光的干涉练习题
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光的干涉 衍射试题(含答案)一、光的干涉 衍射 选择题1.雨后的空气中有一水滴,太阳光射入后先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
如图所示,太阳光从左侧射入球形水滴,a 、b 是其中的两条出射光线,在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光。
下面说法正确的是( )A .遇到同样的障碍物,b 光比a 光更容易发生明显衍射B .当光线在水滴背面发生全反射时,我们看到的彩虹最为鲜艳明亮C .a 光线是紫光,b 光线是红光D .a 光在水滴中的传播时间比b 光在水滴中的传播时间短2.四种颜色的光分别通过同一双缝产生的双缝干涉图案如图中各选项所示,用这四种颜色的光分别照射某金属板,只有两种光能产生光电效应,则能产生光电效应的光线中,光子能量较小的光对应的双缝干涉图案是A .B .C .D .3.如图所示,半径为R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为2R ,顶部恰好是一半球体,底部中心有一光源s 向顶部发射一束由a 、b 两种不同频率的光组成的复色光,当光线与竖直方向夹角θ变大时,出射点P 的高度也随之降低,只考虑第一次折射,发现当P 点高度h 降低为122R +时只剩下a 光从顶部射出,下列判断正确的是( )A .在此透光材料中a 光的传播速度小于b 光的传播速度B.a光从顶部射出时,无a光反射回透光材料C.此透光材料对b光的折射率为1042+D.同一装置用a、b光做双缝干涉实验,b光的干涉条纹较大4.关于红光和紫光的比较,下列说法正确的是()A.红光在真空中的速度大于紫光在真空中的速度B.同一种介质对红光的折射率小于对紫光的折射率C.从玻璃到空气发生全反射时,红光的临界角大于紫光的临界角D.在同一介质中,红光的波长大于紫光的波长E.在同一杨氏双缝干涉装置中,红光的条纹间距小于紫光的条纹间距5.下列关于振动和波的说法,正确的是。
A.声波在空气中传播时,空气中各点有相同的振动频率B.水波在水面上传播时,水面上各点沿波传播方向移动C.声波容易绕过障碍物传播是因为声波波长较长,容易发生衍射D.当两列波发生干涉时,如果两列波波峰在某质点相遇,则该质点位移始终最大E.为了增大干涉条纹间距,可将蓝光换成红光6.下列说法中正确的是.A.麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在B.只有机械波多能产生普勒效应,光波不能产生多普勒效应C.在照相机镜头上涂一层氟化镁,可以增透所需要的光,这是利用光的干涉原理D.不同频率的机械波在同一种介质中的传播速度一定不相同7.如图所示,一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面,得到三束光线I、II、III,若平面镜的上下表面足够宽,不考虑光线由玻璃砖内射向上表面时的反射.下列说法正确的是_________.A.光束I仍为复色光,光束II、III为单色光B.玻璃对光束II的折射率小于对光束III的折射率,当α角减小为某一值时,光束II先消失了,光束III还存在C.改变α角,光线I、II、III仍保持平行D.通过相同的双缝干涉装置,光束II产生的条纹宽度要大于光束III的E.在玻璃中,光束II的速度要小于光束III的速度8.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AB边的中点D,入射方向与边AB的夹角为θ= 30°,经三棱镜折射后分为a、b两束单色光,单色光a偏折到BC边的中点E,单色光b偏折到F点,则下列说法正确的是()A.该棱镜中对单色光a的折射率为3B.在棱镜中传播,a光的传播速度较大C.a光的频率一定大于b光的频率D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大9.下列说法中正确的是()A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长无关B.线性变化的电场一定产生恒定的磁场,线性变化的磁场一定产生恒定的电场C.在杨氏双缝实验中,若仅将入射光由红光改为蓝光,则干涉条纹间距变窄D.光纤通信的工作原理是光的反射,光纤通信具有容量大,抗干扰性强等优E.用标准玻璃样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏转10.下列说法正确的是A.图甲牛顿环是由两玻璃表面间的空气薄膜的反射光干涉形成的B.图甲中换表面曲率半径更大的凸透镜,中心暗纹半径不变C.图乙属于红光的干涉条纹D.图丙测彩色条纹的成因与图甲相同11.下列关于光波和声波的说法正确的是()A.光波和声波都能发生反射、干涉和偏振现象B.光波和声波前者是横波,后者是纵波C.声波和光波在真空中传播速度相等D.光波和声波从空气射入水中时,光波波速变小,声波波速变大12.如图所示,一光束包含两种不同频率的单色光,从空气射向平行玻璃砖的上表面,玻璃砖下表面有反射层,光束经两次折射和一次反射后,从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。
光的干涉和衍射练习题计算干涉和衍射的光强分布首先,让我们回顾一下光的干涉和衍射。
光的干涉是指两束或多束光波叠加在一起形成干涉图样的现象,而光的衍射是指光通过一个小孔或者绕过一个障碍物后产生的弯曲或扩散的现象。
我们将通过一些练习题来计算干涉和衍射的光强分布。
练习题1:单缝衍射设有一个宽度为a的单缝,缝宽为d,光波的波长为λ,观察屏幕与缝的距离为L。
求在屏幕上某一点的光强分布。
解答:根据夫琅禾费衍射公式,我们可以计算出在屏幕上某一点的光强分布。
公式如下:I(θ) = I0 * (sin(πd sinθ / λ)/(πd sinθ /λ))^2其中,I(θ)代表在观察屏幕上观察到的光强,I0代表缝的中央处光强的最大值,θ代表观察角度。
练习题2:双缝干涉设有两个宽度为a的缝,缝宽为d,两缝间距为D,光波的波长为λ,观察屏幕与缝的距离为L。
求在屏幕上某一点的光强分布。
解答:公式如下:I(θ) = 4I0 * cos^2(πd sinθ / λ) * cos^2(πD sinθ / λ) / (π^2 (d sinθ /λ)^2)其中,I(θ)代表在观察屏幕上观察到的光强,I0代表缝的中央处光强的最大值,θ代表观察角度。
练习题3:菲涅尔双棱镜干涉设有一对菲涅尔双棱镜,棱镜角为α,光波的波长为λ,观察屏幕与双棱镜的距离为L。
求在屏幕上某一点的光强分布。
解答:根据菲涅尔双棱镜干涉的理论,我们可以计算出在屏幕上某一点的光强分布。
公式如下:I = I0 * (sin(πα sinθ / λ)/(πα sinθ / λ))^2其中,I代表在观察屏幕上观察到的光强,I0代表双棱镜两个棱镜面的光强的最大值,θ代表观察角度。
练习题4:衍射光栅设有一个衍射光栅,光栅常数为d,光波的波长为λ,观察屏幕与光栅的距离为L。
求在屏幕上某一点的光强分布。
解答:公式如下:I(θ) = I0 * (sin(Nπd sinθ / λ)/(Nπd sinθ /λ))^2 * (sin(πd sinθ / λ)/(πd sinθ /λ))^2其中,I(θ)代表在观察屏幕上观察到的光强,I0代表光栅刻痕的光强的最大值,N代表光栅的阶数,θ代表观察角度。
光的干涉试题及答案一、选择题1. 光的干涉现象是指:A. 光波的叠加B. 光波的衍射C. 光波的反射D. 光波的折射答案:A2. 以下哪个条件是产生光的干涉的必要条件?A. 光波的频率相同B. 光波的振幅相同C. 光波的传播方向相同D. 光波的相位差恒定答案:D3. 杨氏双缝干涉实验中,干涉条纹的间距与以下哪个因素无关?A. 双缝间的距离B. 光的波长C. 屏幕与双缝的距离D. 观察者与屏幕的距离答案:D二、填空题1. 在光的干涉中,当两列波的相位差为0时,光强增强,这种现象称为________。
答案:相长干涉2. 光的干涉条纹的间距可以通过公式________计算得出。
答案:Δx = (λL) / d三、简答题1. 请简述光的干涉现象是如何产生的?答案:光的干涉现象是由两列或多列光波在空间某点相遇时,由于光波的相位差,导致光强在某些区域增强,在另一些区域减弱,从而形成明暗相间的干涉条纹。
2. 光的干涉实验中,如何改变干涉条纹的间距?答案:可以通过改变光源的波长、改变双缝间的距离或者改变屏幕与双缝之间的距离来改变干涉条纹的间距。
四、计算题1. 已知杨氏双缝干涉实验中,双缝间的距离d=0.5mm,屏幕与双缝之间的距离L=1.5m,光的波长λ=600nm,求干涉条纹的间距。
答案:Δx = (λL) / d = (600×10^-9 m × 1.5m) / (0.5×10^-3 m) = 1.8×10^-4 m2. 如果在上述实验中,将双缝间的距离增加到1.0mm,求新的干涉条纹间距。
答案:Δx = (λL) / d = (600×10^-9 m × 1.5m) / (1.0×10^-3 m) = 9.0×10^-4 m。
光的干涉和干涉级练习题一、选择题1. 下列哪项不是干涉实验的条件?A. 光波的相干性B. 光源的单色性C. 光源的亮度D. 干涉级之间的间距2. 在双缝干涉实验中,当两缝间距增大时,干涉条纹的条纹间距会________。
A. 变宽B. 变窄C. 不变D. 无法确定3. 干涉仪中的反射镜和透射板都属于什么类型的干涉?A. 纵向干涉B. 横向干涉C. 空间干涉D. 衍射干涉4. 干涉现象的解释基于光波是_________的。
A. 粒子B. 波动C. 粒子和波动双重性D. 无法确定5. 干涉级的间距越大,干涉条纹的条纹间距_______。
A. 变大B. 变小C. 不变D. 无法确定二、判断题1. 惠更斯原理解释了干涉现象的成因。
( )2. 拉曼散射是一种波的干涉现象。
( )3. 干涉级之间的相位差越大,干涉现象越明显。
( )4. 光的干涉只能在空气或真空中发生,无法在其他介质中观察到。
( )5. 干涉实验可以用来测量光波的频率。
( )三、计算题1. 两束干涉光的光程差为1000 nm,且相位差为π/3,求干涉条纹的位移。
2. 双缝干涉实验中,两缝之间的间距为0.1 mm,两个缝的宽度均为0.01 mm。
入射单色光波的波长为600 nm,求条纹间距。
3. 在Michelson干涉仪中,反射镜到半透镜的距离为2 m,半透镜到屏幕的距离为1 m。
若半透镜的折射率为1.5,求两条干涉线相交的位置与光路差。
四、应用题1. 简述Michelson干涉仪的原理和用途。
2. 干涉实验中,如果用绿光替代红光进行观察,干涉条纹的条纹间距会发生怎样的变化?3. 已知两束干涉光的波长分别为500 nm和600 nm,两束光的相干长度分别为2 mm和3 mm,求干涉级的间距。
根据以上练习题进行实践与思考,相信在光的干涉和干涉级的概念和计算方法上有了更深入的认识和了解。
希望通过这些练习题的学习,能够对光的干涉现象有更加深入的理解和应用。
干涉实验练习题干涉实验是物理学中一项重要的实验室技术,通过干涉实验,我们可以观察到光的波动性质,理解和研究光的干涉现象。
以下是一些常见的干涉实验练习题,帮助读者巩固对干涉实验的理解。
练习题一:一条铅垂于地面的钢丝上,把一张有透明纸壳的透明玻璃板放在金属钢丝上方,再加上一本书或一块小木块使纸壳之间留一个小缝隙,使纸壳之间夹上一块光滑玻璃镜,光源(如一条烛光)照射到一张纸利上,从另一张纸里上看,发现纸壳之间的缝隙像中心竖着一条细白光条穿了过去。
问题:1. 为什么观察到的光条是白色的?2. 光条垂直于两张纸之间的缝隙是怎么形成的?3. 如果将缝隙调整得更宽一些,光条会发生什么变化?练习题二:使用双缝干涉装置进行干涉实验,装置包括一个光源、一个屏幕以及两个相距固定的狭缝。
问题:1. 如果将屏幕与光源之间的距离增大,干涉条纹的间距会有什么变化?2. 如果将狭缝之间的距离减小,干涉条纹的间距会有什么变化?3. 为什么在干涉实验中,只有遇到光的波动性质时才能观察到干涉条纹?练习题三:使用薄膜干涉实验进行研究,将一个透明薄膜(如肥皂泡膜)放在光源和屏幕之间,观察到干涉现象。
问题:1. 薄膜的厚度对干涉条纹的颜色有何影响?2. 在薄膜的干涉实验中,如何解释不同颜色的条纹是如何形成的?3. 如果使用不同颜色的光源,干涉条纹会发生什么变化?练习题四:将光源发出的平行光通过一块透明的菲涅尔双棱镜,观察到干涉条纹。
问题:1. 菲涅尔双棱镜的作用是什么?2. 干涉条纹的间距与菲涅尔双棱镜的参数有何关系?3. 如何通过调整菲涅尔双棱镜的参数,得到不同间距的干涉条纹?这些练习题旨在帮助你巩固对干涉实验的理解,深入思考光的波动性质以及干涉现象的原理。
通过实践和探索,我们可以更好地理解自然界中光的行为,并应用于实际生活和科学研究中。
一、选择题1、严格地讲,空气折射率大于1,因此在牛顿环实验中,若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时,干涉环将:( )A.变大;B.缩小;C.不变;D.消失。
【答案】:A2、在迈克耳逊干涉仪的一条光路中,放入一折射率n ,厚度为h 的透明介质板,放入后,两光束的光程差改变量为:( )A.h n )1(2-;B.nh 2;C.nh ;D.h n )1(-。
【答案】:A3、用劈尖干涉检测工件(下板)的表面,当波长为λ的单色光垂直入射时,观察到干涉条纹如图。
图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与左边相邻的直线部分的连线相切。
由图可见工件表面: ( )A.一凹陷的槽,深为λ/4;B.有一凹陷的槽,深为λ/2;C.有一凸起的埂,深为λ/4;D.有一凸起的埂,深为λ。
【答案】:B4、牛顿环实验装置是用一平凸透镜放在一平板玻璃上,接触点为C ,中间夹层是空气,用平行单色光从上向下照射,并从下向上观察,看到许多明暗相间的同心圆环,这些圆环的特点是:( )A.C 是明的,圆环是等距离的;B.C 是明的,圆环是不等距离的;C.C 是暗的,圆环是等距离的;D.C 是暗的,圆环是不等距离的。
【答案】:B5、若将牛顿环玻璃夹层中的空气换成水时,干涉环将: ( )A .变大;B .缩小;C .不变;D .消失。
【答案】:B6、若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中,则干涉条纹 ( )A .中心暗斑变成亮斑;B .变疏;C .变密;D .间距不变。
【答案】:C7、两个不同的光源发出的两个白光光束,在空间相遇是不会产生干涉图样的,这是由于( )A.白光是由许多不同波长的光组成;B.两个光束的光强不一样;C.两个光源是独立的不相干光源;D.两个不同光源所发出的光,频率不会恰好相等。
【答案】:C8、在双缝干涉实验中,若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于O 处。
光的干涉习题班级姓名学号成绩一、选择题1、如图1,用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置,若将一折射率为n、劈角为α的透明劈尖b插入光线2中,则当劈尖b缓慢上移动时(只遮住S2),屏C上的干涉条纹【】(A)间隔变大,向下移动;(B)间隔变小,向上移动;(C)间隔不变,向下移动;(D)间隔不变,向上移动。
图1 图2 图3 图42、如图2所示,用单色光λ=600nm做杨氏双缝干涉实验,在光屏P处产生第五级亮纹。
现将折射率n=1.5的玻璃片放在其中一束光线的光路上,此时P处变成中央亮纹的位置,则此玻璃片厚度为【】(A)5.0×10-4cm (B)6.0×10-4cm (C)7.0×10-4cm (D)8.0×10-4cm3、两个直径相差甚微的圆柱夹在两块平板玻璃之间构成空气劈尖,如图3所示。
单色光垂直照射,可看到等厚干涉条纹,如果将两圆柱之间的距离L拉大,则L范围内的干涉条纹【】(A)数目增加,间距不变(B)数目增加,间距变小(C)数目不变,间距变大(D)数目减小,间距变大4、把一平凸透镜放在平玻璃上,构成牛顿环装置.当平凸透镜慢慢地向上平移时,由反射光形成的牛顿环【】(A)向中心收缩,条纹间隔变小(B)向中心收缩,环心呈明暗交替变化(C)向外扩张,环心呈明暗交替变化(D)向外扩张,条纹间隔变大5、如图4所示,平行单色光垂直照射到薄膜上,经上下两表面反射的两束光发生干涉,若薄膜的厚度为e,并且n1<n2>n3,1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长,则两束反射光在相遇点的相位差为【】(A)2πn2e / ( n1λ1) (B)[4πn1e / ( n2λ1)] + π(C)[4πn2e / ( n1λ1) ]+π(D)4πn2e / ( n1λ1)6、在双缝干涉实验中,屏幕E上的P点处是明条纹,若将缝2S盖住,并在1S、2S连线的垂直平分面放一反射镜M,如图所示。
光学练习题光的干涉与衍射现象在光学领域中,干涉与衍射是两个重要的现象,它们展示了光的波动性质。
通过进行一系列的练习题,可以进一步加深对光的干涉与衍射现象的理解和应用。
练习题一:双缝干涉设有一平行光束垂直照射到一均匀单色光源通过的双缝上,双缝的间距为d,并且缝宽极窄。
屏幕距离双缝为L。
试回答以下问题:1. 当光源波长为λ、缝宽为a时,在屏幕上的干涉图案特征是怎样的?2. 缝宽增大,即a增大,会对干涉图案有何影响?3. 双缝间距增大,即d增大,会对干涉图案有何影响?4. 若将一透明薄片放置在其中一个缝口前,会对干涉图案有何影响?练习题二:单缝衍射假设平行光束通过的是一个宽度为a、高度为b的矩形孔。
矩形孔的中央垂直方向上有一个很细小的缝。
试回答以下问题:1. 当光源波长为λ时,矩形孔对通过的光的衍射图案特征是怎样的?2. 矩形孔的宽度和高度增大,会对衍射图案有何影响?3. 若将一较宽的单缝替换原来很细的缝,会对衍射图案有何影响?练习题三:光的多缝干涉考虑一平行光束通过的是N个相距相等、缝宽为a的狭缝。
试回答以下问题:1. 当光源波长为λ、缝宽为a时,在屏幕上的干涉图案特征是怎样的?2. 缝宽和缝距减小,即a和d减小,会对干涉图案有何影响?3. 双缝干涉的特征与多缝干涉的特征有何区别?练习题四:菲涅尔衍射假设光源通过一个直径为D的圆孔,并沿其垂直方向发出单色平行光束。
试回答以下问题:1. 当光源波长为λ时,圆孔对通过的光的衍射图案特征是怎样的?2. 圆孔的直径增大,会对衍射图案有何影响?3. 圆孔替换为方形孔,会对衍射图案有何影响?通过以上的练习题,我们可以深入了解光的干涉与衍射现象。
这些现象的应用广泛,例如在光学中的干涉仪、衍射光栅等装置中都有重要作用。
进一步学习和掌握光学相关知识,将有助于我们更好地理解自然界中的光现象,并为技术和科学的发展做出贡献。
总结通过以上的练习题,我们对光学中的干涉与衍射现象进行了探讨和分析,深入了解了其中的特征和影响因素。
光的干预同步练习一.选择题〔每一小题4分,共40分〕1.两只普通的白炽灯发出的光相遇时,我们观察不到干预条纹,这是因为〔〕A.两只灯泡的亮度不同B.灯光的波长太短C.它们是非相干光源D.电灯发出的光不稳定2.关于杨氏双缝干预,如下说法正确的答案是〔〕A.该实验证明光具有波动性B.凡波峰与波谷相遇处必为暗条纹C.凡由同一光源发出的两束光线叠加后,总能形成干预图象D.干预条纹的间距与光波的波长成正比3. 分别用橙光和绿光做双缝干预实验(实验中双缝间的距离以与缝到屏的距离保持不变),下列说法正确的答案是 ( )A.橙光相邻亮纹的间距比绿光小,因为橙光的频率比绿光小B.橙光相邻亮纹的间距比绿光小,因为橙光的波长比绿光小C.橙光相邻亮纹的间距比绿光大,因为橙光的频率比绿光大D.橙光相邻亮纹的间距比绿光大,因为橙光的波长比绿光大4.两个独立的点光源S 和S 都发出同频率的红色光,照亮一个原是白色的小屏,如此小屏上呈现的情况是〔〕A.明暗相间的干预条纹B.屏上一片红光C.屏仍是呈白色的D.屏是黑色的5.某单色光由水中射入空气时,正确的情况是〔〕A.频率不变、波长变短、波速变小B.频率不变、波长变长,波速变大C.频率变大、波长变长、波速变大D.频率变小、波长不变、波速变小6.在双缝干预实验中,双缝到光屏上P点的距离之差△x =0.6μm.假设分别用频率为f =5.0 ×10 Hz和f =7.5×10 Hz的单色光垂直照射双缝,如此P点出现明、暗条纹的情况是〔〕A.用频率为f 的单色光照射时,出现明条纹B..用频率为f 的单色光照射时,出现明条纹C.用频率为f 的单色光照射时,出现暗条纹D.用频率为f 的单色光照射时,出现暗条纹7.关于双缝干预条纹的以下说法中正确的答案是〔〕A.用同一种单色光做双缝干预实验,能观察到明暗相间的单色条纹B.用同一种单色光经双缝干预的明条纹到两缝的距离之差为该色光波长的整数倍C.用同一种单色光经双缝干预的明条纹到两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍 D.用同一种单色光经双缝后干预的暗条纹到两缝的距离之差一定为该色光半波长的奇数倍8. 在用A、B两平行狭缝作双缝干预实验的装置中,屏上P点出现明条纹,那么双缝A和B到屏上P点的距离之差必为〔〕A.二分之一光波波长的奇数倍B.一个光波波长的奇数倍C.二分之一光波波长的偶数倍D.二分之一光波波长的整数倍9. 从两支手电筒射出的光照到同一点上时,看不到干预条纹.这是因为〔〕A.手电筒发出的光不是单色光B.干预图样太小C.周围环境的漫反射光太强D.两个光源是非相干光源10. 一束白光通过双缝后在屏上观察到干预条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色条纹.其原因是〔〕A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干预条纹间距不同B.各色光的速度不同,造成条纹的间距不同C.各色光的强度不同D.各色光通过双缝的距离不同二.填空题〔每题4分、共8分〕11.用单色光做双缝干预实验时,双缝的作用是;如果将入射光由红光变成紫光,如此屏上干预条纹变;如果将双缝间距减小,如此屏上干预条纹变;如果将双缝到屏的距离变大,如此屏上干预条纹变。
高二物理光的干涉练习题干涉是光学中非常重要的现象之一,它在解释许多光的特性和现象时起到了关键作用。
本文将介绍一些高二物理光的干涉练习题,通过这些练习题的解答,我们可以加深对干涉现象的理解并巩固相关知识点。
练习题一:两个相干的点光源S1和S2,间距为d。
它们发出的光波在水平方向传播,经过狭缝后,垂直于狭缝方向的距离为y处,屏上观察到一强度分布为I(y)的干涉条纹。
试问:1. 当狭缝间距d增大时,干涉条纹的间距会如何变化?2. 当光波的波长增大时,干涉条纹的间距会如何变化?3. 如何能够观察到更多的干涉条纹?请给出一种方法。
解答:1. 当狭缝间距d增大时,干涉条纹的间距会变大。
这是因为干涉条纹的间距正比于波长,反比于狭缝间距,即d越大,干涉条纹的间距越大。
2. 当光波的波长增大时,干涉条纹的间距会变大。
这是因为干涉条纹的间距正比于波长,波长越大,干涉条纹的间距越大。
3. 要观察到更多的干涉条纹,可以采用以下方法之一:- 减小狭缝间距d,这样可以增加干涉条纹的间距,使更多的条纹出现在屏幕上。
- 增大波长,即使用具有较大波长的光源。
- 增加观察屏幕到狭缝的距离,这样可以扩大干涉条纹的大小和数量。
练习题二:两束光线自同一点发出,经过两个间距为d的狭缝后,射到屏幕上形成干涉条纹。
其中一束光通过了一块厚度为t的玻璃板,玻璃板的折射率为n。
试问:1. 玻璃板的存在对干涉条纹的间距和亮度有何影响?2. 如果改用具有较大波长的光源,干涉条纹的间距会如何变化?3. 若狭缝间距d固定,玻璃板的厚度t逐渐增大,当t满足一定条件时,观察到的干涉条纹不再改变,此时t满足什么条件?解答:1. 玻璃板的存在会改变干涉条纹的间距和亮度。
光通过玻璃板时会发生折射,而折射会改变波前的相位,从而改变了干涉条纹的间距。
玻璃板的存在还会引起干涉的附加条纹和亮度的衰减。
2. 如果改用具有较大波长的光源,干涉条纹的间距会减小。
这是因为干涉条纹的间距正比于波长的倒数,波长越大,干涉条纹的间距越小。
积盾市安家阳光实验学校光的干涉[随堂检测]1.对于单缝衍射现象,下列说法正确的是( )A .缝的宽度d 越小,衍射条纹越亮B .缝的宽度d 越小,衍射现象越明显C .缝的宽度d 越小,光的传播路线越接近直线D .入射光的波长越短,衍射现象越明显解析:选B.当单缝宽度一时,波长越长,衍射现象越明显,故D 错误,当光的波时,缝的宽度越小,衍射现象越明显,条纹越暗,故A 、C 错误,B 正确.2.将激光束照在如图所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图中的( ) 解析:选A.将激光束照在如图所示的双缝上,将出现双缝干涉现象,而双缝干涉图象的中间是亮条纹,两侧是明暗相间的对称的干涉条纹,故A 正确. 3.如图所示,用频率为f 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 点到双缝的距离之差r 2-r 1为( )A.c2fB .3c 2fC.3c fD .5c 2f解析:选D.在某点产生暗条纹的条件是:光程差r 2-r 1为半波长的奇数倍.已知P 点出现第3条暗条纹,说明r 2-r 1=52λ,由c =λf 得λ=cf ,则r 2-r 1=5c2f. 4.如图所示是双缝干涉装置,屏上O 点到双缝S 1、S 2的距离相.当用波长为0.75 μm 的单色光照射时,P 是位于O 上方的第二条亮纹位置,若换用波长为0.6 μm 的单色光做,P 处是亮纹还是暗纹?在OP 之间共有几条暗纹?解析:P 点是亮纹还是暗纹,关键取决于P 到S 1和S 2的路程差Δr =r 2-r 1;P是第几条亮(暗)纹,关键取决于Δr 是光波长(半波长)的多少倍.当用波长为λ1=0.75 μm 的单色光照射时P 为O 上方第二条亮纹,所以P 到双缝S 1、S 2的路程差Δr =2λ1=2×0.75 μm =1.5 μm ;改用λ2=0.6 μm 的单色光照射时,路程差Δr =52λ2,所以P 为暗纹,从O 到P 路程差由零逐渐增大,必有路程差为λ22和32λ2的两点,即OP 之间还有两条暗纹.答案:暗纹 两条[课时作业] [学生用书P113(单独成册)]一、单项选择题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.出自一个点光源的两束光解析:选D.A、B、C三项中的光源均不是相干光源,故A、B、C均错;D项中两束光是来自同一点光源,两束光完全相同是相干光源,故D对.2.下列关于双缝干涉的说法中正确的是( )A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差于半波长的整数倍处出现暗条纹D.在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生解析:选B.在双缝干涉中,单缝的作用是获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况,双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源,故A项错误,B项正确;在两个相干光源完全相同的情况下,光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹,C项错误;两列光波要相遇就会叠加,满足相干条件就能发生干涉,所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉,用光屏接收只是为了肉眼观察的方便,故D项错误.3.在双缝干涉中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相,这时( )A.只有和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在D.至少有一种颜色的双缝干涉条纹解析:选C.两列光波发生干涉的条件之一是频率相同,利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光,在光屏上形成干涉条纹,但分别用绿色滤光片和滤光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不相,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,故选项C正确.4.由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上,不会产生干涉现象,这是因为( )A.两个光源发出光的频率相同B.两个光源发出光的强度不同C.两个光源的光速不同D.这两个光源是彼此的,不是相干光源解析:选D.题中两光源发出的光都是白光,频率不确,没法比较,选项A错误;光的强度对光的干涉没有影响,选项B错误;光速在真空中是确的,它对光的干涉也没有影响,选项C错误;不同光源发出的光频率一般不同,所以不会产生干涉现象,这样的光源不是相干光源,选项D正确.5.如图甲所示为双缝干涉的装置示意图.乙图为用绿光进行时,在屏上观察到的条纹情况,a为亮条纹,丙图为换用另一颜色的单色光做时观察到的条纹情况,a′为亮条纹.若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为:红光的波长最长,紫光的波长最短.则以下说法正确的是( )A.丙图可能为用红光产生的条纹,表明红光波长较长B.丙图可能为用紫光产生的条纹,表明紫光波长较长C.丙图可能为用紫光产生的条纹,表明紫光波长较短D.丙图可能为用红光产生的条纹,表明红光波长较短解析:选A.根据双缝干涉图样的特点,入射光的波长越长,同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大,由本题的条件可确另一种颜色的单色光比绿光的波长长,因此选项B、C、D错误,A正确.6.在双缝干涉中,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f=6.0×1014Hz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:选B.由光的频率f=6.0×1014 Hz,知光的波长λ=cf=5×10-7 m.P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1=0.75 μm=7.5×10-7 m=1.5λ.Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2=1.5 μm=1.5×10-6 m=3λ.因此,P点出现暗条纹,Q点出现亮条纹,选B.二、多项选择题7.如图所示的双缝干涉,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )A.减小S1与S2的间距B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光解析:选AC.在波的干涉中,干涉条纹的间距Δx=Ldλ,由公式可得,条纹间距与波长、双缝屏之间的距离成正比,与双缝间的距离d成反比,故要增大间距,减小d,或增大双缝到光屏的距离,或增大光的波长,故A、C正确,B、D错误.8.用波长为λ的单色光照射单缝O,经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹,如图所示,图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置,c为亮条纹,则( )A.O到达a、b的路程差为零B.M、N到达b的路程差为λC.O到达a、c的路程差为4λD.M、N到达e的路程差为2λ解析:选BD.振动一致的两光源在空间发生干涉,得到亮条纹的条件满足Δx =nλ(n=0,1,2,3…).“路程差”是指从双缝M、N到屏上某点的路程差,与O无关,A、C错误;b是n=1时的第一级亮条纹,e是n=2时的第二级亮条纹,故B、D正确.9.双缝干涉装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝S的距离相,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹. 屏上O点距双缝S1和S2的距离相,P点出现距O点最近的第一条亮条纹.如果将入射的单色光换成红光或蓝光,已知红光波长大于绿光波长,绿光波长大于蓝光的波长,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况正确的是( )A.在O点出现红光的亮条纹B.红光的第一条亮条纹出现在P点的上方C.在O点不出现蓝光的亮条纹D.蓝光的第一条亮条纹出现在P点的上方解析:选AB.由于O点到双缝的路程差为零,所以在O点出现各种单色光的亮条纹,在P点出现绿光的第一条亮条纹,因为λ红>λ绿>λ蓝,所以红光条纹间距大于绿光条纹间距,绿光条纹间距大于蓝光条纹间距.A、B正确.10.为检测矿泉水的品质,我们可以利用干涉原理测矿泉水的折射率.方法是将待测矿泉水填充到特制容器,特制容器不影响光的传播,放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气,特制容器未画出),通过对比填充矿泉水后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1,就可以计算出该矿泉水的折射率.设空气的折射率为1,则下列说法正确的是( )A.x2>x1B.x2<x1C.该矿泉水的折射率为x1x2D.该矿泉水的折射率为x2x1答案:BC三、非选择题11.频率为6×1014 Hz的激光从S1和S2投射到屏上,若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10-6 m,那么点P处是亮条纹还是暗条纹?设O为到S1和S2的路程相的点,则PO间有几条暗纹、几条亮纹?(不含O、P两点处)解析:单色光的波长λ=cf=3×1086×1014m=5×10-7m,路程差为3×10-6m,Δrλ2=3×10-652×10-7=12,即路程差是半波长的偶数倍,P 点出现亮纹,而O 点处为亮纹,所以,在PO 间有5条亮纹,6条暗纹. 答案:亮条纹 6条暗纹 5条亮纹12.用氦氖激光器进行双缝干涉,已知使用的双缝间距离d =0.1 mm ,双缝到屏的距离L =6.0 m ,测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8 cm ,则氦氖激光器发出红光的波长λ是多少?假如把整个装置放入折射率是43的水中,这时屏上的条纹间距是多少?解析:由Δx =L d λ,可以得出红光的波长λ=d L ·Δx =0.1×10-3×3.8×10-26.0m≈6.3×10-7m.所以激光器发出的红光的波长是6.3×10-7m.如果将整个装置放入水中,激光器发出的红光在水中的波长设为λ′,由光的特点可知:光在传播过程中,介质发生变化,波长和波速发生改变,但频率不变.由此可知λc =λ′v ,而c v =n ,则λ′=λn =6.3×10-7×34m ≈4.7×10-7m.这时屏上条纹的间距是Δx ′=L d·λ′ =6.0×4.7×10-70.1×10-3m ≈2.8×10-2m. 答案:6.3×10-7 m 2.8×10-2m。
光的干涉练习题及答案三、分析题1、在双缝干涉实验中,在下列情况下,干涉条纹将如何变化?试说明理由。
(1) 入射光由红光换为紫光;(2) 屏与双缝的间距D 不断增大;(3) 在下面一条缝后放一块云母片。
【答案】:双缝干涉条纹相邻明条纹(或暗条纹)的间距为 λdD x =∆ (2分) (1) 红光变紫光波长λ减小,其他条件不变时,条纹变窄(或密或向屏中央集中)(3分)(2) D 不断增大时,x ∆增大,条纹变稀(或变宽)(3分)(3) 在下面一条缝后放一块云母片,通过它的光线的光程增大(2分),干涉条纹向下平移(2分)。
2、杨氏双缝干涉实验条件作如下变化,干涉条纹将如何变化?试说明理由。
(1)加大双缝间距d ;(2)把整套装置浸入水中;(3)在两缝后分别放红色和绿色的滤光片。
【答案】:根据:条纹宽度λdD x =∆(2分) (1)d 变大,其他条件不变,则x ∆变小,所以条纹变窄(或密或向屏中央集中)(2分)。
d 增大到一定程度,条纹过于细密而无法分辨,拥挤在一起成为一条明亮带。
(2分)(2)装置没入水中后的条纹宽度为λdD n x 1=∆,因为1>n (2分) 所以x ∆变小,条纹变窄(或密或向屏中央集中)。
(2分)(3)使通过两缝的光频率不同,不满足相干条件(2分),干涉条纹消失(2分)。
3、如图所示,A ,B 两块平板玻璃构成空气劈尖,分析在下列情况中劈尖干涉条纹将如何变化?(1) A 沿垂直于B 的方向向上平移[见图(a)];(2) A 绕棱边逆时针转动[见图(b)]。
【答案】:相邻明纹或暗纹介质膜厚度差n d 2λ=∆(2分),相邻明纹或暗纹间距θλn l 2=(2分)。
(1)上表面A 向上平移时,棱边明暗交替变化,相同厚度的空气薄模向棱边处移动,条纹间距不变。
(4分)(2) A 绕棱边逆时针转动时,棱边明暗不变,各级条纹向棱边方向移动,条纹变密。
(4分)4、在玻璃(5.1=n )上镀上25.1=n 的介质薄膜,波长 nm 500=λ的光从空气中垂直照射到此薄膜上,要使其为高反膜和增透膜求膜的厚度。
λdr y 0=∆第一章 光的干涉●1.波长为nm 500的绿光投射在间距d 为cm 022.0的双缝上,在距离cm 180处的光屏上形成干涉条纹,求两个亮条纹之间的距离.若改用波长为nm 700的红光投射到此双缝上,两个亮条纹之间的距离又为多少算出这两种光第2级亮纹位置的距离.解:由条纹间距公式λd r y y y j j 01=-=∆+ 得:cm 328.0818.0146.1cm146.1573.02cm818.0409.02cm573.010700022.0180cm 409.010500022.018021222202221022172027101=-=-=∆=⨯===⨯===⨯⨯==∆=⨯⨯==∆--y y y drj y d rj y d r y d r y j λλλλ●2.在杨氏实验装置中,光源波长为nm 640,两狭缝间距为mm 4.0,光屏离狭缝的距离为cm 50.试求:(1)光屏上第1亮条纹和中央亮条纹之间的距离;(2)若p 点离中央亮条纹为mm 1.0,问两束光在p 点的相位差是多少(3)求p 点的光强度和中央点的强度之比.式: 解:(1)由公得λd r y 0=∆ =cm 100.8104.64.05025--⨯=⨯⨯(2)由课本第20页图1-2的几何关系可知52100.01sin tan 0.040.810cm 50y r r d d dr θθ--≈≈===⨯521522()0.8106.4104r r πππϕλ--∆=-=⨯⨯=⨯(3) 由公式2222121212cos 4cos 2I A A A A A ϕϕ∆=++∆= 得8536.042224cos 18cos 0cos 421cos 2cos42cos 422202212212020=+=+==︒⋅=∆∆==πππϕϕA A A A I I pp●3. 把折射率为的玻璃片插入杨氏实验的一束光路中,光屏上原来第5级亮条纹所在的位置为中央亮条纹,试求插入的玻璃片的厚度.已知光波长为6×10-7m.解:未加玻璃片时,1S 、2S 到P 点的光程差,由公式2rϕπλ∆∆=可知为 Δr =215252r r λπλπ-=⨯⨯=现在1S 发出的光束途中插入玻璃片时,P 点的光程差为()210022r r h nh λλϕππ'--+=∆=⨯=⎡⎤⎣⎦所以玻璃片的厚度为421510610cm 10.5r r h n λλ--====⨯-4. 波长为500nm 的单色平行光射在间距为的双狭缝上.通过其中一个缝的能量为另一个的2倍,在离狭缝50cm 的光屏上形成干涉图样.求干涉条纹间距和条纹的可见度.解:6050050010 1.250.2r y d λ-∆==⨯⨯=mm122I I = 22122A A =12A A =()()122122/0.94270.941/A A V A A ∴===≈+5. 波长为700nm 的光源与菲涅耳双镜的相交棱之间距离为20cm ,棱到光屏间的距离L 为180cm,若所得干涉条纹中相邻亮条纹的间隔为1mm ,求双镜平面之间的夹角θ。
(完整版)光的干涉练习题及答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一、选择题1、严格地讲,空气折射率大于1,因此在牛顿环实验中,若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时,干涉环将:( )A.变大;B.缩小;C.不变;D.消失。
【答案】:A2、在迈克耳逊干涉仪的一条光路中,放入一折射率n ,厚度为h 的透明介质板,放入后,两光束的光程差改变量为:( )A.h n )1(2-;B.nh 2;C.nh ;D.h n )1(-。
【答案】:A3、用劈尖干涉检测工件(下板)的表面,当波长为λ的单色光垂直入射时,观察到干涉条纹如图。
图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与左边相邻的直线部分的连线相切。
由图可见工件表面: ( )A.一凹陷的槽,深为λ/4;B.有一凹陷的槽,深为λ/2;C.有一凸起的埂,深为λ/4;D.有一凸起的埂,深为λ。
【答案】:B4、牛顿环实验装置是用一平凸透镜放在一平板玻璃上,接触点为C ,中间夹层是空气,用平行单色光从上向下照射,并从下向上观察,看到许多明暗相间的同心圆环,这些圆环的特点是:( )是明的,圆环是等距离的; 是明的,圆环是不等距离的;是暗的,圆环是等距离的; 是暗的,圆环是不等距离的。
【答案】:B5、若将牛顿环玻璃夹层中的空气换成水时,干涉环将: ( )A .变大;B .缩小;C .不变;D .消失。
【答案】:B6、若把牛顿环装置(都是用折射率为的玻璃制成的)由空气搬入折射率为的水中,则干涉条纹 ( )A .中心暗斑变成亮斑;B .变疏;C .变密;D .间距不变。
【答案】:C7、两个不同的光源发出的两个白光光束,在空间相遇是不会产生干涉图样的,这是由于( )A.白光是由许多不同波长的光组成;B.两个光束的光强不一样;C.两个光源是独立的不相干光源;D.两个不同光源所发出的光,频率不会恰好相等。
【答案】:C8、在双缝干涉实验中,若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于O处。
(完整版)光的干涉衍射单元测试题一、光的干涉衍射选择题1.雨后太阳光射入空气中的水滴,先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。
如图,太阳光从左侧射入球形水滴,a、b是其中的两条出射光线,在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光。
下面说法正确的是()A.a光线是红光,b光线是紫光B.用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验,a光条纹间距大于b光条纹间距C.a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长D.遇到同样的障碍物,a光比b光更容易发生明显衍射2.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相等,这时().A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮3.物理老师在课堂上做了一个演示实验:让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖(玻璃较厚),经折射分成两束单色光a、b,下列说法正确的是()A.a光光子的能量小于b光光子的能量B.若增大入射角i,则a光可能先消失C.进行双缝干涉实验,在其他条件相同的情况下,a光条纹间距大于b光条纹间距D.在玻璃砖中,a光的波长比b光的波长短4.如图所示,a、b和c都是厚度均匀的平行玻璃板,a和b、b和c之间的夹角都为β,一细光束由红光和蓝光组成,以入射角θ从O点射入a板,且射出c板后的两束单色光射在地面上P、Q两点,由此可知()A.射出c板后的两束单色光与入射光不再平行B.射到Q点的光在玻璃中的折射率较大C.射到P点的光在玻璃中的传播速度较大,波长较长D.若射到P、Q两点的光分别通过同一双缝发生干涉现象,则射到P点的光形成干涉条纹的间距较小5.如图所示,一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面,得到三束光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,若玻璃砖的上下表面足够宽,下列说法正确的是()A.光束Ⅰ仍为复色光,光束Ⅱ、Ⅲ为单色光B.玻璃对光束Ⅲ的折射率大于对光束Ⅱ的折射率C.改变α角,光束Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ仍保持平行D.通过相同的双缝干涉装置,光束Ⅱ产生的条纹宽度大于光束Ⅲ的宽度6.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的复色光从空气射向AB边的中点D,入射方向与边AB的夹角为θ= 30°,经三棱镜折射后分为a、b两束单色光,单色光a偏折到BC边的中点E,单色光b偏折到F点,则下列说法正确的是()A.该棱镜中对单色光a3B.在棱镜中传播,a光的传播速度较大C.a光的频率一定大于b光的频率D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大7.下列说法中正确的是()A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长无关B.线性变化的电场一定产生恒定的磁场,线性变化的磁场一定产生恒定的电场C.在杨氏双缝实验中,若仅将入射光由红光改为蓝光,则干涉条纹间距变窄D.光纤通信的工作原理是光的反射,光纤通信具有容量大,抗干扰性强等优E.用标准玻璃样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏转8.如图所示,上、下表面平行的玻璃砖置于空气中,一束复色光斜射到上表面,穿过玻璃后从下表面射出,分成a、b两束单色光。
(完整版)光的干涉衍射单元测试题一、光的干涉衍射选择题1.如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带.下面的说法中正确的是()A.a侧是红色光,b侧紫色光B.在真空中a侧光的波长小于b侧光的波长C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率E.在同种条件下做双缝干涉实验,a光的条纹间距小于b光2.如图所示是利用薄膜干涉检查平整度的装置,同样的装置也可以用于液体折射率的测定.方法是只需要将待测液体填充到两平板间的空隙(之前为空气)中,通过比对填充后的干涉条纹间距d′和填充前的干涉条纹间距d就可以计算出该液体的折射率.已知空气的折射率为1.则下列说法正确的是()A.d′<d,该液体的折射率为B.d′<d,该液体的折射率为C.d′>d,该液体的折射率为D.d′>d,该液体的折射率为3.物理老师在课堂上做了一个演示实验:让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖(玻璃较厚),经折射分成两束单色光a、b,下列说法正确的是()A.a光光子的能量小于b光光子的能量B .若增大入射角i ,则a 光可能先消失C .进行双缝干涉实验,在其他条件相同的情况下,a 光条纹间距大于b 光条纹间距D .在玻璃砖中,a 光的波长比b 光的波长短4.市场上有种灯具俗称“冷光灯”,用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低,从而广泛地应用于博物馆、商店等处如图所示.这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁),这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线.以λ表示红外线的波长,则所镀薄膜的最小厚度应为( ).A .18λB .14λC .12λD .λ5.如图所示,半径为R 的特殊圆柱形透光材料圆柱体部分高度为2R ,顶部恰好是一半球体,底部中心有一光源s 向顶部发射一束由a 、b 两种不同频率的光组成的复色光,当光线与竖直方向夹角θ变大时,出射点P 的高度也随之降低,只考虑第一次折射,发现当P 点高度h 降低为122R +时只剩下a 光从顶部射出,下列判断正确的是( )A .在此透光材料中a 光的传播速度小于b 光的传播速度B .a 光从顶部射出时,无a 光反射回透光材料C .此透光材料对b 1042+D .同一装置用a 、b 光做双缝干涉实验,b 光的干涉条纹较大6.彩虹是由阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次形成。
一、单选题(选择题)1. 下列说法中正确的是()A.白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象B.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉C.门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D.照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的衍射现象2. a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向某种玻璃中,光路如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法中正确的是()A.该种玻璃对a光的折射率较大B.b光在该玻璃中传播时的速度较大C.两种单色光从该玻璃中射入空气发生全反射时,a光的临界角较小D.用同一装置进行双缝干涉实验,屏上的干涉条纹的间距a光较大3. 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂泡薄膜的铁丝圈,S 是一点燃的酒精灯,往火焰上撒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图像应是图中的()A.B.C.D.4. 已知两种单色光a和b在某种介质中传播的速度大小之比是1:2,以下判断正确的是()A.a的频率小于b的频率B.a、b在该种介质中的折射率之比为1:2C.若a、b分别从该种介质射向空气,它们发生全反射的临界角之比为1:2 D.在实验条件相同的情况下,用b光进行双缝干涉实验观察到的条纹更宽5. 某一质检部门为检测一批矿泉水的质量,利用干涉原理测定矿泉水的折射率。
方法是将待测矿泉水填充到特制容器中(不考虑器壁对光的影响),放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气),如图所示,特制容器未画出,通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。
若实验测得双缝间距d=0.4mm,缝屏间距L=0.6m,x1=0.75mm,x2=0.60mm,则该矿泉水的折射率为()A.1.25 B.1.35 C.1.45 D.1.506. 中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”。
从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。
一、选择题1、严格地讲,空气折射率大于1,因此在牛顿环实验中,若将玻璃夹层中的空气逐渐抽去而成为真空时,干涉环将:( )A.变大;B.缩小;C.不变;D.消失。
【答案】:A2、在迈克耳逊干涉仪的一条光路中,放入一折射率n ,厚度为h 的透明介质板,放入后,两光束的光程差改变量为:( )A.h n )1(2-;B.nh 2;C.nh ;D.h n )1(-。
【答案】:A3、用劈尖干涉检测工件(下板)的表面,当波长为λ的单色光垂直入射时,观察到干涉条纹如图。
图中每一条纹弯曲部分的顶点恰与左边相邻的直线部分的连线相切。
由图可见工件表面: ( )A.一凹陷的槽,深为λ/4;B.有一凹陷的槽,深为λ/2;C.有一凸起的埂,深为λ/4;D.有一凸起的埂,深为λ。
【答案】:B4、牛顿环实验装置是用一平凸透镜放在一平板玻璃上,接触点为C ,中间夹层是空气,用平行单色光从上向下照射,并从下向上观察,看到许多明暗相间的同心圆环,这些圆环的特点是:( )A.C 是明的,圆环是等距离的;B.C 是明的,圆环是不等距离的;C.C 是暗的,圆环是等距离的;D.C 是暗的,圆环是不等距离的。
【答案】:B5、若将牛顿环玻璃夹层中的空气换成水时,干涉环将: ( )A .变大;B .缩小;C .不变;D .消失。
【答案】:B6、若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中,则干涉条纹 ( )A .中心暗斑变成亮斑;B .变疏;C .变密;D .间距不变。
【答案】:C7、两个不同的光源发出的两个白光光束,在空间相遇是不会产生干涉图样的,这是由于( )A.白光是由许多不同波长的光组成;B.两个光束的光强不一样;C.两个光源是独立的不相干光源;D.两个不同光源所发出的光,频率不会恰好相等。
【答案】:C8、在双缝干涉实验中,若单色光源S 到两缝S 1、S 2距离相等,则观察屏上中央明条纹位于O 处。
现将光源S 向下移动到S '位置,则( )A .中央明条纹也向下移动,且条纹间距不变;B .中央明条纹向上移动,且条纹间距不变;C .中央明条纹向下移动,且条纹间距增大;D .中央明条纹向上移动,且条纹间距增大。
【答案】:B 9、如图所示,平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置,全部浸入n =1.60的液体中,凸透镜可沿O O '移动,用波长λ=500 nm (1nm=10-9m) 的单色光垂直入射.从上向下观察,看到中心是一个暗斑,此时凸透镜顶点距平板玻璃的距离最少是( )A .156.3 nm ;B .148.8 nm ;C .78.1 nm ;D .74.4 nm 。
【答案】:C10、两块平玻璃构成空气劈形膜,左边为棱边,用单色平行光垂直入射.若上面的平玻璃以棱边为轴,沿逆时针方向作微小转动,则干涉条纹的 ( )A .间隔变小,并向棱边方向平移;B .间隔变大,并向远离棱边方向平移;C .间隔不变,向棱边方向平移。
【答案】:A二、简答题1、漂浮在水上的油膜在阳光下的为什么呈现色彩?改变角度颜色会发生变化吗?为什么?【答案】:答:漂浮在水上的油膜在阳光照射下形成薄膜干涉,光程差)2(0sin 222122λδ或--=i n n d (1分),不同方向入射的光线,入射角不同,光程差不同(1分);不同波长的光各自形成一套干涉条纹,彼此错开,形成薄层色,因此在阳光下呈现彩色。
(2分)3、简述扩展光源照到平行薄膜上形成干涉花样的特点和随薄膜厚度变化的规律。
【答案】:答:扩展光源照到平行薄膜上形成干涉花样属于等倾干涉,(1分)其形状为:一系列明暗相间的同心圆环,(1分)内疏外密中央阶次最高;(1分)当平行膜的厚度增加时中央不断涌出条纹,当平行膜的厚度减小时,中央条纹不断淹没。
(1分)4、:简述牛顿环形成的干涉花样,反射光和透射光的干涉花样有何区别?【答案】:答:干涉花样的特点:牛顿环是由于光的等厚干涉形成的,形状为一系列明暗相间的同心圆环,内疏外密中央阶次最低。
(2分)若在反射花样中由于附加光程差的存在中心为暗条纹,则在透射花样中由于不存在附加光程差中心为亮条纹,(1分)反射光与透射光的光强之和为入射光强,反射花样与透射花样互补。
(1分)n=1.68 n=1.60 n=1.58 O ' Oλ三、分析题1、在双缝干涉实验中,在下列情况下,干涉条纹将如何变化?试说明理由。
(1) 入射光由红光换为紫光;(2) 屏与双缝的间距D 不断增大;(3) 在下面一条缝后放一块云母片。
【答案】:双缝干涉条纹相邻明条纹(或暗条纹)的间距为 λd D x =∆ (2分) (1) 红光变紫光波长λ减小,其他条件不变时,条纹变窄(或密或向屏中央集中)(3分)(2) D 不断增大时,x ∆增大,条纹变稀(或变宽)(3分)(3) 在下面一条缝后放一块云母片,通过它的光线的光程增大(2分),干涉条纹向下平移(2分)。
2、杨氏双缝干涉实验条件作如下变化,干涉条纹将如何变化?试说明理由。
(1)加大双缝间距d ;(2)把整套装置浸入水中;(3)在两缝后分别放红色和绿色的滤光片。
【答案】:根据:条纹宽度λdD x =∆(2分) (1)d 变大,其他条件不变,则x ∆变小,所以条纹变窄(或密或向屏中央集中)(2分)。
d 增大到一定程度,条纹过于细密而无法分辨,拥挤在一起成为一条明亮带。
(2分)(2)装置没入水中后的条纹宽度为λdD n x 1=∆,因为1>n (2分) 所以x ∆变小,条纹变窄(或密或向屏中央集中)。
(2分)(3)使通过两缝的光频率不同,不满足相干条件(2分),干涉条纹消失(2分)。
3、如图所示,A ,B 两块平板玻璃构成空气劈尖,分析在下列情况中劈尖干涉条纹将如何变化?(1) A 沿垂直于B 的方向向上平移[见图(a)];(2) A 绕棱边逆时针转动[见图(b)]。
【答案】:相邻明纹或暗纹介质膜厚度差n d 2λ=∆(2分),相邻明纹或暗纹间距θλn l 2=(2分)。
(1)上表面A 向上平移时,棱边明暗交替变化,相同厚度的空气薄模向棱边处移动,条纹间距不变。
(4分)(2) A 绕棱边逆时针转动时,棱边明暗不变,各级条纹向棱边方向移动,条纹变密。
(4分)4、在玻璃(5.1=n )上镀上25.1=n 的介质薄膜,波长 nm 500=λ的光从空气中垂直照射到此薄膜上,要使其为高反膜和增透膜求膜的厚度。
【答案】:解:设薄膜厚度为h ,则两束反射光的光程差为:2cos 2i nh =δ(2分) 当λδj i nh ==2cos 2时,反射光光强最大, 此时薄膜为高反膜:(3分)==2cos 2i n j h λ5.2105272m j n j -⨯=λ m j h 7102-⨯=(2分) 当λδ)21(cos 22+==j i nh 时,反射光光强最小,此时薄膜为增透膜(3分) =+=2cos 2)21(i n j h λ5105)12(2)21(72m j n j -⨯+=+λ m j h 710)12(-⨯+=(2分) 5、利用迈克尔逊干涉仪测量光波波长的实验中:(1)画出实验的光路图。
(2)试分析当两反射镜垂直和近似垂直时干涉花样的特点,以及当其中一个反射镜移动时花样的变化规律。
【答案】:解:(1)光路图(2分)(2)干涉花样的特点:两反射镜垂直时,相当于扩展光源照到平行薄膜上形成干涉花样属于等倾干涉。
(1分)其形状为:一系列明暗相间的同心圆环,内疏外密中央阶次最高。
(2分)若其中一个反射镜移动,当平行膜的厚度增加时中央不断涌出条纹,当平行膜的厚度减小时,中央条纹不断淹没。
(2分)两反射镜近似垂直时,相当于扩展光源照到劈尖薄膜上形成干涉花样属于等厚干涉。
(1分)光经过膜形成的干涉花样为:明暗相间的直条纹,条纹等间距,光强分布均匀。
(2分)若其中一个反射镜移动,棱边明暗交替变化,相同厚度的空气薄模向棱边处移动,条纹间距不变。
(2分)四、证明题1、如图为利用劈尖干涉检测微小变化示意图。
(1)工件表面纹路是凹的还是凸的?(2)证明凹纹深度2λ⋅=b a H 。
【答案】:(1)P 点Q 点在j 级条纹上,P 点对应空气膜厚度与Q 点对应厚度同,因此P 点对应的纹路是凹的。
(2分)(2)21λ=-+j j h h (2分)b b h 2sin λθ=∆= 又a H =θsin (2分) 2,2λλb a H a H b =∴=(2分) 五、计算题1、杨氏双缝实验中缝间距cm d 02.0=、距光屏m 2,当nm 500=λ的光入射到双缝上时,求二级亮条纹的宽度和位置。
【答案】:解:由亮条纹的位置公式: λdD j y = (2分) 可得 cm m m m m d D y 101.010*******742==⨯⨯⨯⨯==--λ(2分) 条纹宽度为 λd D y =∆cm m m mm 5.0005.010*******==⨯⨯⨯=--(3分) 2、杨氏双缝实验中以波长nm 600=λ的单色光入射到双缝上时,在距离双缝cm 50的光屏上 测得条纹宽度为mm 3.0求:双缝的间距。
【答案】:解:杨氏双缝实验条纹的宽度 λd D y =∆=mm 3.0(3分) mm m m mm y D d 1001.01061035.074==⨯⨯⨯=∆=--λ(4分) 3、在洛埃镜实验中,nm 500=λ的绿光源S 在反射镜左方40cm 处,与镜面垂直距离为1mm ,镜长40cm ,在镜右方40cm 处垂直放置观察屏。
求:(1)画光路图,求干涉条纹间隔;(2)一共最多能观察到多少条明纹。
【答案】:解:(1)mm r mm d 1200 ,20==(1分)mm d r y 3.010********=⨯⨯==∆-λ(2分) 804012=y ,mm y 22=;(1分) 408011=y , mm y 5.01= (1分) 明纹间隔数:53.05.0212=-=∆-y y y (1分) 最多明纹数:6条 (1分) 4、杨氏双缝实验中以波长nm 600=λ的单色光入射到双缝上时,在距离双缝cm 50的光屏上测得条纹宽度为mm 3.0求:1)双缝的宽度;2)若在一缝后放置厚度为mm 3108.4-⨯的平板式薄介质膜发现新的中央亮条纹恰好落到原来第4级亮条纹处,求介质的折射率。
【答案】:杨氏双缝实验条纹的间距λd D y =∆=mm 3.0 (1分) mm m m mm y D d 1001.01061035.074==⨯⨯⨯=∆=--λ(2分) 加入玻璃板后光程差变化了)1(-=∆n d δ 由题意可知=-=∆)1(n d δλ4 (2分)5.11108.410641467=+⨯⨯⨯=+=--mm d n λ (2分) 5、如图在双缝干涉实验中,mm d 5.0=,cm D 50=用波长nm 480=λ的光垂直照射。