高中_物理_物理选修_选修3-4_高中物理人教版选修3-33-43-5（学业分层测评）含*_高中物理人教版选修3-4（学业分层测评）第十三章光学业分层测评13含*

.ks5u.学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是(　　)A．不同的*光有可能发生干涉现象B．不同的*光不可能发生干涉现象C．光的强度不同有可能发生干涉现象D．光的强度不同不可能发生干涉现象E．发生不发生干涉现象与光的强度无关【解析】　两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同的*光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故B项正确；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，故选项C、E正确，D错误．【*】　BCE2．关于光的干涉，下列说法中正确的是(　　)【导学号：23570099】A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的B．在双缝干涉现象里，入*光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定E．频率不同的光不可能叠加【解析】　在双缝干涉现象中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，入*光的波长越长，相邻两个明条纹的间距越大；两列波产生干涉时，频率必须相同．任何两列光波都能叠加．【*】　ABC3．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　　)A．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹B．在距双缝的光程差为nλ的点形成明条纹C．在距双缝的光程差为neq\f(λ,2)的点形成明条纹D．在距双缝的光程差为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,2)))λ的点形成暗条纹E．在双缝的光程差相等的点一定出现明条纹【解析】　在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ＝nλ，n＝0、1、2、3、…这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n＋1)eq\f(λ,2)，n＝0、1、2、3、…这点为减弱点，该处出现暗条纹．B、D、E正确．【*】　BDE4.如图13­3­5所示，用一束平行的白光经图示装置垂直照到挡光板Q上，板上开两条靠得很近的平行狭缝S1，S2，在屏P上可以看到干涉条纹，O点是屏上到两狭缝距离相等的一点，则干涉条纹是________的，O点是________点.【导学号：23570100】图13­3­5【解析】　不同颜*的光波长不同，白*光含有不同颜*的光，各种*光形成的干涉条纹间距不同，故显示的条纹是**的．O到S1、S2的距离相同，所以各*光在此处均为亮纹．【*】　**　亮5.煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折*率大于干净空气的折*率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图13­3­6所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正*O点变为暗纹，说明B中气体一定__________瓦斯．图13­3­6【解析】　如果屏的正*O变为暗纹，说明从两个子光源到屏的光程差发生变化，所以B中气体一定含瓦斯．【*】　含6．光通过双缝后在屏上产生**条纹，若用红*和绿*玻璃各挡住一缝，则屏上________干涉条纹(填“有”无或“无”)．【解析】　红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象．【*】　无7．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差ΔS1＝0.75μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差ΔS2＝1.5μm.若用频率ν＝6.0×1014Hz的黄光照*双缝，则P点出现_______条纹，Q点出现_______条纹.【导学号：23570101】【解析】　由光的频率ν＝6.0×1014Hz，知光的波长λ＝c/ν＝5×10－7m．P点到双缝S1、S2的距离之差ΔS1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ.Q点到双缝S1、S2的距离之差ΔS2＝1.5μm＝15×10－7m＝3λ，因此，P点出现暗条纹，Q点出现亮条纹．【*】　暗　亮8．如图13­3­7所示，在双缝干涉中，若用λ1＝5.0×10－7m的光照*，屏上O为*亮条纹，屏上A为第二级亮条纹所在处，若换用λ2＝4.0×10－7m的光照*时，屏上O处是什么情况？屏上A处又是什么情况？图13­3­7【解析】　屏上O点到双缝的距离之差，无论用何种光做实验，路程差都是0，所以O处仍为亮条纹，此亮条纹为*亮纹．设屏上A点到双缝的距离差为Δx，因用λ1＝5.0×10－7m的光照*时，A处为第二级亮条纹，有Δx＝2λ1，但对λ2的入*光来说Δx＝kλ2，故Δx＝2λ1＝1×10－6m＝kλ2＝k×4.0×10－7m有k＝2.5，即Δx为eq\f(λ2,2)的奇数倍，所以A处为暗条纹，则：Δx＝(2n＋1)eq\f(λ2,2)(n＝0，±1，±2，±3，…)解得n＝2，而n＝0时为一级暗条纹，因n＝2，所以A处为三级暗条纹．【*】　O处为亮条纹　A处为三级暗条纹[能力提升]9．某同学利用如图13­3­8所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏．当他让一束阳光照*A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因可能是________．图13­3­8【解析】　双缝干涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看做是由许多个点光源沿一条线排列组成的，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源．【*】　单缝S太宽10.如图13­3­9所示，在用单*光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的*对称轴位置处稍微向上移动，还能不能产生干涉现象？如果能，*亮纹向哪移动？【导学号：23570102】图13­3­9【解析】　本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1，S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1，S2*出的仍是相干光．若单缝S稍微向上移动，则单缝S发出的光到达屏上P点的下方某点的光程差为零，故*亮纹下移．【*】　仍可产生干涉条纹，且*亮纹P的位置略向下移．11.如图13­3­10所示，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和S2的距离之差为2.1μm.今分别用A，B两种单*光在空气中做双缝干涉实验，问P点处是亮条纹还是暗条纹？图13­3­10(1)已知A光在折*率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m；(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质*向空气时临界角为37°.【解析】　(1)设光在空气中的波长为λ1，由于在介质中传播时频率不变，所以由n＝eq\f(λ1,λ2)得：λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m.由光程差Δδ＝2.1μm＝2.1×10－6m得：N1＝eq\f(Δδ,λ1)＝eq\f(2.1×10－6,6×10－7)＝3.5.由此可知，从S1、S2到P点的光程差是半波长的奇数倍，故P点处为暗条纹．(2)根据临界角与折*率的关系，sinC＝eq\f(1,n)，所以n＝eq\f(1,sin37°)＝eq\f(5,3)，所以B光在空气中的波长为λ3＝nλ2介＝eq\f(5,3)×3.15×10－7m＝5.25×10－7m．由光程差和波长的关系：N2＝eq\f(Δδ,λ3)＝eq\f(2.1×10－6,5.25×10－7)＝4.由此可知，当B光做光源时，P点处为亮条纹．【*】　(1)暗条纹．(2)亮条纹．12．如图13­3­11所示，用激光束照*双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置．若将单缝绕中心轴旋转(不超过90°)条纹将发生什么变化？若将双缝绕中心轴旋转(不超过90°)条纹将发生什么变化？【导学号：23570103】图13­3­11【解析】　在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗．当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗．同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转．【*】　见解析.