2018-2019學年高中物理 第13章 光 課時提升作業(yè)十四 13.3 光的干涉 新人教版選修3-4.doc

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課時提升作業(yè) 十四　光的干涉 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分) 1.能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩束光是　(　　) A.頻率相同、振幅相同的兩束光 B.頻率相同、相位差恒定的兩束光 C.兩只完全相同的燈泡發(fā)出的光 D.同一光源的兩個發(fā)光部分發(fā)出的光 【解析】選B。由產(chǎn)生干涉的條件,可知A項錯誤,B項正確;即使是同一光源的兩個部分發(fā)出的光,由于相位差隨時間不同而改變,所以也不會發(fā)生干涉(激光光源除外);通常把一束光一分為二來獲得相干光源,故D項錯誤;對于C選項,也可以以日光燈為例來說明,日光燈下沒有干涉現(xiàn)象的出現(xiàn),說明不符合干涉條件。 2.如圖甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖。圖乙為用綠光進行實驗時,在屏上觀察到的條紋情況,a為中央亮條紋,丙圖為換用另一顏色的單色光做實驗時觀察到的條紋情況,a′為中央亮條紋。若已知紅光、綠光和紫光的波長大小關(guān)系為紅光的波長最長,紫光的波長最短。則以下說法正確的是　(　　) A.丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較長 B.丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較長 C.丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較短 D.丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較短 【解析】選A。根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點,入射光的波長越長,同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大。由本題的條件可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長長,因此A正確,B、C、D錯誤。 3.(多選)雙縫干涉部分實驗裝置如圖所示,調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋。關(guān)于干涉條紋的情況,下列敘述正確的是　(　　) A.若將像屏向右平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋 B.若將像屏向左平移一小段距離,屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化 C.若將像屏向上平移一小段距離,屏上仍有清晰的干涉條紋 D.若將像屏向上平移一小段距離,屏上的干涉條紋將不會發(fā)生變化 【解析】選A、C、D。雙縫干涉發(fā)生后,并不只在有光屏處有干涉圖樣,而是在雙縫右側(cè)的空間,只要通過雙縫后兩列光在相遇的地方疊加都能發(fā)生光的干涉現(xiàn)象,并且在新的位置仍很清晰,A、C、D正確。 4.(2018鄭州高二檢測)瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等方面危害極大,某同學查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率,于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計了一個監(jiān)測儀,其原理如圖所示:在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B,容器A與干凈的空氣相通,在容器B中通入礦井中的氣體,觀察屏上的干涉條紋,就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛?。如果屏的正中央O點變?yōu)榘禇l紋,說明B中氣體　(　　) A.一定含瓦斯　　　　 B.一定不含瓦斯 C.不一定含瓦斯 D.無法判斷 【解析】選A。如果屏的正中央O點變?yōu)榘禇l紋,說明從兩個子光源到屏的光程差發(fā)生變化,所以B中氣體一定含瓦斯。 5.如圖所示,用頻率為f的單色光垂直照射雙縫,在光屏上的P點出現(xiàn)第3條暗條紋。已知光速為c,則P點到雙縫的距離之差r2-r1應為　(　　) A.c2f　　　　B.3c2f　　　　C.3cf　　　　D.5c2f 【解析】選D。在某點產(chǎn)生暗條紋的條件是光程差r2-r1為半波長的奇數(shù)倍。已知P點出現(xiàn)第3條暗條紋,說明r2-r1=52λ,由c=λf得:λ=cf,則r2-r1=5c2f。 6.(多選)線光源a發(fā)出的光波長為480nm,線光源b發(fā)出的光波長為672nm,則　 (　　) A.用a做雙縫實驗,屏上與雙縫距離差為s1=1.68μm的P處將出現(xiàn)暗紋 B.用b做雙縫實驗,屏上與雙縫距離差為s1=1.68μm的P處將出現(xiàn)亮紋 C.用a做雙縫實驗,屏上與雙縫距離差為s2=1.44μm的Q處將出現(xiàn)亮紋 D.用b做雙縫實驗,屏上與雙縫距離差為s2=1.44μm的Q處將出現(xiàn)亮紋 【解析】選A、C。題中兩光源發(fā)出的光的半波長分別為 12λ1=1248010-9m=2.4010-7m, 12λ2=1267210-9m=3.3610-7m, 因為P、Q處到雙縫的距離差可表示為 s1=1.6810-6m=7(12λ1)=5(12λ2) s2=1.4410-6m=6(12λ1) 可見,用a、b兩光源做雙縫實驗時,屏上P處到雙縫的距離差都等于半波長的奇數(shù)倍,均為暗紋,故A正確,B錯; 用a做雙縫實驗時,屏上Q處到雙縫的距離差恰等于半波長的偶數(shù)倍,Q處應為亮紋,C正確; 用b做雙縫實驗時,屏上Q處到雙縫的距離差不等于半波長的偶數(shù)倍,D不正確。 7.如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖,擋板上有兩條狹縫S1、S2,由S1和S2發(fā)出的兩列波到達屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長為λ,屏上的P點到兩縫S1和S2的距離相等,如果把P處的亮條紋記作第0號亮條紋,由P向上數(shù),與0號亮條紋相鄰的亮條紋為1號亮條紋,與1號亮條紋相鄰的亮條紋為2號亮條紋,則P1處的亮條紋恰好是10號亮條紋。設(shè)直線S1P1的長度為r1,S2P1的長度為r2,則r2-r1等于　(　　) A.9.5λ B.10λ C.10.5λ D.20λ 【解析】選B。由題設(shè)可知,從中央亮條紋P算起,P1點處是第10號亮條紋的位置,表明縫S1、S2到P1處的距離差r2-r1為波長的整數(shù)倍,且剛好是10個波長,所以選項B正確。 【總結(jié)提升】光的干涉條件的分析 (1)生活中任何兩個各自獨立發(fā)光的光源產(chǎn)生的光在空間相疊加都不會產(chǎn)生干涉,這是由物體的發(fā)光機理決定的,即任何兩個各自獨立的光源都不是相干光源。 (2)楊氏雙縫干涉中單縫的作用就是從同一光源得到線光源,以便能有相同的頻率和振動規(guī)律。雙縫是由同一個狹縫照亮的,所以雙縫也就成了一對相干光源。 (3)光的相干條件中頻率相同是光發(fā)生干涉的必要條件,要發(fā)生干涉,兩光源還必須具有相同的振動方向和恒定的相位差。 二、非選擇題(14分) 8.在雙縫干涉實驗中,光屏上某點P到雙縫S1和S2的路程差為7.510-7m,如果用頻率為6.01014Hz的黃光照射雙縫,試問: (1)該黃光的波長是多少? (2)試通過計算分析P點出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋? 【解析】(1)λ=cf=31086.01014m=510-7m。 (2)Δx=7.510-7m=32λ,所以是暗條紋。 答案:(1)510-7m　(2)暗條紋 1.(15分)(1)(多選)對兩列光波在空中疊加,以下說法中正確的是　(　　) A.不同顏色的光有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.不同顏色的光不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 C.光的強度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 D.光的強度不同不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 E.光的強度相同不一定會發(fā)生干涉 (2)在雙縫干涉實驗中,若雙縫處的兩束光的頻率均為61014Hz,兩光源S1、S2的振動情況恰好相反,光屏上的P點到S1與到S2的路程差為310-6m,如圖所示,則: ①P點是明條紋還是暗條紋? ②設(shè)O為到S1、S2路程相等的點,則PO間還有幾條明紋,幾條暗紋?(不包括O、P兩處的條紋) 【解析】(1)選B、C、E。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,不同顏色的光頻率不同,所以不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故選項B正確,A錯誤;光的強度不同,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C正確,D錯誤;光的強度相同時頻率不一定相同,相位差也不一定恒定,故選項E正確。 (2)①由波長計算公式得λ=cf=510-7m n=Δsλ=310-6510-7=6 由于兩光源的振動情況恰好相反,所以P為暗條紋。 ②O點路程差為0,也是暗條紋,OP間還有5條暗條紋,6條亮條紋。 答案:(1)B、C、E　(2)①暗條紋?、?條暗條紋,6條亮條紋。 2.(15分)(1)(多選)用波長為λ的單色光照射單縫O,經(jīng)過雙縫M、N在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋,如圖所示,圖中a、b、c、d、e為相鄰亮紋的位置,c為中央亮條紋,則　(　　) A.O到達a、b的路程差為零 B.M、N到達b的路程差為λ C.O到達a、c的路程差為4λ D.M、N到達e的路程差為2λ E.若改用波長為1.5λ的單色光照射單縫O,光屏上條紋間距將變大 (2)如圖所示,在楊氏雙縫干涉實驗中,激光的波長為5.3010-7m,屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.9510-7m。則在這里出現(xiàn)的應是______(選填“明條紋”或“暗條紋”)?，F(xiàn)改用波長為6.3010-7m的激光進行上述實驗,保持其他條件不變,則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。 【解析】(1)選B、D、E。振動一致的兩光源在空間發(fā)生干涉,得到亮條紋的條件滿足Δx=nλ(n=0,1,2,3……),若單色光波長變大,則條紋間距變大,E正確。 (2)根據(jù)路程差Δx=λ23,故路程差是半波長的奇數(shù)倍,是暗條紋。改用波長為6.3010-7m的激光,則波長變大,條紋間距變寬。 答案:(1)B、D、E　(2)暗條紋　變寬 【補償訓練】 (多選)(1)關(guān)于楊氏實驗,下列說法中正確的是　(　　) A.單色光通過單縫后射向兩個靠得很近的狹縫可作為振動情況總是相同的波源 B.兩波源發(fā)出的光波在波谷與波谷疊加的地方,光相互抵消或者削弱,屏上出現(xiàn)暗條紋 C.兩個波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方,光相互加強,屏上出現(xiàn)亮條紋 D.兩波源發(fā)出的光波在波峰與波谷疊加的地方,光相互抵消或削弱,屏上出現(xiàn)暗條紋 (2)如圖所示,實線表示兩個相干光源S1、S2發(fā)出光的波峰位置,則對于圖中的a、b兩點,________點為振動加強的位置,________點為振動減弱的位置。 【解析】(1)選A、C、D。在楊氏實驗中,兩個狹縫的光源來自同一光源,具有相同的頻率、相位和振動方向,具備干涉條件,所以通過兩個狹縫的光在屏上疊加,波峰和波峰疊加的地方,波谷和波谷疊加的地方,光相互加強,屏上出現(xiàn)亮條紋,波峰和波谷疊加的地方,光相互抵消或削弱,形成暗條紋,所以,選項A、C、D正確,B錯誤。 (2)由圖可知,b到S1、S2的距離相等,即路程差Δr=0,故b點為加強點。a到S1、S2的距離不等,且路程差Δr=1.5λ,故a點為減弱點。 答案:(1)A、C、D　(2)b　a