高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉課時作業(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 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驗,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.強度不同 C.振動方向不同  D.頻率不同 解析:兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比,不同色光的頻率不同、波長不同。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點出現(xiàn)第3條暗條紋

3、。已知光速為c,則P點到雙縫的距離之差r2-r1應(yīng)為( D ) A.  B.   C.  D. 解析: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=λ, 由c=λf得:λ=,則r2-r1=。 5.(青州市實驗中學(xué)2016年高二下學(xué)期檢測)楊氏雙縫干涉實驗中,下列說法正確的是(n為自然數(shù),λ為光波波長)( BD ) A.在距雙縫的路程相等的點形成暗條紋 B.在距雙縫的路程差為nλ的點形成亮條紋 C.在距雙縫的路程差為n的點形成亮條紋 D.在距雙縫的路程差為λ的點形成暗條紋 解析:在雙縫干涉實驗中,當(dāng)某處距雙縫距離之差Δ

4、x為波長的整數(shù)倍時,即Δx=kλ,k=0,1,2,3,…這些點為加強點,該處出現(xiàn)亮條紋;當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為半波長的奇數(shù)倍時,即Δx=(2k+1),k=0,1,2,3,…這些點為減弱點,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,入射光波長變大;相鄰兩個明條紋間距將變寬 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A錯誤;入射光的波長越長,相鄰兩個明條

5、紋間距越大,故選項B正確;兩列波產(chǎn)生干涉時,頻率必須相同,故選項C正確,選項D錯誤。 二、非選擇題 7.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? 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驗?zāi)骋粫r刻的波形圖,實線表示波峰,虛線表示波谷。在此

6、時刻,介質(zhì)中A點為波峰相疊加點,B點為波谷相疊加點,A、B連線上的C點為某中間狀態(tài)相疊加點。如果把屏分別放在A、B、C三個位置,那么( A ) A.A、B、C三個位置都出現(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 解析:在干涉現(xiàn)象中,所謂“振動加強的點”是指兩列波在該點引起的振動方向總是相同,該點的振幅是兩列波的振幅之和,而不要理解為該點始終處于波峰或波谷,在某些時刻它也可以位于平衡位置(如圖中C點)。所謂“振動減弱的點”是指兩列波在該點引起的振動方向總是相反的,該點的振幅是兩列波的振幅之差,如果兩列波的振幅相同,則該點始終

7、在平衡位置,對光波而言,該點是完全暗的。本題中,A、B、C三點總是振動加強的點,屏上對應(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(圖中B點)振動也是加強的,不要以為B點是暗的。 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)出的兩列波到達屏上時會產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光波長為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號亮紋,由P向上數(shù)與0號亮紋相鄰的亮紋為1號亮紋,與1號亮紋相鄰的亮紋為2號亮紋,設(shè)P1處的亮紋恰好是10號亮紋,直線S1P1的長度為r1,S2P1的長度為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。 3.在楊氏雙縫干涉實驗中,如果不用激光光源而用一般的單色光源,為了完成實驗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驗時,若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動,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:本實驗中單縫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)出的光到達屏幕上P點下方某點光程差為零,故中央亮紋下移。 4.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( BD ) 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 解析: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=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(yīng)是__暗條紋___(選填“明條紋”或“暗條紋”),現(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__變寬___(選填“變寬”“變窄”或“不變”)。 解析:由于=1.5,路程差是半波長的奇數(shù)倍,是暗條紋。若改用更大波長的光做雙縫干涉,由于相鄰條紋間距與波長成正比,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),世界上許多國家都在積極研究和發(fā)展這種技術(shù)。發(fā)射導(dǎo)彈時,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,起著雙向傳輸信號的作用。光纖制導(dǎo)的下行光信號是鎵鋁砷激光器發(fā)出的在纖芯中波長為0.85μm的單色光。上行光信號是銦鎵砷磷發(fā)光二極管發(fā)射的在纖芯中波長為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“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,上行光信號在真空中波長是多少? (2)為什么上行光信號和下行光信號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)信號頻率為f,真空中的波長為λ0,c=λ0f,光在纖芯中的頻率仍為f,波長為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)上行光信號和下行光信號的頻率相同,將發(fā)生干涉現(xiàn)象而互相干擾。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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