4.4用双缝干涉仪测量光的波长-同步训练（Word版含答案）

4.4用双缝干涉仪测量光的波长
一、选择题（共14题）
1．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
2．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，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。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
3．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
4．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象，在不调整实验装置的情况下，仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则（　　）
A．空气中毛玻璃上显示的条纹数目多
B．介质中毛玻璃上显示的条纹数目多
C．空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多
D．条纹数目多少无法确定
5．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
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
7．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
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．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．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
11．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线，则（　　）
A．单色光a、b从玻璃进入空气，波速变大，频率变大
B．单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需时间
C．若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线b首先消失
D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
二、多选题
12．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有
A．改用红光作为入射光
B．改用蓝光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离
D．增大双缝之间的距离
13．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
14．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的有（　　）
A．实验装置中的①②③元件的中心大致位于遮光筒的中心轴线上
B．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
C．将双缝换为间距更小的双缝后，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
三、填空题
15．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______。
16．（某同学用如图甲所示的装置测量激光的波长。将一束激光照在双缝上，在光屏上观察到如图乙所示平行且等宽的明暗相间的条纹。该同学测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄可忽略），光屏到双缝的距离为L，经测量得出5条亮条纹中心之间的距离为a，图乙中的条纹是因为激光发生了______（填“干涉”、“衍射”）现象而产生的，经计算该激光的波长为______。
17．如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置．实验中用激光照射双缝，其目的是产生________相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙Δs，其它条件不变，应使Δs________（填“增大”或“减小”）；如果将红光换为紫光，其它条件不变，光屏上干涉条纹的间距将________（填“增大”或“减小”）．
18．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、解答题
19．某同学在“用双缝干涉测激光的波长”实验中；如图甲所示，若将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图乙图样的平行且等宽的明暗相间的条纹，为测量该激光的波长，测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），光屏到双缝距离为L，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5条亮条纹之间的距离为a，求该激光的波长。
20．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得了成功，若他在此基础上将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动，实验仍能成功吗？为什么？
21．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
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【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。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
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，所以让白炽灯灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成一个线光源，然后通过双缝形成相干光，在光屏上形成干涉条纹。故合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，故A正确，BCD错误。
故选A。
3．A
【解析】
【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。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
把该装置放在另一种透明介质里，则光的波长变短，则根据
可知，条纹间距变小，则介质中毛玻璃上显示的条纹数目多。
故选B。
5．A
【解析】
【分析】
【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。
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．B
【解析】
【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。
8．C
【解析】
【分析】
【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。
9．A
【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，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
【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。
11．D
【解析】
【详解】
A．光由玻璃进入空气传播时，频率不变，波速增大，波长增大，选项A错误；
B．在真空中光线a与法线的夹角大，根据光路可逆性，由折射率公式
得光线a在玻璃中的折射率大，传播速度小，所以在玻璃砖中，相同的路程光线a所用的时间长，选项B错误；
C．增加入射角θ折射光线a首先消失，选项C错误；
D．光线a的折射率，说明光线a的频率高，根据
光线a在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式
分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项D正确。
故选D。
12．AC
【解析】
【详解】
光的干涉现象中，条纹间距公式，即干涉条纹间距与入射光的波长成正比，与双缝到屏的距离成正比，与双缝间距离成反比，红光波长大于黄光波长，则条纹间距增大，故A正确；蓝光波长小于黄光波长，则条纹间距减小，故B错误；增大双缝到屏的距离，条纹间距增大，故C正确；增大双缝之间的距离，条纹间距减小．故D错误．
13．ACD
【解析】
【详解】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
14．ABC
【解析】
【详解】
A．实验装置中的①②③元件的中心大致位于遮光筒的中心轴线上，选项A正确；
B．根据可知，将滤光片由紫色换成红色，红光波长大于紫光，则干涉条纹间距变宽，选项B正确；
C．根据可知，将双缝换为间距更小的双缝后，干涉条纹间距变宽，选项C正确；
D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，测得的条纹间距变小，则根据波长测量值偏小，选项D错误。
故选ABC。
15． 托马斯·杨 波
【解析】
【分析】
【详解】
略
16． 干涉
【解析】
【详解】
[1] 一束激光通过两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，光波会同时传到狭缝，它们就成了两个振动情况总是相同的波源，在后面的空间相互叠加，就发生了干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
[2] 干涉条纹中相邻两条亮条纹间距
由题意知
带入可得
17． 频率 减小 减小
【解析】
【详解】
实验中用激光通过双缝，双缝的作用是形成频率相同的相干光源；由条纹间距干涉知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使得双缝间距离缩小；如果仅将红光激光器换为黄光激光器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距变小．
【点睛】
：发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到相干光源，由条纹间距干涉知，如何改变条纹间距。
18． 3 暗条纹 向右平移
【解析】
【分析】
【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。
19．
【解析】
【详解】
根据双缝干涉条纹间距公式变形为
其中
解得单色光的波长
20．能，见解析
【解析】
【详解】
实验仍能成功，因为干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在叠加，遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许时，根据
L变小、d、λ均没变，只是条纹间距变小
21．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ)；(ⅲ)变小
【解析】
【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
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