2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册 4.5用双缝干涉实验测定光的波长 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册
4.5用双缝干涉实验测定光的波长
跟踪训练（解析版）
1．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（　　）
A．相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等
B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大
D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
2．如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（　　）
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换
D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片
3．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（　　）
A．单缝的作用是获得一个线光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相反的相干光源
C．频率相同、相位差恒定的两列单色光能够产生干涉现象
D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽
4．某同学利用如图所示的装置来测量某种单色光的波长。接通电源，规范操作后，在目镜中观察到清晰的干涉条纹。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹数量，该同学可（____）
A．将透镜向单缝靠近
B．使用间距更大的双缝
C．将单缝向靠近双缝方向移动
D．将毛玻璃向远离双缝的方向移动
（2）测量中，分划板中心刻线对齐某一条亮纹的中心时，游标卡尺的游尺位置如图所示，则读数为_________cm。
（3）该同学已测出图中装置中单缝、双缝、毛玻璃、目镜之间的距离分别为L1、L2、L3，又测出她记录的第1条亮条纹中心到第6条亮条纹中心的距离为△x，若双缝间距为d，则计算该单色光波长的表达式为_______（用题中所给字母表示）。
（4）只将单色红光源换成单色蓝光源，从目镜中观察到的条纹数量会_______（填“增加”、“减少”或“不变”）。
5．如图所示是用双缝干涉测量光的波长的实验装置示意图，图中①是光源、②是滤光片、③是单缝、④是双缝、⑤是光屏。
（1）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数如图甲所示，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第8条亮条纹，读出手轮的读数如图乙所示，则相邻两亮条纹的间距是______mm（结果保留三位有效数字）；
（2）在（1）前提下，如果已经量得双缝的间距是0.30mm，双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是______m（结果保留三位有效数字）。
6．某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时（如图甲中的A），游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时（如图丙中的B），游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距d=0.5mm，双缝到屏的距离l=1m，则：
（1）图乙中游标卡尺的示数为______cm；
（2）图丁中游标卡尺的示数为______cm；
（3）所测光波的波长为______m（保留两位有效数字）。
7．如图是双缝干涉测光的波长的实验装置示意图．某次实验选用的双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L，接通电源使光源正常工作。
（1）为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是_______；
（2）某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图甲中的数字是该同学给各亮纹的编号，此时游标尺上的读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，此时游标尺上的读数为．请根据上述测量结果，写出这种色光波长的表达式________；（用题中给出的字母表示）
（3）干涉实验能够把一些数量级非常小、不便于观测的量（波长），放大为便于观测的量（条纹间距）。通过干涉现象还可以观测到一些物理量的微小变化（比如双缝间距d的微小变化），干涉仪就是这类仪器．基于干涉理论的激光干涉仪LIGO于2015年首次观测到引力波的存在，其观测到引力波所引起的尺度上的变化（相当于原子核直径的千分之一），进一步证实了爱因斯坦相对论理论的正确性．请举例写出2～3个利用将微小量放大的方法进行的实验_______。
8．利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别如图所示，则相邻两条纹间距_____；
（2）波长的表达式_______（用、L、d表示），该单色光的波长_____；
（3）若改用频率较低的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”、“不变”或“变小”）。
9．如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③单缝、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。
（1）对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取___________双缝④到光屏⑥的距离L或___________双缝间距d的方法。（填“增大”或“减小”）
（2）转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对准第1条亮纹中心，对应的示数如图乙所示，则x1=___________mm；继续转动手轮，使分划板的中心刻线对准第5条亮纹中心，对应的示数x2=7.872mm；所以本次测量的条纹间距△x=___________mm（取四位有效数字）。
（3）如果已经测得双缝的间距d=0.30m、双缝和光屏之间的距离L=900mm，则待测光的波长λ=___________m。（取三位有效数字）
10．某同学利用图示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）关于本实验下列说法正确的是___________。
A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致
B．若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动
C．使用间距更小的双缝会使条纹间距变小
（2）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则A位置对应的读数为___________。已知B位置对应的读数为则相邻条纹中心的间距为___________，所测单色光的波长为___________。
（3）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行如图3所示，在这种情况想测量相邻条纹间距时，测量值___________实际值。（填“大于”“小于”或“等于”）
11．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
（1）从左到右依次放置：①光源、②红色滤光片、③_________、④双缝、⑤遮光筒、
⑥光屏
（2）下列说法正确的是___________。
A．减小双缝之间的距离，可以减小相邻暗条纹间的距离
B．增大双缝到光屏之间的距离，可以减小相邻暗条纹间的距离
C．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长
D．假若需测量绿色光的波长，则需在②位置安装绿色滤光片
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距?x时，最终波长测量值___________实际值（填“大于”、“小于”或“等于”）。
12．现用如图所示双缝干涉实验装置来测量红光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互_____放置（选填“垂直”或“平行”）
（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为______。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测红光的波长_____（保留三位有效数字）。
（3）若仅将滤光片更换为蓝色滤光片，其他装置不变，第一条亮条纹到第六条亮条纹之间的间距_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
13．（1）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，李华同学在图甲的1、2两个位分别放置狭缝1和狭缝2，他在安装狭缝时应依次选用乙图中的___________（填“A和B”或“B和A”）
（2）李华在调节装置获得清晰干涉条纹的操作正确的是（_______）
A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头
B．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整
C．测量某亮条纹间距时，目镜分划板中心刻度线应与亮条纹边缘对齐
（3）实验中，李华调节分划板的中心刻度线位置，使其对准某一条亮条纹，记下读数，转动手轮使分划线向右移动到另一条亮条纹的位置，如图丙所示，记下读数___________，算出两次读数之差。已知双缝间距为，双缝到屏距离为，对应光波的波长在区间范围内，该光的波长入___________。
14．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以清晰地观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想使目镜中观察到的条纹的宽度增大，则应该___________（填选项前的字母）：
A．将白炽灯向靠近双缝的方向移动
B．将滤光片向远离双缝的方向移动
C．将双缝向远离毛玻璃屏的方向移动
D．将目镜向靠近毛玻璃屏的方向移动
（2）下列现象中能够观察到的有___________（填选项前的字母）：
A．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变窄
B．去掉滤光片后，干涉现象消失
C．换一个缝宽较大的单缝片，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹间距变窄
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.400mm，测得屏与双缝间的距离为1.60m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为8.56mm，则所测单色光的波长为___________m。（结果保留3位有效数字）
参考答案
1．A
【详解】
AB．因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距
其中d为双缝间的距离，l为双缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相等，故A正确，B错误；
C．由公式
可知l减小，屏上条纹间距减小，故C错误；
D．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹宽度减小。由公式
得
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间，、与都不变，则不变，故A错误；
B．仅将单缝远离双缝移动少许，、与都不变，则不变，故B错误；
C．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，故C错误；
D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，减小，与都不变，则减小，故D正确。
故选D。
3．AC
【详解】
AB．双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，故A正确，B错误；
C．频率相同、相位差恒定的两列光可以发生干涉现象，故C正确；
D．由
可得
频率越高，波长越短，条纹间距越窄，故D错误。
故选AC。
4．B
1.07
增加
【详解】
（1）[1]
A．透镜出射的光线为平行光，则移动透镜对实验结果无影响，故A错误；
B．根据双缝干涉间距公式
增大双缝间距，则减小，则条纹数量增多，故B正确；
C．将单缝向双缝靠近，不影响间距，故C错误；
D．将屏远离双缝，则L增大，双缝干涉间距公式可知，增大，则条纹数量减少，故D错误。
故选B。
（2）[2]游标卡尺的精度为0.1mm，读数为
（3）[3]由题意可知
所以波长可解
（4）[4]换成蓝光后，频率增大，波长变小，则条纹间距变小，条纹数量增加。
5．2.07
6.90×10－7
【详解】
（1）[1]题图甲中手轮的固定刻度读数为0mm，可动刻度读数为0.01×4.5mm=0.045mm，所以最终读数x1=0.045mm.
题图乙中手轮的固定刻度读数为14.5mm，可动刻度读数为0.01×3.5mm=0.035mm，则x2=14.535mm.
相邻两亮条纹的间距
Δx=mm=2.07mm
（2）[2]根据
Δx=λ
知待测光的波长
λ=m=6.90×10－7m.
6．1.250
1.775
6.6×10－7
【详解】
（1）[1]
游标卡尺的示数为
（2）[2]
游标卡尺的示数
（3）[3]根据
根据
解得
7．单缝
油膜法测分子直径；卡文迪许扭称实验测；库仑扭称实验；微小形变的观察及测量等。
【详解】
（1）[1]M处的实验器材是单缝；
（2）[2]条纹间距
根据
可得
（3）[3]运用微小量放大的方法进行的实验还有：油膜法测分子直径；卡文迪许扭称实验；库仑扭称实验；微小形变的观察及测量等；
8．0.75
600
变大
【详解】
（1）[1]A位置游标卡尺的读数为
B位置游标卡尺的读数为
相邻亮条纹的间距为
（2）[2]根据
知，波长的表达式
[3]波长为
（3）[4]若改用频率较低的单色光照射，则其波长变长，根据
知干涉条纹的间距变大。
9．增大
减小
2.191（2.190~2.192均正确）
1.420
4.73×10-7
【详解】
（1）[1][2]根据
可知增大L或减小双缝间距d均可使Δx增大
（2）[3]由题图乙知
[4]根据
解得
10．A
11.1
0.75
600
大于
【详解】
（1）[1]A．该实验中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致，故A正确；
B．若增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度将减小，根据相邻亮条纹间的距离为
可知，可以减小L或者增大d，所以应将屏向靠近双缝方向移动，故B错误；
C．根据相邻亮条纹间的距离为
可知，使用间距更小的双缝，即d减小，会使条纹间距变大，故C错误；
故选A。
（2）[2]该游标卡尺的最小分度为0.1mm，则在A位置时游标卡尺读数为
[3]已知B位置对应的读数为，由图2知若A位置处为第1条暗纹，则B位置处为第7条暗纹，可得则相邻条纹中心的间距为
[4]由
可得所测单色光的波长为
（3）[5]若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，在这种情况测量相邻条纹间距时，将导致测量值大于实际值，由
可知，的测量值也将大于实际值。
11．单缝
CD
大于
【详解】
（1）[1]从左到右依次放置：①光源、②红色滤光片、③单缝、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏；
（2）[2]A．根据
可知，减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离，选项A错误；
B．根据
可知，增大双缝到光屏之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离，选项B错误；
C．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则条纹间距为
根据
可知，该红光的波长
选项C正确；
D．假若需测量绿色光的波长，则需在②位置安装绿色滤光片，选项D正确。
故选CD。
（3）[3]如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距?x时，条纹间距?x的测量值偏大，根据
可知，最终波长测量值大于实际值。
12．平行
15.02
693
变小
【详解】
(1)[1]只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹。
(2)[2]读数为
[3]由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为，第6条亮纹中心对齐，测量头的读数，所以
根据
解得
(3)[4]更换为蓝色滤光片，波长变小，由
可知，间距变小。
13．A和B
AB
（均得分）
【详解】
(1)[1]先安装单缝A，是为了让光源相当于从一个位置发出，再安装双缝B，光通过双缝发生干涉现象，故选A和B；
(2)[2]A．根据实验操作步骤可知，安装器材的过程中，先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上单缝、双缝、测量头，故A正确；
B．观察到条纹比较模糊，可能是单缝与双缝不平行，可以调节拨杆进行调整，故B正确；
C．测量某亮条纹间距时，目镜分划板中心刻度线应与亮条纹中心重合，故C错误；
故选AB；
(3)[3]游标卡尺的精确度为0.02mm，主尺读数为16mm，游标尺的第十四个刻度与主尺对齐，则读数
[4]由
可得该光的波长
14．C
D
7.13×10-7
【详解】
（1）[1]根据
若想增加条纹宽度，可以增加屏到双缝的距离L，可以减小双缝间的距离d，也可以增加波长。
故选C。
（2）[2]AD．根据
将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变大，干涉条纹间距变宽；换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹间距变窄，A错误，D正确；
B．去掉滤光片后，将出现彩色干涉条纹，B错误；
C．换一个缝宽较大的单缝片，干涉条纹间距不变，C错误。
故选D。
（3）由于第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为8.56mm，可知
根据
可得