选项E正确。(2)由波长计算公式得 = =510-7mn= = =631065107由于两光源的振动情况恰好相反,所以 P为暗条纹。O 点路程差为 0,也是暗条纹,OP 间还有 5条暗条纹,6 条亮条纹。答案:(1)B、C、E (2)暗条纹 5 条暗条纹,6 条亮条纹。2.(15分)(1)(多选)用波长为 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 的路程差为零6B.M、N 到达 b的路程差为 C.O到达 a、c 的路程差为 4D.M、N 到
12、达 e的路程差为 2E.若改用波长为 1.5 的单色光照射单缝 O,光屏上条纹间距将变大(2)如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为 5.3010-7m,屏上 P点距双缝 S1和 S2的路程差为 7.9510-7m。则在这里出现的应是_(选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为 6.3010-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将_(选填“变宽” “变窄”或“不变”)。【解析】(1)选 B、D、E。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x=n(n=0,1,2,3),若单色光波长变大,则条纹间距变大,E 正确。(2)根据路程差 x= 3,故路程差是半波
13、长的奇数倍,是暗条纹。改用波长为 6.3010-7m的激光,则波长变大,条纹间距变宽。答案:(1)B、D、E (2)暗条纹 变宽【补偿训练】(多选)(1)关于杨氏实验,下列说法中正确的是 ( )A.单色光通过单缝后射向两个靠得很近的狭缝可作为振动情况总是相同的波源B.两波源发出的光波在波谷与波谷叠加的地方,光相互抵消或者削弱,屏上出现暗条纹C.两个波源发出的光波在波峰与波峰叠加的地方,光相互加强,屏上出现亮条纹D.两波源发出的光波在波峰与波谷叠加的地方,光相互抵消或削弱,屏上出现暗条纹(2)如图所示,实线表示两个相干光源 S1、S 2发出光的波峰位置,则对于图中的 a、b 两点,_点为振动加强的位置,_点为振动减弱的位置。【解析】(1)选 A、C、D。在杨氏实验中,两个狭缝的光源来自同一光源,具有相同的频率、相位和振动方向,具备干涉条件,所以通过两个狭缝的光在屏上叠加,波峰和波峰叠加的地方,波7谷和波谷叠加的地方,光相互加强,屏上出现亮条纹,波峰和波谷叠加的地方,光相互抵消或削弱,形成暗条纹,所以,选项 A、C、D 正确,B 错误。(2)由图可知,b 到 S1、S 2的距离相等,即路程差 r=0,故 b点为加强点。a 到 S1、S 2的距离不等,且路程差 r=1.5,故 a点为减弱点。答案:(1)A、C、D (2)b a
