高中物理光的干涉试题

Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。电子显微镜下鳞片结构的示意图见图。一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。

用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0．25mm．双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由图中毫米刻度尺读出（如图⑤所示），实验时先移动测量头（如图①所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图②所示），并记下螺旋测微器的读数x₁(如图③所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数x₇（如图④所示），由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图示中双缝的位置L₁＝__________mm，毛玻璃屏的位置L₂＝__________mm，螺旋测微器的读数x₁＝__________mm，螺旋测微器的读数x₇＝__________mm，请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式__________．

半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光

A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大

B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大

C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能

D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大

(14分)一般认为激光器发出的是频率为ν的“单色光”．实际上它的频率并不是真正单一的．激光频率ν是它的中心频率，它所包含的频率范围是Δν(也称频率宽度)．如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光)，其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜后表面b反射回来，再从前表面折射出(这部分光称为乙光)，甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉，乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间Δt.理论和实践都证明，能观察到明显稳定的干涉现象的条件是：Δt的最大值Δt_m与Δν的乘积近似等于1，即只有满足Δt_m·Δν≈1才会观察到明显稳定的干涉现象．
已知某红宝石激光器发出的激光频率ν＝4.32×10¹⁴ Hz，它的频率宽度Δν＝8.0×10⁹ Hz.让这束激光由空气斜射到折射率n＝的薄膜表面，入射时与薄膜表面成45°角，如图所示．

(1)求从O点射入薄膜中的光的传播方向及速率．
(2)估算在如图所示的情况下，能观察到明显稳定干涉现象的薄膜的最大厚度d_m.

在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如右图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们中间形成一个厚度均匀的空气膜，现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化，当温度为t₁时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t₂时，亮度再一次回到最亮，则

A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强

B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消

C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加

D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加

某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图9(a)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图9(b)中的黑点代表亮点的中心位置．

图9
(1)这个现象说明激光具有________________性．
(2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍，如果双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则激光的波长λ＝.
该同学测得L＝1.0000 m、缝间距a＝0.220 mm，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中心位置如图9(b)所示．
图9(b)图中第1到第4个光点的距离是____________ mm.实验中激光的波长λ＝________ m．(保留两位有效数字)

把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图所示，这时可以看到明暗相间的条纹．下面关于条纹的说法中正确的是(　　)

A．干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果

B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果

C．将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动

D．观察薄膜干涉条纹时，眼睛应在入射光的另一侧

煤矿中瓦斯爆炸危害极大．某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示．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．以下说法正确的是
(　　)

A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯

B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯

C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定

D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条纹

用同一光电管研究两种单色光产生的光电效应，得到光电流与光电管两极间所加电压的关系如图。则这两种光（）

A．	照射该光电管时 光使其逸出的光电子最大初动能大
B．	从同种玻璃射入空气发生全反射时， 光的临界角大
C．	通过同一装置发生双缝干涉， 光的相邻条纹间距大
D．	通过同一玻璃三棱镜时， 光的偏折程度大

B．(选修模块3-4)(12分)

（1）下列说法中正确的是 ▲ 
A．照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜，利用了光的干涉原理
B．光照射遮挡物形成的影轮廓模糊，是光的衍射现象
C．太阳光是偏振光
D．为了有效地发射电磁波，应该采用长波发射
（2）甲、乙两人站在地面上时身高都是L₀, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c（c为光速）的飞船同向运动，如图所示．此时乙观察到甲的身高L ▲ L₀；若甲向乙挥手，动作时间为t₀，乙观察到甲动作时间为t₁，则t₁ ▲ t₀（均选填“>”、“ =”或“<”）．
（3）x=0的质点在t=0时刻开始振动，产生的波沿x轴正方向传播，t₁=0.14s时刻波的图象如图所示，质点A刚好开始振动．
①求波在介质中的传播速度；
②求x=4m的质点在0.14s内运动的路程．

如图所示，由红、绿、紫三种单色光组成的一细束复色光通过玻璃三棱镜折射后分为a、b、c三束光．则下列说法正确的是

A．c光是红光．a光是紫光

B．c光在玻璃三棱镜中的传播速度最小

C．通过同一双缝干涉装置，a光形成的干涉条纹间距最小

D．照射某金属，如果b光能产生光电效应，则a光一定能产生光电效应

在阳光下，肥皂泡表面呈现出五颜色六色的花纹，这是光的                  （   ）

A．反射现象

B．干涉现象

C．偏振现象

D．折射现象

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．增大双缝之问的距离	D．增大光的波长

英国物理学家托马斯· 杨第一次在实验室用图1所示的实验装置观察到光的干涉现象．图中M为光源，N是有一个小孔的屏，O是有两个非常靠近大小相同的小孔屏，两小孔与N上小孔的距离相同；P为像屏．

（1）该实验设置O屏的目的是________________________________________；
（2）呈现在P屏上的光的干涉图样应该是图2中的________（填“甲”或“乙”）．

人类对光的本性的认识经历了曲折的过程．下列关于光的本性的陈述中不符合科学规律或历史事实的是（   ）

A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是不同的

B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性

C．爱因斯坦预言了光是一种电磁波

D．光既具有粒子性又具有波动性