4.4实验：用双缝干涉测量光的波长同步练习（word版含答案）

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长
一、单选题
1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，小张同学应如何调节（）
A．仅顺时针旋转单缝
B．仅顺时针旋转双缝
C．仅逆时针旋转测量头
D．仅逆时针旋转整个遮光筒
2．如图所示，某同学对双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象，下述现象中能够观察到的是（　　）
A．将滤光片由红色的换成蓝色的，干涉条纹间距变宽
B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
D．去掉滤光片后，干涉现象消失
3．在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏的距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹(　　)
A．h＝1cm，d＝0.1mm，l＝1m
B．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝10cm
C．h＝1mm，d＝10cm，l＝1m
D．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝1m
4．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹。若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示。对于这两次实验，下列说法中正确的是（　　）
A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高
B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大
C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大
D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大
5．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（　　）
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
6．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
7．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象，在不调整实验装置的情况下，仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则（　　）
A．空气中毛玻璃上显示的条纹数目多
B．介质中毛玻璃上显示的条纹数目多
C．空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多
D．条纹数目多少无法确定
8．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。以下改动可能会实现这个效果的是（　　）
A．仅将滤光片向右移动靠近单缝 B．仅将单缝与双缝的位置互换
C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 D．仅将单缝向左移动少许
9．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。下列说法中正确的是（　　）
A．实验装置中的①②③元件分别为单缝、滤光片、双缝
B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
10．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，其中①是光源，现分别用a、b两束单色光进行实验，在不调整实验装置的情况下，分别得如图乙、丙所示的干涉图样：乙图是a光照射的图样，丙图是b光照射的图样。则（　　）
A．光学元件②是单缝、③是双缝片、④是滤光片
B．a光波长小于b光的波长
C．在水中a光传播的速度较大
D．若用a光照射某金属时打不出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子
11．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。M、N、P三个光学元件依次为（　　）
A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片
12．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线（　　）
A．与亮条纹的边缘对齐 B．与暗条纹的边缘对齐
C．与亮条纹的中心位置对齐 D．与暗条纹的中心位置对齐
13．某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是（　　）
A．单缝S太窄 B．单缝S太宽
C．S到和距离不相等 D．阳光不能作为光源
14．如图所示，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有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的（　　）
A．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏
B．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏
C．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏
D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏
15．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，现将折射率为的透明薄膜遮住上方的条缝，则屏上可以观察到（　　）
A．干涉条纹向上移动，条纹宽度不变 B．干涉条纹向下移动，条纹宽度变窄
C．干涉条纹向上移动，条纹宽度变宽 D．干涉条纹不移动，条纹宽度不变
非实验题
16．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第a时，手轮的读数x1＝1.002mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2＝_______mm；
（2）若已知双缝间距d＝2.0×10﹣4m，双缝到屏的距离l＝1.0m，则待测光的波长为_______m（结果保留三位有效数字）。
17．如图所示，在双缝干涉测波长的实验中，已知两缝间的距离为0.3 mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2 m远的光屏上，将测量头的分划板中心刻线与O处亮条纹的中心对齐，并将其定义为第0条亮条纹，测得第1条亮纹到第10条亮纹中心间的距离为22.78 mm，则该单色光的波长为λ=___________m，双缝到第10条亮纹中心的光程差为s=___________m，若换用频率更大的单色光照射双缝，则其形成的干涉条纹的间距将___________（选填“变小”“不变”或“变大”）。（计算结果均保留两位有效数字）
18．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
（1）将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C，______，______，______A；
（2）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上
③用米尺测量双缝到屏的距离
④用测微目镜（其读数方法同螺旋测微器）测量数条明纹间的距离
在操作步骤②时，还应注意______和______，为了增加屏上相邻明纹（暗纹）间的距离，可采取______或______的方法；
（3）将测微目镜的分划板中心刻线与某条明纹中心对齐，将该明纹定为第1条明纹，此时手轮上的示数如图所示，然后同方向转动测微目镜，使分划板中心刻线与第6条明纹中心对齐，记下此时图中手轮上的示数为______mm，求得相邻明纹的间距为______mm；
（4）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式______，可以求得所测红光波长为______nm。
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参考答案
1．C
【分析】
考查“用双缝干涉测量光的波长”实验注意事项。
【详解】
亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。
故选C。
2．C
【详解】
ABC．根据双缝干涉条纹间距的关系式，有
红光的波长大于蓝光波长，则条纹间距变窄，将单缝向双缝移动一小段距离后，不影响条纹间距，换一个两缝之间距离较大的双缝，则干涉条纹间距变窄。故AB错误；C正确；
D．去掉滤光片后，干涉现象没有消失，屏上显示的彩色干涉图样。故D错误。
故C正确。
3．D
【详解】
在双缝干涉实验中，要得到清晰的干涉条纹，由可知，必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小，双缝到屏的距离足够大。
故选D。
4．B
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则可能是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；
D．光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误。
故选B。
5．B
【详解】
试题分析：通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误．
考点：本题主要考查了对双缝干涉实验的理解问题，属于中档偏低题．
6．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。
7．B
【详解】
把该装置放在另一种透明介质里，则光的波长变短，则根据
可知，条纹间距变小，则介质中毛玻璃上显示的条纹数目多。
故选B。
8．C
【详解】
A．滤光片的作用是得到相干光源，靠近单缝和远离单缝不影响干涉，故A错误；
B．将单缝和双缝互换，失去产生干涉的条件，即没有相干光源，像屏上没有清晰的条纹，故B错误；
C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片，滤光片射向双缝等的光的波长λλ减小，根据
可知，条纹间距减小，故C正确；
D．仅将单缝向左移动少许，根据条纹间隔公式
知不会改变条纹间距，故D错误。
故选C。
9．B
【详解】
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，A错误；
B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐，B正确；
C．由
可知，干涉条纹间距只与双缝间距d、双缝到屏距离L有关，与单缝、双缝间距无必然关系，C错误；
D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，偏小，波长测量值偏小，D错误。
故选B。
10．C
【详解】
A．②是滤光片，③是单缝，④是双缝，则选项A错误；
B．由图样可知a光波长大于b光的波长，选项B错误；
C．a在水中的折射率较小，在水中的传播速度较大，选项C正确；
D．a的频率小于b光的频率，则a光不能发生光电效应时，b光可能发生光电效应，选项D错误。
故选C。
11．A
【详解】
双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成一个线光源，然后通过双缝形成相干光，在光屏上形成干涉条纹。故合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．C
【详解】
在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心位置对齐，这是因为条纹的边缘轮廓不清晰，如果对准边缘测量误差较大，而亮条纹比暗条纹更好观测，C正确，ABD错误。
故选C。
13．B
【详解】
双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，得不到线光源。
故选B。
14．B
【详解】
为了获取单色的线光源，光源后面是滤光片、单缝，然后通过双缝在光屏上产生干涉图样，则后面是双缝、遮光筒和光屏。故B正确，ACD错误。
故选B。
15．A
【详解】
在遮住上方缝前，干涉条纹的中央明纹到两缝的光程相等，当透明薄膜遮住上方的一条缝后，等效为通过上方缝的光的光程变大，中央明纹只有向上移动，才能使中央明纹到两缝的光程仍相等，由可知，条纹宽度不变。
故选A。
16．9.762
【详解】
先读固定刻度为9.5mm，再读可动刻度，然后两者相加为
条纹间距
根据双缝干涉公式
得
17．6.3×10-7 6.3×10-6 变小
【详解】
由
Δx=λ
可得
λ=Δx
其中
代入数据计算可得
λ=6.3×10-7 m
双缝到第10条亮纹中心的光程差为
s=10λ
即
s=6.3×10-6 m
若换用频率更大的单色光照射时，其波长变短，则由
Δx=λ
可知，干涉条纹的间距将变小。
18．E D B 单缝和双缝间距 单缝与双缝相互平行 减小双缝间距离 增大双缝到屏的距离 13.810 2.290 654
【详解】
（1）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，即E、D、B。
（2）在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间距5cm～10cm，使单缝与双缝相互平行，使一个线光源变为频率相等的两个线光源。
根据知为增加相邻亮纹间的距离，可采取减小双缝间距离，或增大双缝到屏的距离。
（3）螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为31.0×0.01mm，两者相加为
L2=13.5mm+31.0×0.01mm=13.810mm
图2的读数为：2.360mm，所以
（4）根据可得
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