4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 同步练习题（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．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
2．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，为了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，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹
B．若单缝向右平移一小段距离，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增大
D．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
3．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
4．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
5．1834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．
6．如图所示，为双缝干涉实验装置示意图，其中双缝位于图中的（　　）
A．甲处 B．乙处 C．丙处 D．丁处
二、多选题
7．用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是（　　）
A．a光的频率比b光的大
B．在水中a光传播的速度比b光的大
C．水对a光的折射率比b光大
D．b光的波长比a光的短
8．某同学按实验装置安装好仪器后，成功地观察到光的干涉现象。若他在此基础上对仪器进行如下几种改动，还能使实验成功的是（　　）
A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动
B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动
C．将单缝向双缝移动少许，其他不动
D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动
9．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
10．图示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，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．先放上单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心
D．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长
E．假若把此装置置于某液体中测量某单色光的波长，测得结果要比在真空中测得该光的波长短
三、实验题
11．如图是利用双缝干涉测定光波波长的实验装置，双缝之间的距离，光屏与双缝之间的距离，测得第1条到第9条亮条纹中心间的距离为。则相邻干涉条纹间距_______；实验中测得的单色光的波长为_________m。
12．某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。使用的双缝间距d已知。实验时，首先调节单缝和双缝的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝互相平行。当屏上出现了干涉图样后，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500mm）观察到第一条亮纹的位置如图乙中（a）所示，第五条亮纹位置如图乙中（b）所示，可得相邻两条亮纹间的距离________mm，再测出双缝与屏之间的距离l，即可根据公式______（用题中所给字母表示）算出光的波长。
13．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d＝0.2 mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离L＝700 mm。接通电源使光源正常工作。
（1）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
（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丁中游标卡尺上的读数x2＝____mm。
（3）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离Δx，进而计算得到这种色光的波长λ＝____nm。
（4）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，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，该同学应如何调节____。
A．仅左右转动透镜 B．仅旋转滤光片
C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头
14．在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为1.8×10－6m，如果用波长为600nm的黄光照射双缝，该黄光的频率为______（已知真空中的光速c=3×108m/s）；P点出现______（填“亮条纹”或“暗条纹”）；若双缝之间的距离以及双缝到屏的距离保持不变，将黄光换成波长为750nm的红光，则光屏上条纹的宽度______（填“变大”“变小”或“不变”）。
15．如图甲所示，为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置。
（1）如图乙为拨杆，下列安装和操作都正确的是______；
A．拨杆A处丫字叉套在单缝所在处的支柱，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A丫字叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A丫字叉套住的单缝
（2）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用两缝之间间距更小的双缝
16．现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”）
（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，则读数为______mm已知双缝间距m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L=0.800m，所测光的波长=______nm（保留3位有效数字）
（3）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的问距再求出。下列实验采用了类似方法的有______
A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
C．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量
17．小明用如图甲所示的装置做“用双缝干涉实验测量光的波长”实验。
（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是___________。
A．A处为双缝、B处为单缝、滤光片在光源和凸透镜之间
B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
C．A处为双缝、B处为单缝、滤光片在遮光筒内
D．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
（2）接通电源使光源正常工作，发现在目镜中观察到只有一小部分清晰的条纹呈现在视野的左上角，目镜中大部分地方观察不到条纹，其可能原因是___________。
（3）经过调试后，观察到清晰的又细又密的干涉条纹，为了增大条纹间距，下列操作可行的是___________。
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．左右拨动拨杆 D．使用间距更小的双缝
（4）转动测量头的手轮，先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，此读数为___________mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，读出此时手轮上的读数为。
（5）已知双缝间距为d，测得双缝和光屏之间的距离是L，则所测单色光波长的计算式为___________。（用题中所给的字母表示）。
18．用光传感器可以更方便地演示双缝干涉现象。如图所示是实验装置图（实验在暗室中进行）。激光光源在铁架台的最上端（图中未出现），中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器。这个实验的光路是自上而下的。图中带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形的长边分布着许多光敏单元。传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。根据显示器上干涉图像的条纹间距，可以算出光的波长。这种方法除了可以测量条纹间距外，还可以方便、形象地展示亮条纹的分布，并能测出传感器上各点的光照强度。
（1）下列关于本实验的操作与叙述正确的是___________；
A．干涉图像中相邻两个波峰之间的距离，即相邻两条亮条纹中心的间距
B．双缝挡板不动，下移光源，使之更靠近刻有双缝的挡板，则干涉条纹间距减小
C．光源不动，下移双缝挡板，使之更靠近光传感器，则干涉条纹间距不变
D．减小双缝间距，干涉条纹间距也减小
（2）在不改变双缝的间距和双缝到光传感器的距离的前提下，用红光和绿光做了两次实验，下图中的甲乙分别对应这两次实验得到的干涉图像，红光的图像是_________（填“甲”或“乙”）；
（3）用激光替代普通光源来做本实验，最主要是利用了激光的___________。
A．相干性高 　　B．平行度好 　C．亮度高
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【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。
2．D
【解析】
【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，A错误；
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，B错误；
C．根据
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，C错误；
D．若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据
光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D正确。
故选D。
3．B
【解析】
【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。
4．D
【解析】
【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。
5．C
【解析】
【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。
6．C
【解析】
【详解】
双缝应紧挨着遮光筒，且位遮光筒的前方，即图中的丙处，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．AC
【解析】
【详解】
AD．从图中可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，故A正确，D错误；
C．水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；
B．折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误。
故选AC。
8．ABC
【解析】
【详解】
A．光屏靠近双缝时，l减小，照样能出现干涉条纹，只是条纹宽度减小，选项A正确；
B．将滤光片移至单缝与双缝之间时，照样能形成干涉且条纹宽度不变，选项B正确；
C．改变单缝与双缝之间的距离时，干涉条纹不变，选项C正确
D．将单缝与双缝之间的位置互换时，只有一个光源而不能产生干涉，选项D错误。
故选ABC。
9．ABD
【解析】
【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。
10．BDE
【解析】
【详解】
A．光源产生的光经滤光片变成单色光，通过单缝成为线光源，经过双缝获得相干波源，③、④分别是单缝、双缝，A错误；
B．由
可知，要增大相邻暗条纹间的距离，可减小双缝之间的距离d或增大双缝到屏的距离l，B正确；
C．先不放单缝和双缝，调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心，然后再放单缝和双缝，调节其位置使光屏上出现干涉条纹，C错误；
D．相邻两条红色条纹间的距离为
再根据
可得
D正确；
E．假若把此装置置于某种液体中，由于液体的折射率大于1，所以结果将比在真空中测得光的波长短，E正确。故选BDE。
11． 2.10
【解析】
【详解】
相邻干涉条纹间距
根据
可得
12． 1.175
【解析】
【详解】
图（a）、（b）中读数分别为
相邻两条亮纹间的距离为
根据
可得
13． A 15.02 660 D
【解析】
【详解】
（1）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，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹。故M、N、P依次为滤光片、单缝片、双缝片。
故选A；
（2）图丙中，游标卡尺的主尺读数为15 mm，游标读数为0.02 mm×1＝0.02 mm，所以最终读数为
x2＝15.02 mm
（3）两个相邻明纹（或暗纹）间的距离
Δx＝＝mm＝2.31 mm
根据
得
λ＝＝m＝6.6×10－7m＝660nm
（4）旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故D正确。
14． 亮条纹 变大
【解析】
【详解】
由
黄光的频率为；
由于
P点是振动的加强点，P点出现亮条纹；
根据
在其他条件不变的情况下，随着波长的增大，条纹宽度变大。
15． B B
【解析】
【详解】
(1)亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需要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AC错误，B正确。
故选B；
(2) 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小干涉条纹间距，根据
可知，可增大双缝间距或减小双缝到屏的距离，故B正确，ACD错误。
故选B。
16． 平行 15.02 693 C
【解析】
【详解】
（1）只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹；
（2）游标卡尺的游标尺为50分度，精度为0.02mm，固定刻度读数为15mm，游标尺上第1个格对齐，故读数为0.02×1mm=0.02mm，所以最终读数为15mm+0.02mm=15.02mm．
由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为x1=1.16mm；第6条亮纹中心对齐，测量头的读数x2=15.02mm，
所以
根据
知
代入数据得
（3）先测量n个条纹的间距再求出△x，属于放大测量取平均值，
A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；
B．《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量，属于测多次取平均值，故B错误；
C．《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量，属于放大测量取平均值，故C正确；
故选C。
17． D 目镜偏离了遮光筒轴线 D 2.330
【解析】
【详解】
（1）实验装置中，A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间，D正确，ABC错误；
故选D；
（2）视野中左上角出现了清晰的条纹，说明双缝和单缝是平行的，符合干涉条件，而视野中大部分地方观察不到干涉条纹，可能是目镜偏离了遮光筒轴线所致。
（3）条纹间距公式为，将单缝向双缝靠近或左右拨动拨杆不影响条纹间距；将屏向靠近双缝的方向移动使得L减小，条纹间距会减小；使用间距更小的双缝则d减小，条纹间距会增大，故ABC错误，D正确。
故选D。
（4）题图乙的示数为
（5）根据
可解得
18． A 乙 A
【解析】
【详解】
（1）A．相邻两个波峰之间的距离，即相邻两条亮条纹中心的间距，A正确。
B．根据双缝干涉条纹的间距公式
知，若下移光源，干涉条纹间距不变，B错误。
C．光源不动，下移双缝挡板，使之更靠近光传感器，即减小双缝与光传感器间距离，根据双缝干涉条纹的间距公式
知，干涉条纹间距会减小，C错误。
D．减小双缝间距，根据双缝干涉条纹的间距公式
知，干涉条纹间距增大，D错误。
故选A。
（2）由
可知，波长越长条纹间距越大，故红光的图像是乙。
（3）因激光的相干性高，因此可用激光替代普通光源来做实验，故A正确。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页