【物理】2019届一轮复习人教版光的干涉原理深究学案 9页

第5讲 光的干涉 原理深究 温故知新 基础训练 1. 白光通过双缝后产学生的干涉条纹是彩色的，其原因是不同学色光的 A．传播速度不同学 B．强度不同学 ‎ C．振动方向不同学 D．频率不同学 【答案】 D 1. 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、两束平行单色光。下列说法中正确的是 A．玻璃对光的折射率小于对光的折射率 B．在玻璃中光的全反射临界角小于光的全反射临界角 C．在玻璃中光的传播速度大于光的传播速度 D．用同学一双缝干涉装置进行实验可看到光干涉条纹的间距比光的宽 【答案】 B 2. 对衍射现象的定性分析，不正确的是 A．光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物进入阴影区域的现象 B．衍射花纹图样是光波互相叠加的结果 C．光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据 D．光的衍射现象完全否定了光的直线传播理论 【答案】 D 3. 下面四种光现象中，与光的干涉有关的是 A．用光导纤维传播电磁波信号 B．一束白光通过三棱镜形成彩色光带 C．肥皂膜表面呈现彩色条纹 ‎ D．用平行光照射不透光的小圆盘，在圆盘的影的中心形成泊松亮斑 【答案】 C 4. 下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则 A．甲为紫光的干涉图样 B．乙为紫光的干涉图样 ]‎ C．丙为红光的干涉图样 D．丁为红光的干涉图样 甲 乙 丙 丁 【答案】 B 5. 在杨氏双缝干涉实验中，如果 A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹 【答案】 BD ]‎ 6. 做双缝干射实验时，要增大屏上相邻亮条纹之间的距离，可以采取的措施是 A．减小双缝到屏的距离 B．增大光的频率 C．增大双缝之间的距离 D．增大光的波长 【答案】 D 1. 平行光照射在双缝上，在缝后屏上得到干涉条纹，下列说法中正确的是 A．双缝间距减小时，条纹间距也减小 B．入射光波长变短，光强不变时，条纹间距不变 C．干涉条纹间距随入射光频率而变化 D．在水里做双缝干涉实验时，条纹间距比在空气里小 【答案】 CD 2. 关于自然光和偏振光，以下说法正确的是 A．自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不相同学 B．偏振光是在垂直于光的传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光 C．自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光 D．太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光 【答案】 BD ‎ 3. 如图，人眼隔着偏振片和看一只电灯泡，一点透射光都看不到，那么，以下说法中哪些正确 A．使同学时转过，仍然看不到透射光 B．单使转过，看到的光先变亮，再变暗 C．单使转过，看到的光逐渐变亮 D．单使灯泡钨丝转过，看到的光逐渐变亮 【答案】 AC ‎5.1 薄膜干涉 知识点睛 ‎1．干涉图样中产学生明纹和暗纹的条件 ‎ ‎ 教学师版补充说明 光程：光程是一个折合量，可理解为一定时间内光线在真空中传播的距离。在数值上，光程等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程，即。当，即光在真空中传播时，光程为其几何路径的长度。利用光程的概念，可以将若干不同学 折射率的过程统一联系起来。据此，明、暗纹条件可写成：‎ ‎ ‎ ‎2. 薄膜干涉及其应用 ⑴ 薄膜干涉的成因 如图所示。当肥皂膜竖直放置时，由于重力作用，膜上薄下厚。光照射在肥皂膜上，分别从膜的前表面和后表面反射的两列光波能产学生干涉；从薄膜后表面反射的光的路程比从薄膜前表面反射的光的路程多2倍膜厚，由于从上到下薄膜厚度不同学，因此可以看到明暗相间的条纹。‎ ⑵ 薄膜干涉的图样 单色光入射：形成明暗相间的条纹。‎ 白光入射：形成彩色条纹。例如在自然光下观察水面上的油膜、肥皂泡等。‎ ⑶ 薄膜干涉的应用 ① 干涉法检查平面平整度：如图所示，被检查平面与标准样板之间形成了一个楔形空气薄膜，用单色光照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波形成干涉条纹。若被检查平面平整，则空气膜厚度相同学的点位于同学一直线上，干涉条纹平行；若被检查平面不平整，那里的空气膜产学生的干涉条纹就会发学生弯曲。因此，被检平面的情况可以从干涉条纹弯曲方向和程度中了解。‎ ② 增透膜与增反膜：‎ 常见光 镜头呈淡紫色，这是因为镜片上涂了增透膜（）。膜的厚度经过特别设计，人眼对绿光最敏感，各色光射到镜头上时，从膜前、后表面反射的绿色光相消，使绿色透射光的强度增强，以此提高成像质量。由于反射光中缺乏绿色成分，所以光 镜头看起来呈淡紫色。‎ 为了减小高纬地区紫外线对眼睛的伤害，眼镜上也涂了一层膜。它使膜前后表面反射的紫外线加强，从而减弱了透过眼镜的紫外线强度。‎ 例题精讲 例题说明：例1、例2、例3考察薄膜干涉的现象、原理，例4、5考察干涉法检查平整度的原理。例6考察干涉图样中产学生明暗条纹的条件，有一定难度。‎ 【例1】 用单色光照射肥皂薄膜 A．看到的干涉图样是明暗相间的条纹 B．从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发学生干涉，形成干涉图样。‎ C．一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来，形成两列波，这两列波频率相同学，所以可以产学生干涉 D．若改用白光照射则看不到干涉条纹。‎ 【答案】 AC 【例2】 如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，是附有肥皂膜的铁丝圈，是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的 ‎ A B C D 【答案】 D ‎ 【例3】 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 ‎ ‎ 图 a 图 b A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同学方向旋转30°‎ B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同学方向旋转90°‎ C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同学方向旋转30°‎ D．干涉条纹保持原来状态不变 【答案】 D 【例4】 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示。将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看形成的干涉条纹如图乙所示。干涉条纹有如下特点：‎ ‎⑴ 任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；‎ ‎⑵ 任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。‎ 若在图中装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将 A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失 ‎ 【答案】 A 【例1】 如图甲是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，结果得到图乙所示的干涉图样（图乙是图甲的俯视图），下列说法正确的是 A．产学生干涉的两列光波分别是由标准板的上表面和被检验板的下表面反射的 B．产学生干涉的两列光波分别是由标准板的下表面和被检验板的上表面反射的 C．被检查的玻璃表面有凸起 D．被检查的玻璃表面有凹陷 【答案】 BD ‎ ]‎ 【例2】 将真空波长为的单色光从空气垂直入射到折射率为的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为 A． B． C． D．‎ 【答案】 B ‎5.2 用双缝干涉测量光的波长 知识点睛 ‎1．实验原理 据双缝干涉条纹间距得，波长。已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离和条纹间距，就可以求得光波的波长。‎ ‎2．实验器材 实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光 元件在光具座上组成，如图所示，各部分元件包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。‎ ‎3．实验步骤 ‎⑴ 将光源和遮光筒安装在光具座上，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。‎ ‎⑵ 放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样。‎ ‎⑶ 在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样。‎ ‎⑷ 转动测量头手轮，使分划板中心刻线与干涉条纹中某一亮（或暗）条纹平行，并对齐该条纹中心，记下此时手轮的读数（如图）。‎ ‎⑸ 再转动手轮，使分划板中心刻线平移条亮（或暗）纹的距离后，与另一条亮（或暗）纹的中心对齐，再记下此时手轮的读数。‎ ‎⑹ 算出相邻的两条亮（或暗）条纹间的距离 ‎⑺ 用米尺测出双缝到光屏的距离 ‎⑻ 利用表达式，求单色光的波长。‎ ‎⑼ 换用不同学颜色的滤光片，观察干涉图样的异同学，并求出相应的波长。‎ ‎4．注意事项 ⑴ 放置单缝和双缝时，必须使缝平行，并且双缝和单缝间的距离约为。‎ ⑵ 要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒和光屏的中心在同学一条轴线上。‎ ⑶ 测量头的中心刻线要对应着亮（或暗）条纹的中心。‎ 例题精讲 ‎ ‎ 例题说明：例7主要考察双缝干涉测波长的实验器材、操作；例8考察实验中的注意事项及测量头读数；例9重点考察实验读数及波长的计算。 ]‎ 【例1】 双缝干涉实验装置如图 ]‎ ‎⑴ 实验中需调整 、 、 、 、 达到共轴。双缝的作用是 。‎ ‎⑵ 滤光片的作用是 ，单缝的作用是 。‎ ‎⑶ 若在遮光筒中充满折射率为的液体，则屏上干涉条纹的间距与真空时干涉条纹间距的比值为 。‎ 【答案】 ‎⑴ 光源、单缝、双缝、光屏、遮光筒；形成线状相关光源 ‎⑵ 使入射光变成单色光；把普通光源变成线光源，形成相干光源 ‎⑶ ‎ 【例2】 在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：‎ ‎⑴ 下列说法哪一个是错误的 。（填选项前的字母）‎ A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐 C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出条亮纹间的距离 ‎，求出相邻两条亮纹间距 ‎⑵ 测量某亮纹位置时，手轮上的示数如右图，其示数为 。‎ 【答案】 ‎⑴ A ⑵ ‎ 【例1】 在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。然后，接通电源使光源正常工作。‎ 图1‎ 图2 ]‎ ‎⑴ 已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有分度．某同学 调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学 给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数；‎ ‎⑵ 利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离；这种色光的波长．‎ 【答案】 ‎⑴ ⑵ 　‎ 难题突破 例体说明：这部分所选两道题主要考察光的干涉图样中产学生明纹和暗纹的条件。 。 ]‎ 【例2】 ‎1801年托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，1834年洛埃用平面镜同学样得到了杨氏干涉的结果（洛埃镜实验）。‎ ‎⑴ 洛埃镜实验的基本装置如图所示，为一单色光源，为一平面镜。试画出经平面镜反射后的光与它直接发出的光在光屏上相交的区域；‎ ‎⑵ 设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为，试写出光屏上相邻两干涉条纹间距离的表达式。‎ 【答案】 ‎⑴ 如图 ‎ ‎⑵ ]‎ 【例1】 用波长为的绿光经双缝干涉装置在屏上得到干涉条纹，测得相邻两亮纹的间距为。若将该装置放入水中，并改用红光做实验，测得相邻两亮纹的间距仍为。已知水的折射率，求此红光的频率。‎ 【答案】 ‎ ]‎