4.5 用双缝干涉实验测定光的波长 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 4.5 用双缝干涉实验测定光的波长
一、单选题
1．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
2．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（　　）
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），绿光干涉图样的条纹间距比红光大
C．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
3．用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数为11.4mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.1mm，则所测单色光的波长为（　　）
A．2.38×10-7m B．2.38×10-9m C．9.5×10-7m D．9.5×10-9m
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．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中（　　）
A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝
B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝
C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽
D．实验中，若仅将双缝与屏幕之间距离增大，则屏上的干涉条纹间距将变窄
6．利用双缝干涉测量光的波长，装置如图。下列说法中正确的是（　　）
A．图中分别为滤光片、双缝和单缝，且双缝和单缝应平行放置
B．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
C．仅将光屏稍向右移，则条纹的间距减小
D．实验中将4个条纹间距误数成5个，测得的波长值偏小
7．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
8．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
9．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
10．利用图中所示装置研究双缝干涉现象，下面几种说法正确的是（ ）
A．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽
C．将屏移近双缝，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
11．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
12．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
13．如图1所示，a、b两束单色光分别从左侧中点处射入后与玻璃砖上表面成角，两束射向上表面单色光的折射光线强度与角的关系如图2所示，已知玻璃砖的长为4L，宽为2L，光速为c，下列说法正确的是（　　）
A．a光的折射率为2
B．a光频率比b光的大
C．两单色光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻条纹间距较小
D．若，则b光从开始射入玻璃砖到再次回到入射点时的传播时间为
14．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
15．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后，在竖直放置的光屏上形成了如图所示的光谱，其中a、c为光谱的边缘色光，关于a、b、c三种色光，下列说法正确的是（　　）
A．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D．玻璃对c色光的折射率最小
二、填空题
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．如图所示利用激光完成“双缝干涉”实验，双缝的作用是______________，观察到的现象是______________．
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”）。
19．在“双缝干涉测量光的波长”实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△y1与绿光的干涉条纹间距△y2相比，△y1________△y2（填“＞”、“=”或“＜”）。若双缝之间的距离为0.3mm，双缝与屏幕的距离为1.00m，某红光的干涉实验中测得第l条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，。则该红光波长为_________m
三、解答题
20．某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（如图甲所示），游标卡尺的示数如图丙所示．第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时（如图乙），游标卡尺的示数如图丁所示，A与B间有4条条纹，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，求：
(1)图丙中游标卡尺的示数为多少毫米
(2)图丁中游标卡尺的示数为多少毫米
(3)所测光波的波长为多少米 （保留两位有效数字）
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
22．(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.
23．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。
24．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样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，同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。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。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【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。
2．C
【解析】
【详解】
A．单缝的作用是获得线光源，而不是获得频率保持不变的相干光源，故A错误。
B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），根据
可知，绿光干涉图样的条纹间距比红光小，选项B错误；
C．两个双缝到单缝的距离相等，可获得两个振动情况相同的相干光源，故C正确。
D．在双缝与光屏之间的空间两光相遇处都会发生干涉。故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，相邻亮条纹间距为

双缝的间距为
双缝档板与光屏间距为
根据双缝干涉亮条纹间距公式可得
A B D错误，C正确。
故选C。
4．D
【解析】
【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
【解析】
【详解】
AB．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，光源与光屏之间应依次放置滤光片、单缝、双缝，故AB错误；
CD．干涉条纹间距公式为
实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，即λ增大，则屏上的干涉条纹间距将变宽；若仅将双缝与屏幕之间距离增大，即l增大，屏上的干涉条纹间距将变宽，故C正确，D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．图中分别为滤光片、单缝和双缝，且双缝和单缝应平行放置，选项A错误；
B．应先调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心，再安装单缝和双缝，选项B错误；
C．根据可知仅将光屏稍向右移，L将增大，则条纹的间距增大，选项C错误；
D．实验中将4个条纹间距误数成5个，则偏小，根据可知测得的波长值偏小，选项D正确
故选D。
7．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。
8．B
【解析】
【分析】
【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。
9．C
【解析】
【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。
10．B
【解析】
【详解】
试题分析：将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变．故A错误．将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变长，根据知，干涉条纹间距变宽．故B正确．将屏移近双缝，L变小，根据知，干涉条纹间距变窄．故C错误．换一个两缝之间距离较大的双缝，d变大，根据知，干涉条纹间距变窄．故D错误，故选B．
考点：双缝干涉
【名师点睛】解决本题的关键知道各种色光的波长大小以及掌握双缝干涉条纹的间距公式；要知道七种单色光中以红光的波长最大，紫光最小．
11．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。
12．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。
13．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角，则a光的临界角为
根据全反射临界角公式为
a光的折射率为
A错误；
B．b光的临界角为
b光的折射率为
a光频率比b光的小，B错误；
C．a光频率比b光的小，则a光波长比b光的大，根据
a光产生的相邻条纹间距较大，C错误；
D．因为临界角是45°，光线在玻璃砖中刚好发生5次全反射，光路图如图所示
则总的光程为
光在器具中的传播速度为
光在器具中的传播时间
D正确。
故选D。
14．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。
15．D
【解析】
【详解】
D．偏向角越大，折射率越大，所以a的折射率最大，c的折射率最小，D正确；
A．由 ，折射率越大，临界角越小，所以a的临界角最小，c的临界角最大，b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射，A错误；
B．a的折射率最大，波长最短，干涉条纹间距最小，B错误；
C．由 得，a的折射率最大，在玻璃中的速度最小，C错误。
故选D。
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． 得到频率相等的两束光 明暗相间、等宽等亮的条纹
【解析】
【详解】
[1]利用双缝得到两束频率相等的光；
[2]光屏上可以看到明暗相间、等宽等亮的条纹。
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． > 6.3×10－7m
【解析】
【分析】
本题考查双缝干涉实验。
【详解】
[1]根据双缝干涉实验计算公式
红光波长大于绿光波长，故红光的干涉条纹间距△y1大于绿光的干涉条纹间距△y2。
[2]由题可知条纹间距为2.1mm。故
红光波长为6.3×10－7m。
20．(1)11.6mm (2)16.6mm (3)
【解析】
【分析】
游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需要估读．根据求解波长．
【详解】
（1）题图丙游标卡尺的示数为11.6mm，
（2）题图丁游标卡尺的示数为16.6mm．
（3）两示数的差为5条条纹中心间距离，则相邻两条纹间距为
又
解得：．
【点睛】
解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及掌握条纹间距公式．
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。
22．)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.
【解析】
【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.
23．
【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
24．
【解析】
【分析】
【详解】
从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，所以SS′之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式，因为
d=2a
所以相邻两条亮纹（或暗纹）间距离
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