2018-2019學(xué)年高中物理 第13章 光 課時(shí)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(shí)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(gè)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(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;即使是同一光源的兩個(gè)部分發(fā)出的光,由于相位差隨時(shí)間不同而改變,所以也不會(huì)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(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于C選項(xiàng),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(shí)驗(yàn)的裝置示意圖。圖乙為用綠光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),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(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紅光波長較長 B.丙圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較長 C.丙圖可能為用紫光實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的條紋,表明紫光波長較短 D.丙圖可能為用紅光實(shí)驗(yàn)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(diǎn),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(cuò)誤。 3.(多選)雙縫干涉部分實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,調(diào)整實(shí)驗(yàn)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(huì)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(huì)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(xué)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(jì)了一個(gè)監(jiān)測儀,其原理如圖所示:在雙縫前面放置兩個(gè)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(diǎn)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(diǎn)變?yōu)榘禇l紋,說明從兩個(gè)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(diǎn)出現(xiàn)第3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.c2f　　　　B.3c2f　　　　C.3cf　　　　D.5c2f 【解析】選D。在某點(diǎn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn),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?yàn)镻、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(shí)驗(yàn)時(shí),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(cuò); 用a做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí),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(yīng)為亮紋,C正確; 用b做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí),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(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長為λ,屏上的P點(diǎn)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(hào)亮條紋,由P向上數(shù),與0號(hào)亮條紋相鄰的亮條紋為1號(hào)亮條紋,與1號(hào)亮條紋相鄰的亮條紋為2號(hào)亮條紋,則P1處的亮條紋恰好是10號(hào)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(diǎn)處是第10號(hào)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(gè)波長,所以選項(xiàng)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(gè)各自獨(dú)立發(fā)光的光源產(chǎn)生的光在空間相疊加都不會(huì)產(chǎn)生干涉,這是由物體的發(fā)光機(jī)理決定的,即任何兩個(gè)各自獨(dú)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(dòng)規(guī)律。雙縫是由同一個(gè)狹縫照亮的,所以雙縫也就成了一對(duì)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(dòng)方向和恒定的相位差。 二、非選擇題(14分) 8.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)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(jì)算分析P點(diǎn)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(duì)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(qiáng)度不同有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 D.光的強(qiáng)度不同不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象 E.光的強(qiáng)度相同不一定會(huì)發(fā)生干涉 (2)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若雙縫處的兩束光的頻率均為61014Hz,兩光源S1、S2的振動(dòng)情況恰好相反,光屏上的P點(diǎn)到S1與到S2的路程差為310-6m,如圖所示,則: ①P點(diǎn)是明條紋還是暗條紋? ②設(shè)O為到S1、S2路程相等的點(diǎn),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(xiàng)B正確,A錯(cuò)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正確,D錯(cuò)誤;光的強(qiáng)度相同時(shí)頻率不一定相同,相位差也不一定恒定,故選項(xiàng)E正確。 (2)①由波長計(jì)算公式得λ=cf=510-7m n=Δsλ=310-6510-7=6 由于兩光源的振動(dòng)情況恰好相反,所以P為暗條紋。 ②O點(diǎn)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(dá)a、b的路程差為零 B.M、N到達(dá)b的路程差為λ C.O到達(dá)a、c的路程差為4λ D.M、N到達(dá)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(shí)驗(yàn)中,激光的波長為5.3010-7m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.9510-7m。則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是______(選填“明條紋”或“暗條紋”)。現(xiàn)改用波長為6.3010-7m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),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(dòng)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(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)(1)關(guān)于楊氏實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是　(　　) A.單色光通過單縫后射向兩個(gè)靠得很近的狹縫可作為振動(dòng)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(gè)波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方,光相互加強(qiáng),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(shí)線表示兩個(gè)相干光源S1、S2發(fā)出光的波峰位置,則對(duì)于圖中的a、b兩點(diǎn),________點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)的位置,________點(diǎn)為振動(dòng)減弱的位置。 【解析】(1)選A、C、D。在楊氏實(shí)驗(yàn)中,兩個(gè)狹縫的光源來自同一光源,具有相同的頻率、相位和振動(dòng)方向,具備干涉條件,所以通過兩個(gè)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(qiáng),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(xiàng)A、C、D正確,B錯(cuò)誤。 (2)由圖可知,b到S1、S2的距離相等,即路程差Δr=0,故b點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)。a到S1、S2的距離不等,且路程差Δr=1.5λ,故a點(diǎn)為減弱點(diǎn)。 答案:(1)A、C、D　(2)b　a