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．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．在双缝干涉实验装置中，正确的说法是（ ）．
A．光源必须发出单色光
B．光经过单缝成为单色光
C．光经过双缝成为两束振动情况完全相同的光
D．两束光只在屏上发生干涉
3．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）:
下列说法哪一个是错误的（　　）（填选项前的字母）
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．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距
4．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
5．图甲是可见光单缝衍射图；图乙是白光通过三棱镜，两次折射形成的七色光带。下列说法正确的是（　　）
A．光的干涉条纹的形成和光的衍射条纹的形成原理相似，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的
B．各种颜色的光通过三棱镜，光线两次折射均向底面偏折，光的波长越短，三棱镜对这种光的折射率越小，光在三棱镜中传播的速度越小
C．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光的波长越短，光子动量越大
D．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距越小
6．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
7．以下是对一些生活中的现象进行的解，你认为不正确的是（　　）
A．太阳光下的肥皂泡呈现出五彩缤纷的颜色，是因为太阳光经肥皂液薄膜发生了干涉现象
B．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象
C．用手把两片无色透明的玻璃片捏在一起，阳光下能看到彩色花纹，是因为光产生了干涉现象
D．用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝（灯管或灯丝都要平行于狭缝）可以看到彩色条纹，是因为发生了衍射现象
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．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
10．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
11．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
12．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
13．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
14．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹。若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示。对于这两次实验，下列说法中正确的是（　　）
A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高
B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大
C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大
D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大
15．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
二、填空题
16．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”）。
17．在用双缝干涉实验装置观察双缝干涉条纹时：
①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，可以调节拨杆使_________；
②要增大观察到的条纹间距，可以________（选填“增大”或“减小”）双缝与测量头间的距离。
18．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
19．注意事项
（1）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的______上，并使单缝、双缝______且间距适当；
（2）光源灯丝最好为______灯丝，并与单缝______且靠近；
（3）调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒______所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝______所致。
三、解答题
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．如图所示是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验示意图他测得单缝到双缝的距离为80mm，双缝间距为，双缝到墙壁的距离为60cm，墙壁上的干涉图样及尺寸如图所示，则该单色光的波长是多少？
22．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）
23．(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.
24．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）
试卷第1页，共3页
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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．C
【解析】
【详解】
A.光源产生的白光经过滤光片即可变为单色光，A错误；
B.白光经过单缝后任然为多色光，B错误；
C.产生干涉条纹的条件为波的频率相等，且有稳定的相位差，故光经过双缝成为两束振动情况完全相同的光才能产生干涉条纹，C正确；
D.光屏只是为了方便观测干涉现象，D错误；
故选C。
3．A
【解析】
【详解】
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不放单缝和双缝,A错误；
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，B正确；
C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距
进而应用
计算波长，C正确。
故选A。
4．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。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的，A正确；
B．根据三棱镜对光的色散规律可知，三棱镜对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大，即波长越短，折射率越大，结合可知光在三棱镜中传播的速度越小，B错误；
CD．折射率越小，光的频率越小，光的波长越大，光子动量越小，干涉条纹间距越大，CD错误；
故选A。
6．A
【解析】
【分析】
【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。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．太阳光下的肥皂泡呈现出彩色条纹，这是光的薄膜干涉现象，A正确，不符合题意；
B．海市蜃楼是光的全反射，故B错误，符合题意；
C．将两块平玻璃片紧紧捏在一起，会从玻璃片面上看到许多彩色花纹，是薄膜干涉产生的，C正确，不符合题意；
D．通过两根并在一起的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，会看到彩色条纹，是衍射现象，故D正确，不符合题意；
故选B。
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．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。
10．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。
11．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。
12．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。
13．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。
14．B
【解析】
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则可能是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；
D．光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误。
故选B。
15．C
【解析】
【分析】
【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。
16． 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。
17． 单缝与双缝平行； 增大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 观察到较模糊的干涉条纹，是因为光线不能很好的叠加，要使条纹变得清晰，可以调节拨杆使单缝与双缝平行。
（2）[2]由双缝干涉条纹间距
因此要增大观察到的条纹间距，可以增大双缝与测量头间的距离。
18． > 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。
19． 中心轴线 平行 线状 平行 不共轴 不平行
【解析】
【分析】
【详解】
略
【点睛】
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．
【解析】
【详解】
相邻条纹的间距为
根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
22．
【解析】
【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
23．)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.
24．(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．
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