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．在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏的距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹(　　)
A．h＝1cm，d＝0.1mm，l＝1m
B．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝10cm
C．h＝1mm，d＝10cm，l＝1m
D．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝1m
2．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
3．下列说法中正确的是（　　）
A．托马斯 杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波
B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽
D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在
4．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
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．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
7．下列实验中能证实光具有粒子性的是（　　）
A．光电效应实验 B．光的色散实验
C．光的圆孔衍射实验 D．光的双缝干涉实验
8．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（　　）
A．将单缝靠近双缝 B．将单缝远离双缝
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．将屏向靠近双缝的方向移动
9．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
10．用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 (　　)
A．狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
11．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
12．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
13．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
14．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
15．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
二、填空题
16．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______。
17．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．
(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．
18．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______________．
19．某同学在《用双缝干涉测光的波长》的实验中，实验装置如图8所示．使用的双缝的间距为0.025cm．实验时，首先调节________和__________的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使_________和________竖直且互相平行．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）观察第一条亮纹的位置如图（a）所示，第五条亮纹位置如图（b）所示，测出双缝与屏的距离为50.00cm，则待测光的波长λ=___________nm．
三、解答题
20．如图所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置。
（1）若将单缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？
（2）若将双缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？
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．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。
23．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）
24．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）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
在双缝干涉实验中，要得到清晰的干涉条纹，由可知，必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小，双缝到屏的距离足够大。
故选D。
2．C
【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。
3．C
【详解】
A．托马斯 杨通过光的双缝干涉实验，证明了光是一种波，故A错误；
B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，故B错误；
C．由公式可知，由于绿光的波长比红光短，而干涉条纹的间距与波长成正比，知仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，故C正确；
D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由赫兹又用实验证实电磁波的存在，故D错误。
故选C。
4．B
【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．
5．D
【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．C
【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。
7．A
【详解】
A．光电效应实验说明光的能量是一份一份的，即说明光具有粒子性，故A正确；
B．光的色散实验说明光具有波动性，故B错误；
C．光的衍射是指光会绕过障碍物，且衍射现象为波特有的现象，则说明光具有波动性，故C错误；
D．双缝干涉实验说明光会叠加产生增强或减弱的效果，说明光具有波动性，故D错误。
故选A。
8．C
【详解】
AB．若想减少从目镜中观察到的条纹个数，则需要使条纹的宽度增大，根据相邻亮条纹间的距离公式
可知改变单缝与双缝间的距离不能改变条纹的宽度。故AB错误；
CD．同理，将屏向远离双缝的方向移动，可使L变大，达到增大条纹宽度的目的。故C正确；D错误。
故选C。
9．C
【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。
10．A
【详解】
A．此实验是通过分光法获得干涉光源，所以A正确．
B．白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，选项B错误；
C．屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹，选项C错误．
D．相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，选项D错误．
故选A。
11．B
【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。
12．B
【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。
13．C
【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。
14．D
【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。
15．A
【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。
16． 托马斯·杨 波
【详解】
略
17． 频率，C;
【详解】
(1)要形成光的干涉，两列光的频率应该相同，在题图所示的干涉区域放置光屏，波峰与波谷相遇的C点会出现暗纹．
(2)相邻的亮条纹的中心间距
Δx＝
由题意知，亮条纹的数目n＝10
则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距L＝
代入数据得L＝1.178×10－2 m
18．
【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
19． 光源 滤光片 单缝屏 双缝屏 592.75nm
【详解】
试题分析：螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．根据双缝干涉条纹的间距公式，求出待测光的波长．
根据实验步骤可知：使用的双缝的间距d为0.025cm．实验时，首先调节光源和滤光片的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直且互相平行；
螺旋测微器的固定刻度读数为1mm+0.128mm=1.128mm，5.5mm+0.368mm=5.868mm，所以四个亮条纹间距为5.868mm-1.128mm=4.74mm．
根据得，λ==5.92×10-7m=592.75nm．
考点：长度的测量 双缝干涉实验
点评：解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式.
20．见解析
【详解】
（1）在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗。
（2）当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗。同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转。
21．
【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．
【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
23．(1)11.6mm (2)16.6mm (3)
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．
24．
【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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页