2020高中物理13.3 光的干涉

2020高中物理13.3 光的干涉

‎13.3 光的干涉 每课一练（人教版选修3-4） ‎ ‎1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因 为(　　)‎ A．手电筒射出的光不是单色光 B．干涉图样太细小看不清楚 C．周围环境的光太强 D．这两束光为非相干光源 ‎2．关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是(　　)‎ A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹 B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍 C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数 倍 D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇 数倍 图5‎ ‎3．如图5所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光 重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置(　　)‎ A．仍在P处 B．在P点上方 C．在P点下方 D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到 ‎4．如图6所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发 出的两列波到达屏上时产生干涉条纹，已知入射激光的波长为λ，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0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的 亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹．设 直线S1P1的长度为δ1，S2P1的长度为δ2，则δ2－δ1等于(　　)‎ 图6‎ A．9λ B．10λ C．11λ D．18λ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 答案 图7‎ ‎5．如图7所示，实线表示两个相干光源S1、S2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．‎ ‎6．在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，若双缝处两束光的振动情况恰好相同，在屏 上距两缝路程差Δr＝________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差Δr＝________‎ 的地方出现暗条纹．若双缝处两束光的振动情况恰好相反，在屏上距两缝路程差Δr＝‎ ‎________的地方出现明条纹；在屏上距两缝路程差Δr＝________的地方出现暗条纹．‎ 图8‎ ‎7．如图8所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第2条暗条纹，‎ 已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2－r1)应为多大？‎ 图9‎ ‎8．如图9所示是双缝干涉实验装置，使用波长为6.0×10－‎7 m的橙色光源照射单缝S，‎ 在光屏中央P处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹，在位于P点上方的P1‎ 点出现第一条 亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为4.0×10－‎7 m的紫色光 照射单缝时，问：‎ ‎(1)屏上P处将出现什么条纹？‎ ‎(2)屏上P1处将出现什么条纹？‎ ‎9．如图10所示，‎ 图10‎ 在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为 ‎2.1×10－‎6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是 暗条纹？‎ ‎(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－‎7 m.‎ ‎(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－‎7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角 为37°.‎ ‎(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象．‎ 参考答案 ‎1．D　[两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉图样．]‎ ‎2．ABD　[同一单色光的干涉条纹为明、暗相间的单色条纹，选项A正确；光程差Δr＝kλ(k＝0,1,2,3，……)时，为明纹，选项B正确，C项错误；Δr＝λ(k＝0,1,2,3，…)时，为暗条纹，选项D正确．]‎ ‎3．B　[由λ＝知f变小，λ变大．若出现第二条暗条纹，则P到双缝的光程差Δr＝λ，当λ变大时，Δr也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确．]‎ ‎4．B　[出现明条纹的条件是：光程差δ2－δ1＝nλ.n＝0时，出现0号亮纹；n＝1时，出现1号亮纹；…；n＝10时，出现10号亮纹．]‎ ‎5．b　a 解析　由图可知，b到S1、S2的距离相等，即路程差Δr＝0，故b点为加强点．a到S1、S2的距离不等，且路程差Δr＝1.5λ，故a点为减弱点．‎ ‎6．nλ　(2n＋1)　(2n＋1)　nλ ‎7. 解析　由光的干涉出现亮、暗条纹的条件可知，当到双缝的距离之差为半波长的奇数倍时，出现暗条纹，即到双缝的距离之差r2－r1＝(2k－1)，其中k＝1,2,3…为条纹的级数．所以当出现第2条暗条纹时，取k＝2，所以r2－r1＝.又因为c＝λf，所以r2－r1＝.‎ ‎8．(1)亮条纹　(2)暗条纹 解析　(1)从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹(也叫零级亮条纹)的中心．‎ ‎(2)分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙色光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝6.0×10－‎7 m＝λ橙，则两列光波到达P1点时振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹．当换用波长为4.0×10－‎7 m的紫色光时，|P1S1－P1S2|＝6.0×10－‎7 m＝λ紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2‎ 射出的光到达P1点时相互减弱，因此，在P1点出现暗条纹．‎ ‎9．(1)暗条纹　(2)亮条纹　(3)见解析 解析　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝，得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－‎7 m＝6×10－‎‎7 m 根据路程差Δr＝2.1×10－‎6 m，所以N1＝＝＝3.5‎ 由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．‎ ‎(2)根据临界角与折射率的关系sin C＝得n＝＝ 由此可知，B光在空气中波长λ2为：‎ λ2＝nλ介＝×3.15×10－‎7 m＝5.25×10－‎‎7 m 由路程差Δr和波长λ的关系N2＝＝＝4‎ 可见，用B光做光源，P点为亮条纹．‎ ‎(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光．‎