高中 | 光的干涉 题目答案及解析

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选修3-4

第十三章 光

13.3 光的干涉

光的干涉

某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示,单缝$S_{0}$、屏上的$P_{0}$点位于双缝$S_{1}$$S_{2}$的中垂线上,当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时,屏上的干涉条纹间距分别为∆$x_{1}$与∆$x_{2.}$,当介质为矿泉水时,屏上$P$点处是$P_{0}$上方的第$4$条亮条纹(不包括$P_{0}$点处的亮条纹)的中心。已知入射光在真空中的波长为$\lambda$,真空中的光速为$c$,则$(\qquad)$

["

$\\Delta x_{2}$大于$\\Delta x_{1}$

","

该矿泉水的折射率为$\\dfrac{\\Delta x_{2}}{\\Delta x_{1}}$

","

当介质为矿泉水时,来自$S_{1}$$S_{2}$的光传播到$P$点处的时间差为$\\dfrac{3\\lambda}{c}$

","

仅将$S_{0}$水平向左移动的过程中,$P$点仍能观察到亮条纹

"]
[["D"]]

$\rm A$.根据杨氏双缝干涉相邻条纹间距的公式有$\Delta x=\dfrac{L}{d}\lambda$,当双缝与屏之间的介质为矿泉水时,波长会变小,而双缝间距$d$与双缝与屏之间的距离$L$相同,所以∆$x_{2}$小于∆$x_{1}$,故$\rm A$错误;

$\rm B$.设光在真空中的波长为$\lambda$、在介质中的波长为$\lambda'$,依题意有$\Delta x_{1}=\dfrac{L}{d}\lambda$$\Delta x_{2}=\dfrac{L}{d}\lambda'$$\lambda'=\dfrac{\lambda}{n}$,则可知$\dfrac{\Delta x_{1}}{\Delta x_{2}}=n$,故$\rm B$错误;

$\rm C$$P$点处是$P_{0}$上方的第$4$条亮条纹的中心,则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的$4$倍,则来自$S_{1}$$S_{2}$的光传播到$P$点处的时间差为$t=\dfrac{4\lambda'}{\dfrac{c}{n}}=\dfrac{4\dfrac{\lambda}{n}}{\dfrac{c}{n}}=\dfrac{4\lambda}{c}$,故$\rm C$错误;

$\rm D$.将$S_{0}$水平向左移动的过程中,$P$点与双缝光程差不会改变,据题仍是光在介质中波长的四倍,所以仍能观察到亮条纹,故$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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