高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉課時(shí)作業(yè) 新人教版選修34

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1、 第十三章　第三節(jié) 光的干涉 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．用一束單色光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，經(jīng)雙縫后光照射到光屏上，可觀察到的圖象是圖中的(　D　) 解析：光的干涉圖象是等間距、明暗相間的條紋，故選項(xiàng)D正確。 2．白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的(　D　) A．傳播速度不同　 B．強(qiáng)度不同 C．振動(dòng)方向不同　 D．頻率不同 解析：兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，不同色光的頻率不同、波長(zhǎng)不同。這樣除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色條紋。 3．2015年2月24日四川成都隧道發(fā)生瓦斯爆炸

2、事故。瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等危害極大，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(cè)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(cè)瓦斯?jié)舛?。如果屏的正中央O點(diǎn)變?yōu)榘导y，說明B中氣體(　A　) 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：如果屏的正中央O變?yōu)榘导y，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。 4．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

3、。已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫的距離之差r2－r1應(yīng)為(　D　) A．　 B．　　 C．　 D． 解析：在某點(diǎn)產(chǎn)生暗條紋的條件是：光程差r2－r1為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。已知P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，說明r2－r1＝λ， 由c＝λf得：λ＝，則r2－r1＝。 5．(青州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2016年高二下學(xué)期檢測(cè))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(zhǎng))(　BD　) A．在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋 B．在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋 C．在距雙縫的路程差為n的點(diǎn)形成亮條紋 D．在距雙縫的路程差為λ的點(diǎn)形成暗條紋 解析：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某處距雙縫距離之差Δ

4、x為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…這些點(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(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，即Δx＝(2k＋1)，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為減弱點(diǎn)，該處出現(xiàn)暗條紋。 6．關(guān)于光的干涉，下列說法中正確的是(　BC　) A．在雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的 B．在雙縫干涉現(xiàn)象里，入射光波長(zhǎng)變大；相鄰兩個(gè)明條紋間距將變寬 C．只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉 D．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定 解析：在雙縫干涉現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，相鄰兩個(gè)明條

5、紋間距越大，故選項(xiàng)B正確；兩列波產(chǎn)生干涉時(shí)，頻率必須相同，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 7．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(zhǎng)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？ 答案：(1)510－7m　(2)暗條紋 解析：(1)λ＝＝m＝510－7m； (2)Δx＝7.510－7m＝λ，所以是暗條紋。 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題) 1．如圖所示是單色光雙縫干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)骋粫r(shí)刻的波形圖，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。在此

6、時(shí)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(gè)位置，那么(　A　) A．A、B、C三個(gè)位置都出現(xiàn)亮條紋 B．B位置處出現(xiàn)暗條紋 C．C位置出現(xiàn)亮條紋或暗條紋要由其他條件決定 D．以上結(jié)論都不對(duì) 解析：在干涉現(xiàn)象中，所謂“振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)方向總是相同，該點(diǎn)的振幅是兩列波的振幅之和，而不要理解為該點(diǎn)始終處于波峰或波谷，在某些時(shí)刻它也可以位于平衡位置(如圖中C點(diǎn))。所謂“振動(dòng)減弱的點(diǎn)”是指兩列波在該點(diǎn)引起的振動(dòng)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

7、在平衡位置，對(duì)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(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，屏上對(duì)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)(圖中B點(diǎn))振動(dòng)也是加強(qiáng)的，不要以為B點(diǎn)是暗的。 2．如圖所示是研究激光相干性的雙縫干涉示意圖，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。已知入射激光波長(zhǎng)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)亮紋，由P向上數(shù)與0號(hào)亮紋相鄰的亮紋為1號(hào)亮紋，與1號(hào)亮紋相鄰的亮紋為2號(hào)亮紋，設(shè)P1處的亮紋恰好是10號(hào)亮紋，直線S1P1的長(zhǎng)度為r1，S2P1的長(zhǎng)度為r2，則r2－r1等于(　B　) A

8、．5λ B．10λ　 C．20λ D．40λ 解析：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(zhǎng)的整數(shù)倍，且剛好是10個(gè)波長(zhǎng)，所以選項(xiàng)B正確。 3．在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果不用激光光源而用一般的單色光源，為了完成實(shí)驗(yàn)可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源，如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng)，則(　D　) A．不再產(chǎn)生干涉條紋 B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變 C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置向上移 D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向

9、下移 解析：本實(shí)驗(yàn)中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移動(dòng)S后，沒有改變傳到雙縫的光的頻率，由S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上P點(diǎn)下方某點(diǎn)光程差為零，故中央亮紋下移。 4．用波長(zhǎng)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(　BD　) 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 解析：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＝n

10、λ(n＝0,1,2,3…)。故B、D正確。 二、非選擇題 5．(蘇北教育聯(lián)合體2015年高二下學(xué)期聯(lián)考)如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)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__暗條紋___(選填“明條紋”或“暗條紋”)，現(xiàn)改用波長(zhǎng)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__變寬___(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。 解析：由于＝1.5，路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，是暗條紋。若改用更大波長(zhǎng)的光做雙縫干涉，由于相鄰條紋間距與波長(zhǎng)成正比，故條紋間距變寬。 6．光纖通信是70年代以后發(fā)展

11、起來的新興技術(shù)，世界上許多國(guó)家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)。發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)，可在導(dǎo)彈后面連一根細(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(hào)的作用。光纖制導(dǎo)的下行光信號(hào)是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長(zhǎng)為0.85μm的單色光。上行光信號(hào)是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長(zhǎng)為1.06μm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(zhǎng)“眼睛”一樣盯住目標(biāo)。根據(jù)以上信息，回答下列問題： (1)在光纖制導(dǎo)中，上行光信號(hào)在真空中波長(zhǎng)是多少？ (2)為什么上行光信號(hào)和下行光信號(hào)要采用兩種不同頻率的光？(已知光纖纖芯的折射率為1.47) 答案：(1)

12、1.56μm　(2)見解析 解析：(1)設(shè)信號(hào)頻率為f，真空中的波長(zhǎng)為λ0，c＝λ0f，光在纖芯中的頻率仍為f，波長(zhǎng)為λ，則光在纖芯中的速度v＝λf，又n＝，可以得出：λ0＝nλ＝1.471.06μm＝1.56μm。 (2)上行光信號(hào)和下行光信號(hào)的頻率相同，將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375