4.5用光的双缝干涉实验测定光的波长同步练习基础过关（Word版含答案）

第四章光及其应用第五节用光的双缝干涉实验测定光的波长同步练习基础过关--2021_2022学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修一
练习
一、单选题，共10小题
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．在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是（ ）
A．中央明条纹最宽
B．各种不同色光的暗条纹间距一样大
C．对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小
D．在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大
3．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
4．“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图甲所示，某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示。下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是（　　）
A．仅转动透镜 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 D．仅转动测量头
5．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
B．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
C．单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光2的干涉条纹间距较大
D．单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光1的干涉条纹间距较大
6．用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 (　　)
A．狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
7．如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹如图乙所示，屏上P、P1、P2处依次排列着明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。若遮光筒内装满水，其它条件不变，则光屏上（　　）
A．不再出现明暗相间的条纹 B．P处可能出现暗条纹
C．P1处一定为明条纹 D．明暗相间的条纹间距变小
8．1834年，洛埃利用单面镜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，同时发出的光通过平面镜反射在光屏上。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。则相邻两条亮条纹的中心间距是（　　）
A． B． C． D．
9．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
二、多选题，共3小题
10．某同学在做双缝干涉实验时，按图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于（　　）
A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
B．没有安装滤光片
C．单缝与双缝不平行
D．光源发出的光束太强
11．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹．关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．取下滤光片，光屏上将只见到白光
B．若光屏与双缝间距增大，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大
C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
D．测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为△x=a／(n+1)
E.若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
12．、两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏、两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，图甲是光照射时形成的干涉图样，图乙是光照射时形成的干涉图样。下列关于、两束单色光的说法正确的是（　　）
A．光的频率比光大
B．光比光易发生衍射现象
C．光比光的波长长
D．光在水中的传播速度较小
13．利用图中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是（　　）
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，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．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
三、填空题，共3小题
14．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______．
15．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．
16．如图所示为双缝干涉实验的原理图，光源S到缝、的距离相等，为、连线中垂线与光屏的交点。用波长为500nm的光实验时，光屏中央处呈现中央亮条纹（记为第0条亮条纹），P处呈现第2条亮条纹。当改用波长为400nm的光实验时，P处呈现第___________条__________（填“明条纹”或“暗条纹”）。为使P处呈现第2条亮条纹，可把光屏适当________（填“向左平移”或“向右平移”）。
四、实验题，共1小题
17．在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。（除螺旋测微器读数外，其他均保留三位有效数字）
(1)如图1所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是___________。
(2)将下表中的光学元件放在图1的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的 滤光片
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，各光学元件的排列顺序应为___________。（填写元件代号）
(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示，在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB=___________mm；则相邻两条纹间距△x=___________mm；
(4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为___________m。
(5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
五、解答题，共3小题
18．(1) 在双缝干涉实验中, 要减小相邻两条明条纹间的距离, 正确的做法是______
A．改用频率较大的光
B．改用在真空中波长较大的光
C．减小双缝到屏之间的距离
D．改用在同一介质中传播速度较小的光
E. 增强入射光强度
(2) 如图所示, 实线是某时刻的波形图像, 虚线是0.25 s后的波形图.
① 若波向左传播, 求它传播的可能距离;
② 若波向右传播, 求它的最大周期;
③ 若波速是68 m/s, 判断波的传播方向.
19．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。
(i)求相邻亮条纹的中心间距Δx
(ii)求红色光的波长入(结果保留3位有效数字)
(ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小
试卷第1页，共3页
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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．D
【详解】
A．双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式
知不同色光，波长不同，则条纹间距不同，故B错误；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式
知对于同种色光，光屏离双缝距离L越远明条纹的间距越大，故C错误；
D．根据
可知红光波长长，则条纹间距大，故D正确。
故选D。
【点睛】
解答此题要知道：双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度．根据双缝干涉条纹的间距公式比较条纹间距的大小。
3．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。
4．D
【详解】
亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需使单缝与双缝相互平行，转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行。
故选D。
5．C
【详解】
A．由图看出光在玻璃板上表面发生折射时，入射角相等，单色光1的折射角小于单色光2的折射角，根据折射定律
得知玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由
分析得知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，故A错误；
B．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由临界角公式
分析得知，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角，故B错误；
CD．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，结合频率大的光的折射率大可知单色光1的频率大于单色光2的频率，由
得知单色光1的波长小于单色光2的波长，单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，由
可知单色光1的干涉条纹间距较小，单色光2的干涉条纹间距较大，故C正确，D错误；
故选C。
6．A
【详解】
A．此实验是通过分光法获得干涉光源，所以A正确．
B．白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，选项B错误；
C．屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹，选项C错误．
D．相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，选项D错误．
故选A。
7．D
【详解】
设光在空气中的波长为，在水中传播时，光的频率不变，波长和波速改变，在水中光速和波长分别为
根据相邻条纹的间距公式
可知在介质中相邻两个明条纹的间距仅为真空中的，即条纹变密；条纹变密，仍然有明暗条纹，且随着明暗条纹间距的变化，P处一定出现明条纹，P1处不一定为明条纹。
故选D。
8．C
【详解】
根据平面镜成像原理，光源S发出来的光，经平面镜反射后，相当于从发来的光，因此两个相干光源之间的距离为2a，如图所示
根据
可得
故选C。
9．C
【详解】
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，A错误；
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确；
D．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，D错误。
故选C。
10．AC
【详解】
由题意可知，在光屏上却观察不到干涉图样，可能不满足频率相同的条件，也可能满足条件，但不能满足单缝与双缝平行，及中央轴线与遮光筒的轴线在同一条直线上，与是否安装滤光片，及光源的强弱无关，故AC正确，BD错误。
故选AC。
11．BCE
【分析】
根据双缝干涉条纹间距公式，结合色光波长、双缝间距以及双缝到光屏距离的变化，判断条纹中心间距的变化．
【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错误；
B．根据知，将光屏与双缝间距L增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故B正确；
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正确；
D．测出n条亮条纹间的距离a,则相邻两条亮条纹间距为，故D错误；
E．若将滤光片由红色换成绿色，光的波长减小，根据知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故E正确．
【点睛】
本题主要考查用双缝干涉测光的波长的实验的应用，较为简单．
12．CD
【详解】
C．根据双缝干涉条纹间距公式
可知，用同一双缝干涉装置进行实验，在距双缝恒定距离的屏、两束单色光，条纹间距越大的波长越长，则光比光的波长长，C正确；
A．根据
可知，光的频率比光小，A错误；
B．由于波长越长的波，越容易发生衍射现象，所以光比光易发生衍射现象，B错误；
D．由于频率小的波，在水中的折射率也小，根据
可知，折射率越大的波速越小，所以光在水中的传播速度较小，D正确。
故选CD。
13．ABD
【详解】
由条纹间距公式Δx=λ（d指双缝间的距离，l是双缝到屏的距离），可知
A．该选项中l减小，Δx变小，选项A正确；
B．该选项中λ变大，Δx变大，选项B正确；
C．该选项中，改变单缝和双缝之间的距离，对Δx无影响，选项C错误；
D．该选项中，d变大，Δx变小，选项D正确。
故选ABD。
14．5×1014
【详解】
[1]．当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到Q处的路程差是9×10-7m，则有：
由，解得：
15．光源 滤光片 毫米刻度尺
【详解】
[1][2]在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源和滤光片的中心均位于遮光筒的中心轴线上；
[3][4][5]并使单缝和双缝竖直并且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时（如图所示），将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3…条明纹，最终与明纹n中心对齐，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离
刻度尺量得双缝到屏的距离L，然后由
计算出发生干涉的光波波长。
16．3 暗条纹 向右平移
【详解】
[1][2]由波的干涉规律，P处呈现第2条亮条纹
当改用波长为的光实验时
可知P处呈现第3条暗条纹
[3]由条纹间距公式
可知
当改用波长为的光实验时，则有
因
所以应有
即光屏应向右平移。
17．甲 EDBA 5.880 1.19 1.1910-6 变小
【详解】
(1)[1]干涉图样是甲
(2)[2]由左至右，各光学元件的排列顺序应为EDBA
(3)[3]在B位置时螺旋测微器示数为
[4]在A位置时螺旋测微器示数为
相邻两条纹间距
(4)[5]根据
解得
(5)[6]根据
若改用频率较高的单色光照射，波长变小，得到的干涉条纹间距将变小。
18．)ACD
①若波向左传播,它传播的可能距离为: x = (4n + 3) m (n = 0,1,2,…)
②若波向右传播,最大周期 Tmax = 1 s
③波向右传播.
【详解】
(1)ACD
（1）由公式知，要减小相邻两条亮条纹之间的距离则应该减小双缝到屏的距离L，或者增大双缝之间的距离d，也可以减小入射光的波长，即增大频率f，故本题ACD选项正确
（2）由图知波长
①若波向左传播,它传播的可能距离为:
②若波向右传播,它传播的时间为:
所以
当n = 0时有最大周期
③ 若波速是68 m/s, 波在0.25 s传播的距离为:
则波向右传播.
综上所述本题答案是：ACD
若波向左传播,它传播的可能距离为:
②若波向右传播,最大周期
③波向右传播.
19．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ)；(ⅲ)变小
【详解】
(i)图乙手轮固定刻度读数2mm，可动刻度读数为
图乙手轮上的示数2.320mm；图丙手轮固定刻度读数为18.5mm，可动刻度读数为
图丙手轮上的示数18.870mm；所以有
(ii)依据双缝干涉条纹间距规律可得
代入数据解得
(ii)因为绿色光的波长比红色光的波长短，在其他条件不变的情况下，将红色光改成绿色光，由可知条纹间距将变小。答案第1页，共2页
答案第1页，共2页