4.4用双缝干涉仪测量光的波长 课时提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

4.4用双缝干涉仪测量光的波长 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．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
2．“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
3．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
4．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
5．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
6．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图（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。他改变的实验条件是（　　）
A．减小双缝之间的距离
B．减小光源到双缝的距离
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
7．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
8．图为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（　　）
A．③、④分别是双缝、单缝
B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离
C．应先放上单缝和双缝，再调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心
D．测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为
9．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
10．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
11．如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是（　　）
A．a光的波长大于b光的波长
B．这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率
C．若从同一介质射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
D．若用同一装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
12．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
13．在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）
A．用白光当光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光当光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．杨氏双缝干涉实验中的光源必须是相干光源
14．在用双缝干涉测量单色光的波长实验中，做好如丙图所示调整后，在单缝与光源之间放上红色滤光片就可见到红光的双缝干涉图样。如果将氦氖激光器激发出的激光作为光源，丙图中不需要的实验器材有哪些（　　）
A．滤光片 B．单缝 C．双缝 D．遮光筒
15．用图(a)所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图(b)是红光产生的干涉条纹，图(c)是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度，已知双缝到光屏的距离l＝50.0cm，双缝间距d＝0.250mm，则下列说法正确的是________。(填正确答案标号。)
A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行
B．实验中还需测出单缝到光屏的距离
C．实验中测得红光的波长为700nm
D．若改用间距为0.300mm的双缝做实验，则相邻两亮条纹中心的距离将增大
E.若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小
二、解答题
16．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
17．用波长为0.51μm的绿光经双缝干涉装置在屏上得到干涉条纹，测得两条亮条纹间距为0.5mm。将该装置放到水中并改用红光做双缝干涉实验，测得干涉条纹中两相邻亮条纹间距仍为0.5mm。若水对红光的折射率为，求红光的频率ν。（结果保留两位有效数字）
参考答案
1．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。
2．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。
3．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。
4．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。
5．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。
6．A
【详解】
ACD．由图可知，亮纹的宽度变大了，根据相邻两个亮（暗）纹间距
可知，若想增大亮纹宽度，可增大双缝到光屏之间的距离L，增大波长或减小两个双缝间的距离d，而根据
增大波长相当于减小光的频率，因此A正确，CD错误；
B．改变光源到双缝的距离，不会改变条纹的宽度，B错误。
故选A。
7．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。
8．B
【详解】
A．③、④分别是单缝、双缝，故A错误；
B．根据
可知，将双缝的距离减小，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大，故B正确；
C．应先调节光源高度使光沿轴线，再放上单缝和双缝，故C错误；
D．条亮纹，则有个间隔，故两条亮条纹间距为
故D错误。
故选B。
9．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。
10．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。
11．B
【详解】
AB．由图可知，通过三棱镜后，a光的偏折角小于b光的偏折角，说明这种材料对a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，由
可知，a光的波长小于b光的波长，所以A错误；B正确；
C．由
可知，a光的临界角小于b光的临界角，所以C错误；
D．由
可知，若用同一装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，所以D错误；
故选B。
12．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。
13．BD
【详解】
A．杨氏双缝干涉实验中，用白光当光源，屏上将呈现彩色条纹，故A错误；
B．用红光当光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B正确；
C．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错误；
D．双缝干涉的条件是必须有相干光源，故D正确。
故选BD。
14．AB
【详解】
由于氦氖激光器激发出的激光是单色光且方向性较强，故不需要滤光片和单缝，AB正确，CD错误。
故选AB。
15．ACE
【详解】
A．实验中，单缝和双缝必须平行，选项A正确；
B．由可知，不需要测定单缝到光屏距离，选项B错误；
C．红色滤光片只允许红光透过，A条纹位置刻度为0.641 mm，B条纹位置刻度为9.041 mm，则条纹间距Δx＝1.4 mm，由Δx＝λ得，红光的波长λ＝7.00×10－7m＝700nm，选项C正确；
D．由知，当d增大时Δx减小，选项D错误；
E．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，选项E正确；
故选ACE。
16．(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。
17．
【详解】
已知绿光的波长
绿光两明条纹间距
红光两明条纹间距为
设双缝间距为d，双缝到屏的间距为L，绿光在水中的波长为，相邻两明条纹间距为
则在空气中对绿光有
在水中对红光有
由以上两式可得
由波速公式，在水中对红光有
水的折射率，且
则红光的频率