4.4实验:用双缝干涉测量光的波长同步练习能力提升--2021_2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修一
练习
一、单选题,共10小题
1.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
2.一束单色平行光通过双缝后,在屏上得到干涉条纹,下列说法正确的是( )
A.相邻两条亮纹间距比相邻两条暗纹间距大
B.用红光做实验比用紫光做实验时,得到的亮条纹或暗条纹间的间距小
C.用白光做此实验不能形成条纹
D.用白光做此实验,屏上出现彩色条纹
3.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
4.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
5.下列说法中正确的是( )
A.托马斯 杨通过光的单缝衍射实验,证明了光是一种波
B.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
C.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽
D.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在,后来由他又用实验证实电磁波的存在
6.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
7.在光的双缝干涉实验中,能减小干涉条纹间距的做法是( )
A.改用频率更小的光波 B.改用波长更长的光波
C.减小双缝间距 D.减小双缝与光屏间距
8.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
9.如图所示为一双缝干涉实验的装置图,其中光源为白炽灯泡,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清晰的干涉条纹。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.若取下滤光片,光屏上将出现彩色的干涉条纹
B.将单缝向右平移一小段距离,光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小
C.将双缝间的距离增大,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大
D.将红色滤光片换成绿色滤光片,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大
10.下列说法正确的是( )
A.在用单摆测定重力加速度实验中,误将30次全振动记成了31次,则所测加速度偏小
B.在用双缝干涉测量光的波长实验中,仅将红色滤光片换成蓝色滤光片,光屏上观察到的干涉条纹间距变小
C.在测定玻璃的折射率实验中,必须选用两面平行的玻璃砖
D.用油膜法测分子直径时,若撒的痱子粉过多,所测分子直径偏小
二、多选题,共5小题
11.利用图中装置研究双缝干涉现象时,下列说法正确的是( )
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.将滤光片由蓝色换成红色,干涉条纹间距变宽
C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽
D.增大双缝之间的距离,干涉条纹间距变窄
12.英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题,第一次在实验室观察到了光的干涉现象.图为实验装置简图,M为竖直线状光源,N和O均为有狭缝的遮光屏,P为像屏.现有四种刻有不同狭缝的遮光屏,实验时正确的选择是( )
A.N应选用遮光屏1
B.N应选用遮光屏3
C.O应选用遮光屏2
D.O应选用遮光屏4
13.用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出绿暗相间的条纹,相邻两条绿条纹中心间的距离为Δx。下列说法正确的是( )
A.如果增大单缝到双缝之间的距离,Δx将增大
B.如果增大双缝之间的距离,Δx将增大
C.如果增大双缝到光屏的距离,Δx将增大
D.如果换成红光做实验,实验装置不变,Δx将增大
14.分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx1和Δx2,则( )
A.Δx1<Δx2
B.Δx1>Δx2
C.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则Δx1增大
D.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则Δx1不变
15.下列说法中正确的是
A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图,其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B.图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图,当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb'面射出
C.图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图,反映出光具有波动性
D.图戊中的M、N是偏振片,P是光屏.当M固定不动缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将会发生变化,此现象表明光波是横波
三、填空题,共3小题
16.光的干涉实验最早是英国物理学家______在1801年成功完成的,杨氏实验有力地证明了光是一种______。
17.图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是___________。(单选)
A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是___________ (单选)
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
18.如图所示,在双缝干涉中,若用λ1=5.0×10﹣7m的光照射,屏上O为中央亮条纹,屏上A为第二级亮条纹所在处,若换用λ2=4.0×10﹣7m的光照射时,屏上A处是_____纹,是第_____级。
四、解答题,共2小题
19.如果在双缝干涉实验的遮光筒内充满某种透明介质(折射率为n),保持入射光源、双缝间距、双缝到屏的距离都不变,则屏上相邻两明(暗)条纹的间距变为原来在空气中测量的多少。
20.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,为单色光源,为一平面镜。发出的光直接照在光屏上,同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的,这样就形成了两个一样的相干光源。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光的波长为。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离的表达式。
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.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。
2.D
【详解】
干涉条纹的明纹和暗纹宽度是相等的,A错误;条纹间距与波长成正比,所以用红光做实验比用紫光做实验时,得到的明条纹或暗条纹间的间距大,B错误;用白光做此实验,屏上出现彩色干涉条纹,C错误,D正确.
3.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。
4.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。
5.C
【详解】
A.托马斯 杨通过光的双缝干涉实验,证明了光是一种波,故A错误;
B.在太阳光照射下,水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象,故B错误;
C.由公式可知,由于绿光的波长比红光短,而干涉条纹的间距与波长成正比,知仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽,故C正确;
D.麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在,后来由赫兹又用实验证实电磁波的存在,故D错误。
故选C。
6.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。
7.D
【详解】
根据
可知,减小干涉条纹间距的方法是减小l和λ,或者增加d;
A.频率小的光波波长大,则条纹间距变大,A不符合题意;
B.改用波长更长的光波会增加条纹间距,B不符合题意;
C.减小双缝间距d会增加条纹间距,C不符合题意;
D.减小双缝与光屏间距l可减小条纹间距,D符合题意。
故选D。
8.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。
9.A
【详解】
A.取下滤光片,不同的色光干涉,在光屏上将出现彩色的干涉条纹,故A正确;
B.若单缝向右平移一小段距离,由于双缝到光屏的距离不变,则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变,故B错误;
C.根据
知将双缝的距离d增大,则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小,故C错误;
D.根据
知红色滤光片换成绿色滤光片,光的波长变小,则光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小,故D错误。
故选A。
10.B
【详解】
A.误将30次全振动记成了31次,所得的周期偏小,由
得
可得则所测加速度偏大,故A错误;
B.蓝光的波长比红光小,由
可得光屏上观察到的干涉条纹间距变小,故B正确;
C.在测定折射率时,玻璃砖上下表面不一定要平行,故C错误;
D.实验过程中,若撒的痱子粉过多,则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小,由
可知,实验测量的油酸分子的直径偏大,故D错误。
故选B。
11.ABD
【详解】
由条纹间距公式(d指双缝间距离,l是双缝到屏的距离),可知:
A.将屏移近双缝,l减小,Δx变小,即干涉条纹间距变窄,选项A正确;
B.将滤光片由蓝色换成红色,λ变大,Δx变大,即干涉条纹间距变宽,选项B正确;
C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距不变,选项C错误;
D.增大双缝之间的距离,d变大,Δx变小,即干涉条纹间距变窄,选项D正确;
故选ABD。
12.AC
【详解】
单缝衍射条纹宽度是中央亮纹最宽,双缝干涉的图线是明暗相间的条纹,条纹间距等宽,是双缝干涉.因此要先通过单缝后照到双缝上,形成相干光源,则N应选用遮光屏1,O应选用遮光屏2;故AC正确,BD错误;故选AC.
13.CD
【详解】
A.由Δx= λ知,Δx与单缝到双缝之间的距离无关,故A错误;
B.如果增大缝之间的距离d,Δx将减小,故B错误;
C.如果增大双缝到光屏的距离l,Δx将增大,故C正确;
D.如果换成红光做实验,实验装置不变,λ变长,Δx将增大,故D正确。
故选CD。
14.BC
【详解】
由Δx=λ可知相同,λ越大Δx越大;l、λ不变,d减小,Δx增大.
AB.因红光波长大于紫光,则Δx1>Δx2,选项A错误,B正确;
CD.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则Δx1增大,选项C正确,D错误;故选BC。
15.ACD
【详解】
A.根据折射率和光的传播速度之间的关系,可知,折射率越大,传播速度越小,从图中可以看出,b光线在水中偏折得厉害,即b的折射率大于a的折射率,则a在水中的传播速度大于b的传播速度.故A正确;
B.当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大,由于折射角小于入射角,不论入射角如何增大,玻璃砖中的光线不会消失,故肯定有光线从bb'面射出,故B错误;
C .图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图,体现光具有波动性,故C正确;
D.只有横波才能产生偏振现象,所以光的偏振现象表明光是一种横波,故D正确。
故选ACD。
16.托马斯·杨 波
【详解】
略
17.C D
【详解】
①[1]若粗调后看不到清晰的干涉条纹,看到的是模糊不清的条纹,则最可能的原因是单缝与双缝不平行;要使条纹变得清晰,值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。
故选C。
②[2]根据
可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l,减小双缝的间距d;
故选D。
18.暗 3
【详解】
[1][2]用λ1=5.0×10﹣7m的光照射,屏上O为中央亮条纹,屏上A为第二级亮条纹所在处,可知A到双缝的路程差
由
光程差是半波长的奇数倍,知屏上A处是暗纹,是第3级。
19.
【详解】
设光在空气中的波长为,在该透明介质中传播时,光的频率不变,波长和波速改变.介质中的光速和波长分别为
、
根据相邻亮(暗)条纹的间距公式可知,在介质中相邻两个亮(暗)条纹的间距为真空(空气)中的。
20.
【详解】
从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看做双缝干涉,所以SS′之间的距离为d,而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式,因为
d=2a
所以相邻两条亮纹(或暗纹)间距离
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