同步课时精练（十九）5.2科学测量：用双缝干涉测光的波长（后附解析）

同步课时精练（十九）5.2 科学测量：用双缝干涉测光的波长（后附解析）
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．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
3．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
4．用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．先放上单缝和双缝，再调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心
B．调节时应尽量使各器材位于一条直线上，单缝与双缝相互垂直
C．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
D．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
5．根据图示，下列实验的操作处理中，正确的是（　　）
A．用图甲装置验证动量守恒，多次测量某一小球平抛水平位移时，应取距铅垂线最近的落点
B．用图乙装置测定重力加速度，实验室提供的细线，长度超过米尺的测量范围不能完成实验
C．图丙是双缝干涉实验中得到的干涉条纹，移动分划板测量a、b位置间距离可求条纹间距
D．图丁是某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量
6．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是（　　）
A．从玻璃射向空气发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角
B．在同一种均匀介质中甲光的波长一定小于乙光的波长
C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量
D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光的传播速度
7．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、多选题
8．以下实验中，说法正确的是（　　）
A．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，手指不能接触弹簧秤的挂钩
B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用一滴油酸酒精溶液体积除以油膜面积即得油酸分子直径
C．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，以白光为光源将得到黑白相间条纹
D．“探究平抛运动的特点”实验中，不需要做到小球与斜槽间光滑
9．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。实验时调节测量头，使分划板中心刻线与一条亮条纹中心对齐，记录为第一条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心线对准第六条亮条纹的中心，记下此时图丙中手轮的示数，已知双缝间距为，双缝到屏的距离为，下列说法正确的是________
A．增大双缝到像屏的距离，可使条纹间距变大
B．增大单缝与双缝间的距离，可使条纹间距变大
C．图丙中手轮的示数为
D．相邻亮纹的间距为
E．红光波长约为
10．利用如图所示的装置测量光的波长时，若双缝间距为d，屏与双缝间距为l。当插上红色滤光片后，从目镜中观测到第1个亮条纹与第n个亮条纹的间距为Δx，则（　　）
A．换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将减少
B．将屏向双缝移动，可增加目镜中观察到的亮条纹个数
C．取下红色滤光片，目镜上不会观察到干涉条纹
D．红光的波长为
三、实验题
11．在用双缝干涉测光的波长的实验中,准备了下列器材:
A．白炽灯 B．双缝片 C．单缝片 D．滤光片 E.毛玻璃光屏
(1)把以上器材安装在光具座上,自光源起合理的顺序是 (填字母).
(2)在某次实验中,用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹,利用测量头上的分划板确定其中亮条纹a、c的位置,如下图所示,表示a条纹位置(图甲)的手轮读数为 mm,表示c条纹位置(图乙)的手轮读数为 mm.
(3)如果上述实验中双缝到光屏的距离为0.500 m,所用的是双缝间距为0.18 mm的双缝片,则实验中所用单色光的波长为 m(结果保留两位有效数字).
12．在“用双缝干涉测光的波长”实验中装置如图甲所示。
（1）某次测量中，分划板中心刻线对齐某一条亮纹的中心时，游标卡尺的游标尺位置如图乙所示，则读数为 mm。
（2）下列说法中正确的是
A．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
B．去掉滤光片后，干涉现象消失
C．将屏向靠近双缝的方向移动，从目镜中观察到的条纹个数会增加
D．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹
（3）测出装置中双缝、毛玻璃屏之间的距离为L，又测出n条亮纹中心间的距离a，若双缝间距为d，则计算该单色光波长的表达式为 （用题中所给字母表示）。
（4）学生做实验时，第一次使用的光源波长为，实验条纹如下图所示，其中0为中央亮条纹。第二次实验时，仅调整光源波长为，发现原实验图“2”位置出现了更窄的亮条纹。已知人的眼睛可以感知的电磁波的波长在之间，与的比值可能为 。
13．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝相距d，双缝到光屏的距离L，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示，则：

（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为 ， ，相邻两条纹间距 。
（2）波长的表达式 （用、L、d表示）。
14．某同学设计一个测定激光波长的实验，装置如甲图所示. 激光器发出的直径很小的红色激光进入一个一端装有双孔、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点.
①这个现象说明激光具有 性.（选填“波动”或“粒子”）.
②通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长.设双孔间距离为a=0.22mm，双孔到感光片的距离为L=1.0000m，用带10分度游标的卡尺测量感光片上的点的距离时，第1个光点到第4个光点的距离如乙图所示，相邻光点间的距离是 mm.该激光的波长= m.（保留2位有效数字）
15．（1）某同学用图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，他采用了蓝色灯作为光源，在测量头目镜中观察到如图乙所示的蓝色条纹．在不改变其他实验条件的情况下，观察到目镜中的条纹如图丙所示，则可能的原因是
A．单缝宽度变小了 B．双缝间距变小了
C．光源与单缝间的距离变大了 D．光源的发光强度变大了
（2）干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上（图甲），让单色光从上方射入（示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径），从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫做牛顿环．如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；如果换一个半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）采用波长为690nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为
A．345nm B．690nm C．几微米 D．几毫米
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
解析：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。
答案：D。
2．A
解析：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。
答案：A。
3．C
解析：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。
答案：C。
4．C
解析：A．在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故A错误；
B．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰的干涉条纹，故B错误；
C．将屏移近双缝，L变小，根据干涉条纹间距公式
可知，条纹间距变窄，故C正确；
D．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故D错误。
答案：C。
5．C
解析：A．其水平位移应该是某一小球的多次测量后的平均落点，即用一个最小圆将所有落点包裹住，其圆心为平均落点，故A项错误；
B．用图乙装置测量重力加速度，根据单摆的周期公式有
整理有
结合数学知识有
即
由上述公式可知，摆长l为绳长加上小球的半径，而摆长的变化量即为绳长的变化量，通过米尺测量绳长变化量，并计算单摆周期平方的变化量即可求得重力加速度，故B项错误；
C．由题图可知，其a、b两点均处于亮条纹中间，测量其两者间的距离，以及两者间的条纹数可以求得其条纹间距，故C项正确；
D．利用“插针法”测定玻璃的折射率时，宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小误差，应选用宽度较大的玻璃砖来测量，故D项错误。
答案：C。
6．D
解析：B．根据双缝干涉的条纹间距可知，对于同一个实验装置，波长越大，条纹间距越大，由可知在同一种均匀介质中，甲光的波长一定大于乙光的波长，故B错误；
C．根据可知甲光的频率小于乙光的频率，而光子的能量，故甲光的光子能量一定小于乙光的光子能量，故C错误；
D．在同一种均匀介质中，对于不同的单色光，频率小，则折射率小，所以甲光折射率小，根据可知，甲光的传播速度大，故D正确；
A．根据可知，发生全反射时，甲光的临界角大于乙光的临界角，故A错误。
答案：D。
7．A
解析：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。
答案：A。
8．AD
解析：A．“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，手指不能接触弹簧秤的挂钩，A正确；
B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用油酸的体积除以油膜面积即得油酸分子直径，B错误；
C．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，以白光为光源将得到彩色条纹，C错误；
D．“探究平抛运动的特点”实验中，小球与斜槽间光滑对实验没有影响，不需要做到小球与斜槽间光滑，D正确；
答案：AD。
9．ADE
解析：AB．根据双缝干涉条纹间距公式可知，使条纹间距变大的方式有增大双缝到光屏的距离，减小双缝间距，增大单色光的波长，选项A正确，B错误；
C．根据螺旋测微器读数规则，题图乙中手轮的示数为，题图丙中手轮的示数为，选项C错误；
DE．条纹间距
由条纹间距公式得
选项DE正确。
答案：ADE。
10．AB
解析：A．换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，故目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故A正确；
B．将屏向双缝移动，则双缝到屏的距离l减小，可知相邻条纹间距变小，可增加目镜中观察到的亮条纹个数，故B正确；
C．取下红色滤光片，目镜上不会观察到红光的干涉条纹，但是可以看到不同颜色的彩色干涉条纹，故C错误；
D．根据条纹间距关系式，有
解得
故D错误。
答案：AB。
11． ADCBE 1.790 4.940 5.7×10-7
解析：（1）为获取单色线相干光源，白炽灯光源后面要有滤光片、单缝、双缝，最后为毛玻璃屏，所以合理顺序为ADCBE．
（2）图甲主尺刻度1.5mm，分尺刻度：，所以图甲读数：1.790mm；
图乙主尺刻度4.5mm，分尺刻度：，所以乙图读数：4.940mm．
（3）根据螺旋测微器读数可知：两亮纹间距：，根据可得：
12． 14.50 CD/DC
解析：（1）[1] 游标卡尺的精度为0.05mm，读数为
（2）[2]A．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故A错误；
B．去掉滤光片，其他条件不变，会形成白光的彩色干涉条纹，故B错误；
C．根据相邻亮条纹间距的公式
将屏向靠近双缝的方向移动，条纹间距减小，因此从目镜中观察到的条纹个数会增加C正确；
D．实验中要注意使单缝与双缝相互平行，以便在光屏上观察到清晰干涉条纹，D正确。
答案：CD。
（3）[3] 相邻条纹间距
根据公式
得
（4）[4]根据题意可知，第一次使用的光源波长为时0-2之间两条问间距
第二次实验时，光源波长为
其中n>2，因此
由于人的眼睛可以感知的电磁波的波长在之间，所以n取3，得
13． 11.1 15.6 0.75
解析：（1）[1][2][3]10分度游标卡尺的精确值为，图中A、B位置时游标卡尺读数分别为
相邻两条纹间距为
（2）[4]根据双缝干涉条纹间距公式
可得波长的表达式
14． 波动性 2.87mm
解析：①[1]这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性;
②[2] 主尺读数为8mm，游标读数为0.1×6=0.6mm，所以第一个光点到第四个光点的距离是8.6mm．第1到第4个光点的距离是8.6mm．
相邻光点间的距离是
[3] 根据
可知
=6.3ⅹ10-7m
15． B 变大 变大 A
解析：(1)根据条纹间距可知，当双缝间距减小时，条纹间距增大，答案：项B正确，A、C、D错误；
(2)当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹；用波长变长的光照射，则出现亮条纹的这一厚度需向远离中心，则圆环的半径变大；换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知圆环的半径变大；
(3)由题意知相邻亮条纹对应的空气层的厚度差为半个波长，故为345nm，答案：项A正确，B、C、D错误．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页