选修3-4 13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-4 13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 225.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-24 03:24:40 | ||
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文档简介
选修3-4 13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后
A. 干涉条纹消失 B. 彩色条纹中的红色条纹消失
C. 中央条纹变成暗条纹 D. 中央条纹变成红色
2. 在“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线 与 后，不小心误将玻璃 砖向上稍平移了一点，如下图左所示，若其他操作正确，则测得的折射率将
A. 变大 B. 变小
C. 不变 D. 变大、变小均有可能
3. 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
4. 用单色光做双缝干涉实验时，下列论述正确的是
A. 相邻干涉条纹间的距离相等
B. 中间明条纹宽度是两边明条纹宽度的 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. 实验装置不变的条件下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
5. 在光的双缝干涉实验中，能增大条纹间距的做法是
A. 改用频率更高的光波 B. 改用波长更长的光波
C. 增大双缝间距 D. 减小双缝与光屏间距
6. 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中不正确的是
A. 将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B. 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变
C. 将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
D. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽
7. 【 海淀一模 】如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以
A. 将光屏移近双缝
B. 更换滤光片，改用波长更长的单色光
C. 增大双缝的间距
D. 将光源向双缝移动一小段距离
8. 双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 和 与单缝 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上 点距双缝 和 的距离相等， 点是距 点最近的第一条亮条纹。如果将人射光换成其他色光，则下列说法中正确的是
A. 若将入射光换成红光，则在 点将出现红光的亮条纹
B. 若将入射光换成紫光，则在 点不可能出现紫光的亮条纹
C. 若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹在 点的下方
D. 若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹在 点的上方
9. 如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝 从双缝 、 的中央对称位置处稍微向上移动，则
A. 不再产生干涉现象
B. 仍可产生干涉现象，且中央亮纹 的位置不变
C. 仍可产生干涉现象，且中央亮纹 的位置略向上移
D. 仍可产生干涉现象，且中央亮纹 的位置略向下移
10. 某次实验中，测得第一级明纹和第三级明纹相距 ，若双缝间距为 ，缝到屏的距离为 ，则光波的波长为
A. B. C. D.
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为 的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为 ，与光屏的距离为 ，则条纹间距 。随后小明撤去平面镜，在单缝下方 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上 （填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。
12. 如图，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 ， 确定入射光线，并让入射光线过圆心 ，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针 ，使 挡住 、 的像，连接 、 。图中 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称， 、 分别是入射光线、折射光线与圆的交点， 、 均垂直于法线并分别交法线于 、 点。设 的长度为 ， 的长度为 ， 的长度为 ， 的长度为 ，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，一定需要用刻度尺测量 （用上述所给物理量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为 。
13. 如图所示是某同学用插针法测量半圆形玻璃砖折射率的示意图，玻璃砖的轮廓线已被描绘在白纸上， 点为半圆的圆心。大头针 、 的连线与半圆的直径垂直，与圆弧的交点为 。
①该同学在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，无论怎样调整观察视线，都不能看到 将 遮挡住的现象，形成这一现象的原因是 ；
②当经过了合理的调整后，他在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，并插上大头针 ，看起来 、 、 在一条直线上，撤去玻璃砖后测得 与 、 连线的夹角为 ， 、 的连线与 、 连线的夹角为 ，则玻璃的折射率为 。
14. 在某次双缝干涉实验中，如图所示， 处是中央亮纹 往上数的第二条暗纹。已知从双缝 和 发出的两束相干光到 处的路程差是 ，则实验所使用的单色光源发出光的频率是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如图所示是双缝干涉实验装置，屏上 点到双缝 、 的距离相等。当用波长为 的单色光照射时， 是位于 上方的第二条亮纹位置，若换用波长为 的单色光做实验， 处是亮纹还是暗纹 在 、 之间共有几条暗纹
16. 用秒表、游标卡尺和一个小钢球粗略测量凹面镜（或凹透镜）的半径 ，已知小球的半径为 ，质量为 ，不考虑小球和镜面间的摩擦，重力加速度为 。
（1）还需要测定的物理量及其符号是
A.小球从某位置静止释放一个来回所需要的时间
B.小球在最低点附近静止释放， 个来回的总时间
（2）根据已知条件和测量所得物理量， 。
17. 激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。
（1）如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成 角斜向下的激光，在水平光屏上 点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖后，激光光斑移至水平光屏上的 点。测得玻璃砖厚度为 ，。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率 。
（2）为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为 的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为 的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出 条亮条纹之间的距离为 ，求该激光的波长。
答案
第一部分
1. D
【解析】当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故选项D正确，ABC错误。
2. C
【解析】在测定玻璃折射率时，若玻璃砖向上平移，通过做图，实线表示实际光路，虚线表示的是测定光路，可以看出，测定的折射角并没有变化，因此折射率不变。C项正确。
3. C
【解析】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 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。
4. A
5. B
【解析】双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离 ，频率越高的光波的波长越短，对应的条纹间距越小，故A错误；改用波长更长的光波，相邻两条明（暗）条纹间的距离会增大，故B正确；增大双缝间距，相邻两条明（暗）条纹间的距离会减小，故C错误；减小双缝与光屏间距，相邻两条明（暗）条纹间的距离会减小，故D错误。
6. D
7. B
8. A
9. D
10. B
【解析】根据公式 ， . ，，所以有 ，故选B.
第二部分
11. ；不能
【解析】题中，单缝在平面镜中的像与原来的单缝共同构成一组双缝（如图），
所以双缝间距为 ，故 。撤去平面镜后，只剩双缝和白炽灯，缺少单缝，无法形成干涉条纹。
12. 、 ；
【解析】设圆的半径为 ，根据几何知识得，入射角的正弦 ，
折射角的正弦 ，
根据折射定律得，玻璃砖的折射率 ，
所以需要用刻度尺测量 和 。
13. 沿 方向的光线在 处发生全反射（答出在 处发生全反射即可）；
【解析】①该同学在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，无论怎样调整观察视线，都不能看到 将 遮挡住的现象，这说明沿 方向的光线在 处发生了全反射，所以不能看到 将 遮挡住。②在光路图上作出法线，如图所示，折射率 等于入射角的正弦值比上出射角的正弦值，在计算的时候，要注意入射角为光线 与法线之间的夹角即为 ，折射角为 ，所以玻璃的折射率为：。
14.
【解析】由题意知：，即 ，所以 ，由 ，得 。
第三部分
15. 暗纹；两条
【解析】当用波长为 的单色光时 为 上方第二条亮纹，所以 到双缝 、 的路程差 。
改用 的单色光时，路程差 ，所以 处为暗纹。
从 到 ，路程差由零逐渐增大，必有路程差为 和 的两点，即 、 之间还有两条暗纹。
16. （1） B
【解析】小球在最低点附近静止释放时，小球的运动规律与单摆做简谐运动的规律相同，则根据 有 可得 。
则要测定凹面镜（或凹透镜）的半径 ，还需要测定小球在最低点附近静止释放，来回运动的周期 ，通过测量 个来回的总时间 ，求得周期 的方法测量误差较小，故选B。
（2）
【解析】最终的表达式为 。
17. （1）
【解析】由几何关系可知
解得
根据光的折射定律可得 。
（2）
【解析】 条亮条纹之间的距离为 ，则相邻亮条纹间距
根据 可知 。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后
A. 干涉条纹消失 B. 彩色条纹中的红色条纹消失
C. 中央条纹变成暗条纹 D. 中央条纹变成红色
2. 在“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线 与 后，不小心误将玻璃 砖向上稍平移了一点，如下图左所示，若其他操作正确，则测得的折射率将
A. 变大 B. 变小
C. 不变 D. 变大、变小均有可能
3. 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
4. 用单色光做双缝干涉实验时，下列论述正确的是
A. 相邻干涉条纹间的距离相等
B. 中间明条纹宽度是两边明条纹宽度的 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. 实验装置不变的条件下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
5. 在光的双缝干涉实验中，能增大条纹间距的做法是
A. 改用频率更高的光波 B. 改用波长更长的光波
C. 增大双缝间距 D. 减小双缝与光屏间距
6. 利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中不正确的是
A. 将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B. 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变
C. 将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
D. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽
7. 【 海淀一模 】如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以
A. 将光屏移近双缝
B. 更换滤光片，改用波长更长的单色光
C. 增大双缝的间距
D. 将光源向双缝移动一小段距离
8. 双缝干涉实验的装置如图所示，绿光通过单缝 后，投射到具有双缝的挡板上，双缝 和 与单缝 的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，屏上 点距双缝 和 的距离相等， 点是距 点最近的第一条亮条纹。如果将人射光换成其他色光，则下列说法中正确的是
A. 若将入射光换成红光，则在 点将出现红光的亮条纹
B. 若将入射光换成紫光，则在 点不可能出现紫光的亮条纹
C. 若将入射光换成红光，则红光的第一条亮条纹在 点的下方
D. 若将入射光换成紫光，则紫光的第一条亮条纹在 点的上方
9. 如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝 从双缝 、 的中央对称位置处稍微向上移动，则
A. 不再产生干涉现象
B. 仍可产生干涉现象，且中央亮纹 的位置不变
C. 仍可产生干涉现象，且中央亮纹 的位置略向上移
D. 仍可产生干涉现象，且中央亮纹 的位置略向下移
10. 某次实验中，测得第一级明纹和第三级明纹相距 ，若双缝间距为 ，缝到屏的距离为 ，则光波的波长为
A. B. C. D.
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为 的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝与镜面延长线的距离为 ，与光屏的距离为 ，则条纹间距 。随后小明撤去平面镜，在单缝下方 处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上 （填“能”或“不能”）观察到干涉条纹。
12. 如图，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 ， 确定入射光线，并让入射光线过圆心 ，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针 ，使 挡住 、 的像，连接 、 。图中 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称， 、 分别是入射光线、折射光线与圆的交点， 、 均垂直于法线并分别交法线于 、 点。设 的长度为 ， 的长度为 ， 的长度为 ， 的长度为 ，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，一定需要用刻度尺测量 （用上述所给物理量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为 。
13. 如图所示是某同学用插针法测量半圆形玻璃砖折射率的示意图，玻璃砖的轮廓线已被描绘在白纸上， 点为半圆的圆心。大头针 、 的连线与半圆的直径垂直，与圆弧的交点为 。
①该同学在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，无论怎样调整观察视线，都不能看到 将 遮挡住的现象，形成这一现象的原因是 ；
②当经过了合理的调整后，他在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，并插上大头针 ，看起来 、 、 在一条直线上，撤去玻璃砖后测得 与 、 连线的夹角为 ， 、 的连线与 、 连线的夹角为 ，则玻璃的折射率为 。
14. 在某次双缝干涉实验中，如图所示， 处是中央亮纹 往上数的第二条暗纹。已知从双缝 和 发出的两束相干光到 处的路程差是 ，则实验所使用的单色光源发出光的频率是 。
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 如图所示是双缝干涉实验装置，屏上 点到双缝 、 的距离相等。当用波长为 的单色光照射时， 是位于 上方的第二条亮纹位置，若换用波长为 的单色光做实验， 处是亮纹还是暗纹 在 、 之间共有几条暗纹
16. 用秒表、游标卡尺和一个小钢球粗略测量凹面镜（或凹透镜）的半径 ，已知小球的半径为 ，质量为 ，不考虑小球和镜面间的摩擦，重力加速度为 。
（1）还需要测定的物理量及其符号是
A.小球从某位置静止释放一个来回所需要的时间
B.小球在最低点附近静止释放， 个来回的总时间
（2）根据已知条件和测量所得物理量， 。
17. 激光已经深入到我们生活的各个方面。某物理小组利用激光束测量玻璃对激光的折射率和利用双缝干涉测量激光的波长。
（1）如图所示，在水平面上方适当位置固定激光光源，使其发射与水平面成 角斜向下的激光，在水平光屏上 点呈现一小光斑。放入一块平行于水平面的长方体玻璃砖后，激光光斑移至水平光屏上的 点。测得玻璃砖厚度为 ，。根据以上信息，求该玻璃砖的折射率 。
（2）为测量该激光的波长，将激光垂直射向间距为 的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为 的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出 条亮条纹之间的距离为 ，求该激光的波长。
答案
第一部分
1. D
【解析】当用白光做干涉实验时，频率相同的色光，相互叠加干涉，在光屏上形成彩色条纹，中央形成白色的亮条纹；当在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只有红光能通过单缝，然后通过双缝后相互叠加干涉，在光屏上形成红色干涉条纹，光屏中央为加强点，所以中央条纹变成红色亮条纹，故选项D正确，ABC错误。
2. C
【解析】在测定玻璃折射率时，若玻璃砖向上平移，通过做图，实线表示实际光路，虚线表示的是测定光路，可以看出，测定的折射角并没有变化，因此折射率不变。C项正确。
3. C
【解析】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 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。
4. A
5. B
【解析】双缝干涉中相邻两条明（暗）条纹间的距离 ，频率越高的光波的波长越短，对应的条纹间距越小，故A错误；改用波长更长的光波，相邻两条明（暗）条纹间的距离会增大，故B正确；增大双缝间距，相邻两条明（暗）条纹间的距离会减小，故C错误；减小双缝与光屏间距，相邻两条明（暗）条纹间的距离会减小，故D错误。
6. D
7. B
8. A
9. D
10. B
【解析】根据公式 ， . ，，所以有 ，故选B.
第二部分
11. ；不能
【解析】题中，单缝在平面镜中的像与原来的单缝共同构成一组双缝（如图），
所以双缝间距为 ，故 。撤去平面镜后，只剩双缝和白炽灯，缺少单缝，无法形成干涉条纹。
12. 、 ；
【解析】设圆的半径为 ，根据几何知识得，入射角的正弦 ，
折射角的正弦 ，
根据折射定律得，玻璃砖的折射率 ，
所以需要用刻度尺测量 和 。
13. 沿 方向的光线在 处发生全反射（答出在 处发生全反射即可）；
【解析】①该同学在圆弧一侧透过玻璃砖观察大头针 、 ，无论怎样调整观察视线，都不能看到 将 遮挡住的现象，这说明沿 方向的光线在 处发生了全反射，所以不能看到 将 遮挡住。②在光路图上作出法线，如图所示，折射率 等于入射角的正弦值比上出射角的正弦值，在计算的时候，要注意入射角为光线 与法线之间的夹角即为 ，折射角为 ，所以玻璃的折射率为：。
14.
【解析】由题意知：，即 ，所以 ，由 ，得 。
第三部分
15. 暗纹；两条
【解析】当用波长为 的单色光时 为 上方第二条亮纹，所以 到双缝 、 的路程差 。
改用 的单色光时，路程差 ，所以 处为暗纹。
从 到 ，路程差由零逐渐增大，必有路程差为 和 的两点，即 、 之间还有两条暗纹。
16. （1） B
【解析】小球在最低点附近静止释放时，小球的运动规律与单摆做简谐运动的规律相同，则根据 有 可得 。
则要测定凹面镜（或凹透镜）的半径 ，还需要测定小球在最低点附近静止释放，来回运动的周期 ，通过测量 个来回的总时间 ，求得周期 的方法测量误差较小，故选B。
（2）
【解析】最终的表达式为 。
17. （1）
【解析】由几何关系可知
解得
根据光的折射定律可得 。
（2）
【解析】 条亮条纹之间的距离为 ，则相邻亮条纹间距
根据 可知 。
第1页（共1 页）