- 双缝干涉
- 共292题
(选修模块3-4)
(1)下列说法中正确的是______.
A.机械波和电磁波都能在真空中传播
B.铁路、民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
C.根据狭义相对论的原理知,在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的
D.两列波叠加时产生干涉现象,其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的
(2)如图1所示是一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=2m/s,则x=1.5m处质点的振动函数表达式y=______cm,x=2.0m处质点在0-1.5s内通过的路程为______cm.
(3)如图2所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率n=,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点.激光a以入射角i=60°射向玻璃砖圆心O,结果在屏幕MN上出现两光斑,求两光斑之间的距离L.
正确答案
(1)A、机械波必须借助于介质才能传播,在真空中不能传播,而电磁波传播的是电磁场,电磁场本身就是一种物质,不需要借助于其他物质作为媒介传播,真空中也能传播.故A错误.
B、红外线热效应显著,而穿透本领较弱,不能用来安检,铁路、民航等安检口使用x射线线对行李内物品进行检测.故B错误.
C、根据相对论的基本原理得知:在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的.故C正确.
D、两列波发生干涉时,振动加强区域与减弱区域是相互间隔,是稳定不变的.故D正确.
故选CD
(2)由图读出波长λ=2m,由波速公式v=得该波的周期T=
=
s=1s;该波的振幅为A=5cm.
t=0时刻,x=1.5m处质点处于负向最大位移处,它将余弦规律振动,则其振动函数表达式y=-Acost=-5cos2πt(cm)
时间t=1.5s=1.5T,质点在一个周期内通过的路程是四个振幅,则在1.5s时间内x=2m处质点通过的路程为S=1.5×4A=6×5cm=30cm
(3)画出如图
光路图,设折射角为r.
根据折射定律
n=
解得r=30°
根据光的反射定律 反射角β=60°
由几何知识得,两个光斑PQ之间的距离L=PA+AQ=Rtan30°+Rtan60°=cm≈0.23m
故答案为:
(1)CD
(2)-5cos2πt、30
(3)两个光斑PQ之间的距离为0.23m.
(选修模块3-4)
(1)以下说法中正确的是______:
A.简谐运动过程中质点速度变化周期和动能变化周期是相同的
B.由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量小于静止时的质量
C.声波、电磁波等一切波都能发生干涉现象
D.激光能像无线电波那样被调制用来传递信息
(2)如图所示,一平行光束照射到平行玻璃砖的上表面,经折射后从下表面射出,射出的光线______(“平行”或“不平行”).如果调整平行光的入射方向,光线______(“能”或“不能”)在下表面发生全反射.
(3)湖面上有两片树叶A、B相距18m,一列水波正在湖面上从A向B传播,树叶每分钟完成20次全振动,A叶处于波峰时,B叶正在波谷,两树叶间还有一个波峰.求水波的波速.
正确答案
(1)A:因为速度图象是正弦(余弦)函数,而动能是速度的平方,也就是正弦(余弦函数)的平方,其周期变为原来的一半,故A错误.
B:由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量大于于静止时的质量,故B错误.
C:只要是波就能发生干涉和衍射现象,故C正确.
D:计算机技术传递的是2进制数:0,1;可用激光的明灭来表示0,1;故可用来传递信息,故D正确.
故选:CD
(2)根据折射定律做出光路图如图:
因为上下两个表面平行,故在两个面上折射时第一次折射的折射角是第二次折射的入射角,根据折射定律,第一次的入射角等于第二次的折射角,故射出光线应平行.
根据光路是可逆的,因为两界面平行,故能射入就能射出.即:如果调整平行光的入射方向,光线不能在下表面发生全反射.
(3)树叶每分钟完成20次全振动,周期T==3s
A叶处于波峰时,B叶正在波谷,两树叶间还有一个波峰,故AB两点相距1.5个波长,即:1.5λ=18m,得:λ=12m
由:v=得:
v==4m/s
故答案为:(1)CD;(2)平行;不能;(3)4m/s
一般认为激光器发出的是频率为“v”的单色光,实际上它的频率并不是真正单一的,激光频率v是它的中心频率,它所包含的频率范围是△v(也称频率宽度).让单色光照射到薄膜表面,一部分光从前表面反射回来(这部分光称为甲光),其余的进入薄膜内部,其中的一部分从薄膜后表面反射回来,并从前表面射出(这部分光称为乙光),甲、乙两部分光叠加而发生干涉,称为薄膜干涉.乙光与甲光相比,要多在薄膜中传播一小段时间△t,理论和实践都证明,能观察到明显的干涉现象的条件是:△t的最大值△tmax与△v的乘积近似等于1,即满足:△tmax•△v≈1,才会观察到明显的稳定的干涉现象,已知某红宝石激光器发出激光频率v=4.32×1014Hz,它的频率宽度△v=8.0×199Hz,让这束单色光由空气斜射到折射率为n=的液膜表面,射入时与液膜表面成45°角,如图所示.
(1)求从O点射入薄膜中的光线的传播方向及传播速度.
(2)估算在图中的情景下,能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚度dm.
正确答案
(1)由折射率n=①
得射入薄膜中的光的速率:v=2.12×108m/s②
(2)由光的折射定律得=
③
设乙光在薄膜中传播时间的最大值为△tm,对应的最大厚度dm,则
=v△tm④
根据题中所给条件得:△t•△ν=1⑤
由②③④⑤式得:dm=1.15×10-2m
答:
(1)从O点射入薄膜中的光的传播速率为2.12×108m/s.
(2)在如图所示的情景下,能观察到明显稳定干涉现象的液膜的最大厚宽dm为1.15×10-2m.
(6分)左图为在暗室中观察肥皂薄膜干涉的实验装置,灯芯上洒有食盐的酒精灯发出黄色火焰,在图示的情况下,从肥皂薄膜的 (选填“右面”或“左面”)观察时,可看到黄黑相间的 (选填“水平”、“竖直”或“倾斜”)干涉条纹。当用白光照射肥皂薄膜时,可观察到 (选填“黑白”或“彩色”)的干涉条纹。
正确答案
右面 水平 彩色
略
下列说法正确的是
正确答案
CD
本题考查光的性质。白光经光密三棱镜色散时,紫光的偏折最大,A错;增透膜是利用薄膜干涉原理,B错;水面上油膜呈彩色是薄膜干涉,C正确;偏振的横波的特性,D正确。难度较易。
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