人教版物理【选修3-4】13-3《光的干涉》课时作业及答案

1．以下光源可作为相干光源的是( )
A．两个相同亮度的烛焰
B．两个相同规格的灯泡
C．双丝灯泡
D．出自一个光源的两束光
【解析】相干光的条件，必须是频率相同，相位差恒定，故只有D正确．
【答案】 D
2．(多选)(2018·青岛检测)对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是( )
A．不同的色光有可能发生干涉现象
B．不同的色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
D．光的强度不同不可能发生干涉现象
【解析】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，不同的色光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故B项正确；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．【答案】BC
3．白光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若在两个缝上分别安装红色和绿色滤光片，则屏上将出现( )
C ．黑、白相间的条纹
D ．无干涉条纹
【解析】 在两缝上分别安装红色和绿色滤光片后，到达屏上的两束光分别是红光和绿光，由于红光和绿光频率不同，不是相干光，不会出现干涉条纹，故正确答案为D.
【答案】 D
4．(多选)(2018·洛阳检测)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n 为自然数，λ为光波波长)( )
A ．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹
B ．在距双缝的光程差为n λ的点形成明条纹
C ．在距双缝的光程差为n λ2
的点形成明条纹 D ．在距双缝的光程差为(n ＋12
)λ的点形成暗条纹 【解析】 在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ＝n λ，n ＝0、1、2、3…这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n ＋1)
λ2
，n ＝0、1、2、3…这点为减弱点，该处出现暗条纹．B 、D 正确． 【答案】 BD
5．(2018·上海高考)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 【解析】 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频率不同．D 选项正确．
【答案】 D
6．某同学利用如图13­3­7所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏．当他让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因可能是( )
A．单缝S太窄
B．单缝S太宽
C．S到S1和S2距离不相等
D．阳光不能作光源
【解析】双缝干涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看做是由许多个点光源沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源．故选项B正确．
【答案】 B
7．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差ΔS1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差ΔS2＝1.5 μm.若用频率ν＝6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则( )
A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹
B．P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹
C．两点均出现亮条纹
D．两点均出现暗条纹
【解析】由光的频率ν＝6.0×1014Hz，知光的波长λ＝c/ν＝5×10－7m．P点到双缝S1、S2的距离之差ΔS1＝0.75 μm＝7.5×10－7m＝1.5λ.Q 点到双缝S1、S2的距离之差ΔS2＝1.5 μm＝15×10－7 m＝3λ，因此，P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹，本题的正确答案是选项B.
【答案】 B
8.
(2018·深圳高二检测)如图13­3­8所示，用频率为ν的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝距离之差S2P－S1P应为( )
A.
c
2ν
B.
3c
2ν
C.
3c
ν
D.
5c
2ν
【解析】单色光的波长λ＝c
ν
，又P点出现第3条暗条纹，即S2P－S1P＝3
λ
2
＝
3c
2ν
，B正确．
【答案】 D
9．在杨氏干涉实验中，从两个狭缝到达屏上的某点的光走过的路程相等，该点即为中央亮条纹的位置(即k＝0对应的那条亮条纹)，双缝屏上有上下两狭缝，设想在双缝屏后用一块极薄的透明玻璃片遮盖下方的缝，则屏上中央亮条纹的位置将( )
A．向上移动
B．向下移动
C．不动
D．可能向上移动，也可能向下移动
【解析】本题考查对形成明暗条纹条件的理解．双缝到屏上中央亮条纹O点的距离相等，当下方的狭缝用一块极薄的玻璃片遮盖住后，由于波在玻璃中传播的波长变小，因此下缝到O点的距离内的波长个数变多，所以屏上对应的到双缝波长个数相等的点下移，即屏上中央亮条纹的位置将向下移动，故本题选B项．
【答案】 B
10．(2018·福州质检)煤矿中的瓦斯危害极大，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13­3­9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】 如果屏的正中央O 变为暗纹，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．A 正确．
【答案】 A
11．(2018·信阳检测)如图13­3­10所示为双缝干涉实验装置示意图，其中甲图是用绿光进行实验时，光屏上观察到的条纹情况，a 为中央明条纹；乙图为换用另一颜色的单色光实验时观察到的条纹情况，b 为此时中央明条纹．则下列说法正确的是( )
图13­3­10
A ．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B ．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C ．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D ．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
【解析】 本题主要考查学生观察图象的能力，在双缝干涉实验中，相邻两条明(或暗)条纹之间的距离Δx 与哪些因素有关等知识．
如题图可知，乙图中干涉条纹相邻两条明(或暗)条纹的间距大于甲图中的相邻两条明(或暗)条纹的间距．而在双缝干涉实验中，相邻两条明(或
暗)条纹的间距为Δx ＝L d
λ，在实验的其他条件不变时Δx 与λ成正比，即相邻两条明(或暗)条纹的间距与光波的波长成正比．我们知道比绿光波长长的单色光有红光、橙光、黄光，而比绿光波长短的单色光有蓝光、靛光、紫光．既然甲图是用绿光实验时得到的干涉条纹，所以乙图就可能是用红光或橙光或黄光实验时得到的干涉条纹．所以本题的正确选项是A 项．
【答案】 A
如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85 μm 的单色光．上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06 μm 的单色光．这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：
(1)在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
(2)为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？(已知光纤纤芯的折射率为1.47)
【解析】 (1)设信号频率为f ，在真空中的波长为λ0，c ＝λ0f ，光在纤芯中的频率仍为f ，波长为λ，则光在纤芯中的速度v ＝λf ，又n ＝c v
，可以得出：λ0＝n λ＝1.47×1.06 μm ＝1.56 μm.
(2)若上行光信号和下行光信号的频率相同，将发生干涉现象而互相干扰．
【答案】 (1)1.56 μm (2)见解析。