4.5用双缝干涉实验测定光的波长 同步练习 （Word版含解析）

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．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
2．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
3．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
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．如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（　　）
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片
6．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
7．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
8．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
9．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线（　　）
A．与亮条纹的边缘对齐 B．与暗条纹的边缘对齐
C．与亮条纹的中心位置对齐 D．与暗条纹的中心位置对齐
10．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
11．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
12．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
13．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ）
A．向上移动 B．向下移动
C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动
14．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
15．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、填空题
16．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______．
17．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可以测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是________(填“单缝”或“双缝”)。当研究干涉现象时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较________(填“宽”或“窄”)的双缝，或使双缝屏与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)。
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．如图所示，一细光束从某种介质射向真空，该光束中含有频率分别为f1、f2的两种光．介质对这两种光的折射率分别为n1、n2，且n1>n2．则：
①两种光在介质中的速度之比=__________
②两种光在介质中的波长之比___________
③调整光的入射角度，使频率为f1的光在真空中刚好消失，此时频率为f2的光折射角的正弦值为______________．
三、解答题
20．(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.
21．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）
22．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？
23．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
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．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。
2．C
【解析】
【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。
3．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。
4．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。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹宽度减小。由公式
得
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间，、与都不变，则不变，故A错误；
B．仅将单缝远离双缝移动少许，、与都不变，则不变，故B错误；
C．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，故C错误；
D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，减小，与都不变，则减小，故D正确。
故选D。
6．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．
7．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。
8．D
【解析】
【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。
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心位置对齐，这是因为条纹的边缘轮廓不清晰，如果对准边缘测量误差较大，而亮条纹比暗条纹更好观测，C正确，ABD错误。
故选C。
10．B
【解析】
【分析】
【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。
11．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。
12．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。
13．A
【解析】
【详解】
玻璃的折射率大于空气的折射率，所以同一种光在玻璃中的波长小于在空气中的波长；同样的距离，光在玻璃中的波长的个数多，光程变长．所以在双缝干涉实验中，若在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，通过双缝的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，经过上下两狭缝到中央亮纹位置的光程差仍等于0.
由于光通过玻璃时的光程变长，所以中央亮纹P的位置略向上移动．
故选A
【点睛】
当光程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹．中央亮纹P点分别通过双缝到S的光程差为零，抓住该规律判断中央亮纹位置的移动．
14．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。
15．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。
16．5×1014
【解析】
【详解】
[1]．当光程差是半个波长的3倍时，出现第二条暗纹，因光到Q处的路程差是9×10-7m，则有：
由，解得：
17． 单缝 窄 增大
【解析】
【详解】
[1]由图乙可知，光强分布条纹中间宽、两边窄，可知是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单缝；
[2][3]根据知，要使干涉条纹间距变大，双缝的宽度需减小，即选择宽度较窄的双缝或使双缝屏与光屏间的距离增大。
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．
【解析】
【详解】
①[1]由公式
得
②[2]由于光在介质中传播时频率不变，由
得
故
③[3]调整光的入射角度，使频率为f1的光在真空中刚好消失，即频率为f1的光刚好发生全反射，入射角i等于临界角C，所以
根据折射定律
解得
20．)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.
21．
【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
22．
【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
23．(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。
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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