PAGEPAGE10第3課時光的干涉[對點(diǎn)訓(xùn)練]學(xué)問點(diǎn)一·楊氏干涉試驗(yàn)1．以下光源可作為相干光源的是()A．兩個相同亮度的燭焰B．兩個相同規(guī)格的燈泡C．雙絲燈泡D．出自一個光源的兩束光答案D解析相干光的條件，必需是頻率相同，相位差恒定，故只有D正確。2．由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這是因?yàn)?)A．兩個光源發(fā)出光的頻率相同B．兩個光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個光源的光速不同D．這兩個光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源答案D解析相干光源的條件為同頻率的單色光源。而不同光源發(fā)出的光的頻率一般不同，所以不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故D正確。3．關(guān)于楊氏試驗(yàn)，下列說法中錯誤的是()A．單色光通過小孔后射向兩個靠得很近的狹縫可作為振動狀況總是相同的波源B．兩波源發(fā)出的光波在波谷與波谷疊加的地方，光相互抵消或者減弱，屏上出現(xiàn)暗條紋C．兩個波源發(fā)出的光波在波峰與波峰疊加的地方，光相互加強(qiáng)，屏上出現(xiàn)亮條紋D．兩波源發(fā)出的光波在波峰與波谷疊加的地方，光相互抵消或減弱，屏上出現(xiàn)暗條紋答案B解析在楊氏試驗(yàn)中，兩個狹縫的光源來自同一光源，頻率、相位和振動方向均相同，具備干涉條件，所以通過兩個狹縫的光在屏上疊加，波峰和波峰疊加的地方，波谷和波谷疊加的地方，光相互加強(qiáng)，屏上出現(xiàn)亮條紋，波峰和波谷疊加的地方，光相互抵消或減弱，形成暗條紋，B錯誤，A、C、D正確。4．(多選)如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖，下列說法中正確的是()A．單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度B．雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個頻率相同的線狀光源C．當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長λ的1．5倍時，產(chǎn)生其次條暗條紋D．當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為波長λ時，產(chǎn)生中心亮條紋答案BC解析單縫是為了獲得線光源，A錯誤。雙縫是為了獲得相干光源，B正確。當(dāng)路程差為0時是中心亮紋，路程差為eq\f(λ,2)時產(chǎn)生第一條暗紋，則路程差為eq\f(3,2)λ時產(chǎn)生其次條暗紋，故C正確，D錯誤。學(xué)問點(diǎn)二·對雙縫干涉出現(xiàn)明暗條件的推斷5．(多選)雙縫干涉試驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)的第一條亮條紋，假如將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍(lán)光波長，則下列說法正確的是()A．O點(diǎn)是紅光的亮條紋B．紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方C．O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋D．藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方答案AB解析由于O點(diǎn)到雙縫的光程差為零，所以為各種色光的亮條紋，A正確；P點(diǎn)由于是綠光的第一條亮條紋，紅光的波長大于綠光的波長，紅光的條紋間距大于綠光的條紋間距，因此B正確。6．如圖所示的雙縫干涉試驗(yàn)，用綠光照耀單縫S時，在光屏P上視察到干涉條紋，要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以()A．增大S1與S2的間距B．減小雙縫屏到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將綠光換為紫光答案C解析由Δx＝eq\f(l,d)λ知，減小S1與S2的間距d或增大雙縫屏到光屏的距離l時，條紋間距變大，A、B錯誤；將綠光換為紅光，波長變大，條紋間距變大，C正確；將綠光換為紫光，波長變小，條紋間距變小，D錯誤。7．某同學(xué)在做雙縫干涉試驗(yàn)時，測得雙縫間距d＝3．0×10－3m，雙縫到光屏間的距離為1m，前兩次測量頭手輪上的示數(shù)分別為0．6×10－3m和6．6×10－3m，兩次分劃板中心刻線分別與第1條亮紋和第5條亮紋對齊，求該單色光的波長。答案4．5×10－6m解析Δx＝eq\f(a,n－1)＝eq\f(6.6×10－3－0.6×10－3,5－1)m＝1．5×10－3mλ＝eq\f(d·Δx,l)＝eq\f(3.0×10－3×1.5×10－3,1)m＝4．5×10－6m。學(xué)問點(diǎn)三·試驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長8．(多選)利用圖中裝置探討雙縫干涉現(xiàn)象時，有下面幾種說法：A．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬(f藍(lán)>f紅)C．將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D．換一個雙縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消逝其中正確的是()答案ABD解析由條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ(d指雙縫間距離，l是雙縫到屏的距離)，可知：A項(xiàng)中l(wèi)減小，Δx變小；B項(xiàng)中λ變大，Δx變大；D項(xiàng)中d變大，Δx變小，去掉濾光片后，屏上將出現(xiàn)白光干涉圖樣，故A、B、D正確。9．某同學(xué)在做“雙縫干涉測定光的波長”試驗(yàn)時，第一次分劃板中心刻度線對齊第2條亮紋的中心時(如圖甲中的A)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其次次分劃板中心刻度線對齊第6條亮紋的中心時(如圖丙中的B)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示。已知雙縫間距d＝0．5mm，縫到屏的距離L＝1m。則：(1)圖乙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________cm。(2)圖丁中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________cm。(3)所測光波的波長為________m。(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)1．240(2)1．770(3)6．5×10－7解析圖中游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺是20個等分刻度，精確度為0．05mm。(1)圖乙中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：x1＝12mm＋0．05mm×8＝12．40mm＝1．240cm。(2)圖丁中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為：x2＝17mm＋0．05mm×14＝17．70mm＝1．770cm。(3)由題知條紋寬度：Δx＝eq\f(x2－x1,6－2)＝1．3×10－3m。依據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可解得波長：λ＝Δx·eq\f(d,L)＝1．3×10－3×eq\f(0.5×10－3,1)m＝6．5×10－7m。10．某同學(xué)用圖甲所示的試驗(yàn)裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”試驗(yàn)，他用帶有游標(biāo)尺的測量頭(如圖乙所示)測量相鄰兩條亮條紋間的距離Δx。轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一條亮條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)如圖丙所示，再轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對齊第6條亮條紋的中心，此時游標(biāo)尺上的示數(shù)狀況如圖丁所示，則圖丁的示數(shù)x2＝________mm。假如試驗(yàn)所用雙縫之間的距離d＝0．20mm，雙縫到屏的距離L＝60cm。依據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出光的波長λ＝________nm(保留一位小數(shù))。答案8．95590．0解析由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則以及干涉條紋與波長的關(guān)系分析求解。x2＝8mm＋19×0．05mm＝8．95mm，由Δx＝eq\f(l,d)λ，Δx＝eq\f(x2－x1,5)，x1＝2×0．05mm＝0．10mm，所以λ＝590．0nm。11．在雙縫干涉試驗(yàn)中，從光源發(fā)出的光經(jīng)過濾光片后成為______光，經(jīng)過跟單縫相互平行的雙縫后變?yōu)開_______光，從而在屏上可以視察到________圖樣。若去掉濾光片，在屏上視察到的干涉條紋是________色的。這是因?yàn)榘坠馐怯蒧_____復(fù)合而成的，而不同色光的________不同，產(chǎn)生的亮暗條紋________也不同，所以在屏上出現(xiàn)了________色條紋。答案單色相干干涉彩單色光波長位置彩易錯點(diǎn)·雙縫干涉中明暗條紋的判定12．在雙縫干涉試驗(yàn)中，光屏上P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δs1＝0．75μm，光屏上Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差Δs2＝1．5μm，假如用頻率為6．0×1014Hz的黃光照耀雙縫，則()A．P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋B．Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋C．兩點(diǎn)均出現(xiàn)亮條紋D．兩點(diǎn)均出現(xiàn)暗條紋易錯分析屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半個波長的偶數(shù)倍為亮條紋，路程差為半個波長的奇數(shù)倍為暗條紋，有時計(jì)算出路程差，在對比時遺忘了是與半個波長作比較，而與波長比較，出現(xiàn)錯誤。答案B解析由波長與波速的關(guān)系式可知λ黃＝eq\f(c,f)＝0．5μm。而P點(diǎn)的光程差Δs1＝1．5λ黃，即半波長的奇數(shù)倍，所以P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋。而Q點(diǎn)的光程差Δs2＝3λ黃，即半波長的偶數(shù)倍，所以Q點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋。綜上所述，B正確。[提升訓(xùn)練]一、選擇題1．如圖所示，在雙縫干涉試驗(yàn)中，若把單縫S從雙縫S1、S2的中心對稱軸位置略微向上移動，則()A．不再產(chǎn)生干涉條紋B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋的位置不變C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋的位置略向上移D．仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中心亮條紋的位置略向下移答案D解析光的干涉條件仍滿意，故肯定能產(chǎn)生干涉條紋，A錯誤；兩列波到中心亮條紋的路程相同，因?yàn)楣庠窗l(fā)出的兩束光到S2路程稍長，所以中心亮條紋應(yīng)離S2較近些，D正確，B、C錯誤。2．在利用測量頭測量條紋寬度時，應(yīng)使分劃板中心刻線最好()A．與亮條紋的邊緣線對齊B．與暗條紋的邊緣線對齊C．與亮條紋的中心位置對齊D．與暗條紋的中心位置對齊答案C解析在利用測量頭測量條紋寬度時，應(yīng)使分劃板中心刻線最好與亮條紋的中心位置對齊，因?yàn)闂l紋的邊緣輪廓不清楚，假如對準(zhǔn)邊緣測量誤差較大，故C正確。3．(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉試驗(yàn)時，按圖安裝好試驗(yàn)裝置，在光屏上卻視察不到干涉圖樣，這可能是由于()A．光束的中心軸線與遮光筒的軸線不一樣，相差較大B．沒有安裝濾光片C．單縫與雙縫不平行D．光源發(fā)出的光束太強(qiáng)答案AC解析安裝試驗(yàn)器件時要留意：光束的中心軸線與遮光筒的軸線要重合，光源與光屏正面相對，濾光片、單縫和雙縫要在同一高度，中心位置在遮光筒軸線上，單縫與雙縫要相互平行，才能使試驗(yàn)勝利。當(dāng)然還要使光源發(fā)出的光束不至太暗。據(jù)上分析，可知A、C符合題意。4．如圖甲所示為雙縫干涉試驗(yàn)的裝置示意圖，圖乙為用綠光進(jìn)行試驗(yàn)時，在屏上視察到的條紋狀況，a為中心亮條紋，圖丙為換用另一種顏色的單色光做試驗(yàn)時視察到的條紋狀況，a′為中心亮條紋，則以下說法中正確的是()A．圖丙可能為用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．圖丙可能為用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．圖丙可能為用紫光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．圖丙可能為用紅光試驗(yàn)產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短答案A解析對比乙、丙兩圖可以看出丙圖中條紋間距大，由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，Δx是由波長確定的，所以圖丙對應(yīng)入射光的波長比綠光大，由此可推斷A正確。5．(多選)現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在下圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。本試驗(yàn)的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)整光源高度，使光束能干脆沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理依次在光具座上放置各光學(xué)元件；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離。關(guān)于上面操作步驟②中應(yīng)留意的問題正確的是()A．使各元件的中心位于遮光筒的軸線上B．單縫和雙縫間距大約為5～10cmC．單縫和雙縫應(yīng)相互垂直D．單縫和雙縫應(yīng)相互平行答案ABD解析C項(xiàng)中假如單縫與雙縫垂直，通過雙縫的光的能量有限，在屏上很難看到清楚的干涉條紋A、B、D正確。6．激光散斑測速是一種嶄新的技術(shù)，它應(yīng)用了光的干涉原理，用二次曝光照相所獲得的“散斑對”相對于雙縫干涉試驗(yàn)中的雙縫，待測物體的速度v與二次曝光的時間間隔的乘積等于雙縫間距，試驗(yàn)中可測得二次曝光時間間隔Δt、雙縫到屏之距離l以及相鄰亮紋間距Δx，若所用的激光波長為λ，則該試驗(yàn)確定物體運(yùn)動速度的表達(dá)式為()A．v＝eq\f(λΔx,lΔt)B．v＝eq\f(lΔx,λΔt)C．v＝eq\f(λl,ΔxΔt)D．v＝eq\f(lΔt,λΔx)答案C解析由題意可得：vΔt＝d，由干涉條紋間距的計(jì)算公式：Δx＝eq\f(l,d)λ，聯(lián)立解得：v＝eq\f(λl,ΔxΔt)，故C正確。7．(多選)關(guān)于雙縫干涉條紋，以下說法中正確的是()A．用同一單色光做雙縫干涉試驗(yàn)，能視察到明、暗相間的單色條紋B．用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差為該單色光波長的整數(shù)倍C．用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差肯定為該單色光波長的奇數(shù)倍D．用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的暗條紋距兩縫的距離之差肯定為該單色光半波長的奇數(shù)倍答案ABD解析同一單色光干涉條紋為明、暗相間的單色條紋，A正確；光程差Δx＝kλ(k為整數(shù))時，為明紋，B正確；Δx＝eq\f(2k＋1λ,2)(k＝0,1,2…)時，為暗紋，D正確。8．如圖所示，是雙縫干涉的試驗(yàn)裝置，當(dāng)用波長為0．75μm的單色光照耀單縫S時，在屏中心P處視察到明條紋，P1處于上方第一條明紋的中心。若換用波長為0．50μm的單色光，照耀單縫S，則()A．P為明紋，P1為暗紋B．P和P1仍為明紋C．P和P1都為暗紋D．P為暗紋，P1為明紋答案A解析當(dāng)用波長λ1＝0．75μm的單色光照耀時，依據(jù)題意知，P1點(diǎn)對應(yīng)的光程差Δx＝λ1，P點(diǎn)的光程差為零。當(dāng)換用波長λ2＝0．50μm的單色光照耀時，P1點(diǎn)處的光程差Δx＝λ1＝eq\f(3,2)λ2，所以P1點(diǎn)處應(yīng)為暗紋，而P點(diǎn)的光程差仍為零，為明紋。故A正確。二、非選擇題9．圖①是利用雙縫干涉測某單色光波長的試驗(yàn)裝置。測得雙縫屏到毛玻璃屏的距離為0．2m、雙縫的距離為0．4mm。圖②是通過該儀器的觀測裝置看到毛玻璃屏上的干涉圖樣，其中1、2、3、4、5……是明條紋的編號。圖③、圖④是利用該儀器測光的波長時視察到的情景，圖③是測第1號明條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為________mm，圖④是測第4號明條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為________mm。依據(jù)上面測出的數(shù)據(jù)可知，被測光的波長為________nm。答案0．508(0．506～0．509)1．509(1．506～1．509)667(665～669)解析螺旋測微器的讀數(shù)為：0．5mm＋0．01mm×0．8＝0．508mm。1．5mm＋0．01mm×0．9＝1．509mm，兩相鄰明條紋之間的間距為：Δx＝eq\f(1.509－0.508,3)mm＝0．334mm由Δx＝eq\f(l,d)·λ有λ＝eq\f(d,l)·Δx＝eq\f(0.334×10－3×0.4×10－3,0.2)m＝0．667×10－6＝667nm。10．在《用雙縫干涉測光的波長》試驗(yàn)中，將雙縫干涉試驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖1)，并選用縫間距d＝0．20mm的雙縫屏，從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L＝700mm。然后，接通電源使光源正常工作。(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖2(a)所示。圖3(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號，此時圖2(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝1．16mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖3(a)所示，此時圖3(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2＝________mm；(2)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離Δx＝________mm；這種色光的波長λ＝________nm。答案(1)15．02(2)2．316．6×102解析由圖知，兩次讀數(shù)間移動了6個條紋間距的寬度，則有Δx＝eq\f(15.02－1.16,6)＝2．31(mm)；再由Δx＝eq\f(l,d)λ，可求出λ＝eq\f(0.2×2.31,700)mm＝6．6×102nm。11．光纖通信是70年頭以后發(fā)展起來的新興技術(shù)，世界上很多國家都在主動探討和發(fā)展這種技術(shù)。放射導(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)彈和放射裝置之間，起著雙向傳輸信號的