4.4 用双缝干涉测量光的波长--高中物理选择性必修一素养提升学案
文档属性
| 名称 | 4.4 用双缝干涉测量光的波长--高中物理选择性必修一素养提升学案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-12 14:01:16 | ||
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文档简介
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高中物理选择性必修一素养提升学案
第四章 光
4.4 用双缝干涉测量光的波长
[实验目标]
1.掌握双缝干涉测量波长的原理。
2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作、测量光的波长。
【知识点探究】
一、实验原理与方法
1．实物原理
如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。
两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l。则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ。
2．测量原理
由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小。
3．条纹间距Δx的测定
甲 乙
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝。
二、实验器材
双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。
三、实验步骤
1．按图所示安装仪器。
2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。
3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。
4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n。
5．将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用米尺测出)。
6．重复测量、计算，求出波长的平均值。
7．换用另一滤光片，重复实验。
四、误差分析
本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差。实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小，l、Δx的测量对波长的影响很大。
1．双缝到屏的距离l的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。
2．测条纹间距Δx带来的误差
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。
(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确。
(4)利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。
五、注意事项
1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放， 不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。
2．安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。
3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。
4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。
【考点探究】
类型一 实验操作过程及仪器读数
【典例1】 在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：
(1)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．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为______mm。
[解析] (1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误。
(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm。
[答案] (1)A (2)1.970
类型二 实验数据处理
【典例2】 利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为________ mm。图丁游标卡尺的示数为________ mm。在实验中，所测单色光的波长为____________ m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将________(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹。
甲 乙
丙 丁
[解析] 根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm；图丁的示数是16.8 mm。Δy＝ mm＝1.35 mm。又根据Δy＝λ，则λ＝＝6.75×10－7 m。
当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹。
[答案] 11.4 16.8 6.75×10－7 不能
类型三 创新实验设计
【典例3】 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(称为洛埃镜实验)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域；
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式。
[解析] (1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S在镜中的像S′，画出边缘光线，范围如图所示。此范围即为相交区域。
(2)杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系为Δx＝λ，又因为d＝2a，所以Δx＝λ。
[答案] (1)见解析图 (2)Δx＝λ
【同步训练】
1. . . (2023湖南长沙一中三模)如图甲所示是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图。
（1）已知单缝与双缝间的距离，双缝与屏间的距离，双缝间距。用测量头来测量亮纹中心间的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度线对准第1条亮纹的中心（如图乙所示），此时手轮的读数如图丙所示，是______mm，转动测量头，使分划板中心刻度线对准第4条亮纹的中心，此时手轮的读数如图丁所示。则该被测光的波长为______m（保留两位有效数字）。
（2）图戊为上述实验装置的简化示意图。S为单缝，S1，S2为双缝，屏上会出现明暗相间的干涉条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到______。
A．干涉条纹消失
B．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向上平移
C．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向下平移
【参考答案】 ①. 2.190 ②. ③. B
【名师解析】
（1）[1] [2]对准第1条亮纹中心时手轮的读数为
对准第4条亮纹中心时手轮的读数为
相邻两亮条纹的间距为
根据
得波长为
（2）[3] A．实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，A错误；
BC．对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0
那么
则中央亮纹O的位置略向向上移动，故B正确，C错误。
故选B。
2. (2023·浙江省镇海中学模拟)(1)如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________．
A．仅拨动拨杆
B．仅旋转单缝
C．仅前后移动凸透镜
D．仅旋转毛玻璃处的测量头
(2)小王同学将分划板中心刻线与干涉条纹调平行后，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示，手轮上的示数是________ mm.
【参考答案】 (1)D (2)50.15
【名师解析】 (1)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D.
(2)手轮上的示数是50 mm＋0.05 mm×3＝50.15 mm.
3.（2023年7月浙江湖州期末） 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示
（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，在图中关于A、B处安装的器材和滤光片的位置下列说法正确是______。
A.A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
C.A处为双缝、B处为单缝、滤光片在遮光筒中间某个位置
D.A处为单缝，B处为双缝、滤光片在测量头和目镜之间
（2）当观察到干涉图样后，记录第一条亮纹中心位置时测量头如图（a）所示，则读数为______mm，转动手轮，记录第六条亮纹中心位置时测量头如图（b）所示。已知双缝与屏之间的距离为80.00cm，双缝间距为0.2mm，可算出光的波长为______m（结果保留两位有效数字）
（3）下列说法正确的是______。
A.若只去掉单缝将看不到条纹
B.若只去掉滤光片将看不到干涉条纹
C.若将普通光源换成激光光源，只去掉单缝后仍然能完成实验
D.若将普通光源换成激光光源，只去掉双缝后仍然能完成实验
【参考答案】 （1） ①. B （2）②. 2.80 ③. 7.6×10-7 （3） ④. AC
【名师解析】
（1）[1]为了得到单色光，在光通过凸透镜后，需要经过滤光片，即滤光片在凸透镜和A之间，为了形成线光源，光通过滤光片后需要使其通过单缝，之后为了形成相干光源，在单缝之后再放置双缝，因此A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间。
故选B。
（2）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
[3]根据游标卡尺的读数规律，图（b）读数为
相邻明条纹之间的间距为
根据
解得
（3）[4]A．单缝的作用在于使到达双缝处的光是相干光源，若只去掉单缝将看不到条纹，故A正确；
B．滤光片是为了形成单色光，若只去掉滤光片仍然能够看到干涉条纹，只不过为彩色条纹，故B错误；
C．单缝的作用在于使到达双缝处的光是相干光源，由于激光本身就具有良好的相干性，因此若将普通光源换成激光光源，只去掉单缝后仍然能完成实验，故C正确；
D．若将普通光源换成激光光源，只去掉双缝后不能发生干涉现象，不能完成实验，故D错误。
故选AC。
4. . （2023年7月湖北十堰期末）图甲为用双缝干涉装置测量紫光的波长的实验。
（1）按照实验装置，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的示数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第11条亮纹，手轮的示数如图丙所示，则相邻条纹的间距为_________mm(保留三位有效数字).
（2）如果已经测得双缝的间距是0.30mm，双缝和光屏之间的距离为900mm，则待测光的波长为_________m(保留三位有效数字)。
（3）若将装置浸入某种绝缘液体中，则_________。
A.干涉条纹消失 B.干涉条纹的间距变大
C.干涉条纹的间距不变 D.干涉条纹的间距变小
【参考答案】 ①. 1.25 ②. ③. D
【名师解析】
（1）[1] 图乙螺旋测微器的读数为
0mm+0.01×5.0mm=0.050mm
图丙螺旋测微器读数为
12.5mm+0.01×5.0mm=12.550mm.
所以条纹的间距为
（2）[2] 根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
（3）[3] 若将装置浸入某种绝缘液体中，则根据
，
可知光的波长变小，再根据可知干涉条纹的间距变小。
故选D。
5. 洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹．单缝S通过平面镜成的像是S′.
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”．
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________ m．(结果保留1位有效数字)
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________．
A．将平面镜稍向上移动一些
B．将平面镜稍向右移动一些
C．将光屏稍向右移动一些
D．将光源由红色光改为绿色光
【参考答案】 (1) S′ (2)6×10－7 (3)AC
【名师解析】 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”．
(2)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间距为Δx＝ m≈2.53×10－3 m，等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ，则有λ＝Δx＝ m≈6×10－7 m.
(3)根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ可知，仅增大D、仅减小d或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确．
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高中物理选择性必修一素养提升学案
第四章 光
4.4 用双缝干涉测量光的波长
[实验目标]
1.掌握双缝干涉测量波长的原理。
2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作、测量光的波长。
【知识点探究】
一、实验原理与方法
1．实物原理
如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。
两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l。则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ。
2．测量原理
由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝Δx计算出入射光波长的大小。
3．条纹间距Δx的测定
甲 乙
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与另一相邻亮条纹的中心对齐，如图乙所示，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n条亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝。
二、实验器材
双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。
三、实验步骤
1．按图所示安装仪器。
2．将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。
3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹，撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。
4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n。
5．将两次手轮的读数相减，求出n条亮纹间的距离a，利用公式Δx＝，算出条纹间距，然后利用公式λ＝Δx，求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出，l可用米尺测出)。
6．重复测量、计算，求出波长的平均值。
7．换用另一滤光片，重复实验。
四、误差分析
本实验为测量性实验，因此应尽一切办法减少有关测量的误差。实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意l和Δx的测量。光波的波长很小，l、Δx的测量对波长的影响很大。
1．双缝到屏的距离l的测量误差
因本实验中双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用毫米刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小相对误差。
2．测条纹间距Δx带来的误差
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。
(3)测量多条亮条纹间距时读数不准确。
(4)利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差。
五、注意事项
1．双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放， 不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。
2．安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。
3．光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。
4．实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系。
【考点探究】
类型一 实验操作过程及仪器读数
【典例1】 在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：
(1)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．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为______mm。
[解析] (1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误。
(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm。
[答案] (1)A (2)1.970
类型二 实验数据处理
【典例2】 利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图丙中游标卡尺的示数为________ mm。图丁游标卡尺的示数为________ mm。在实验中，所测单色光的波长为____________ m。在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将________(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹。
甲 乙
丙 丁
[解析] 根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm；图丁的示数是16.8 mm。Δy＝ mm＝1.35 mm。又根据Δy＝λ，则λ＝＝6.75×10－7 m。
当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹。
[答案] 11.4 16.8 6.75×10－7 不能
类型三 创新实验设计
【典例3】 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(称为洛埃镜实验)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域；
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式。
[解析] (1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S在镜中的像S′，画出边缘光线，范围如图所示。此范围即为相交区域。
(2)杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系为Δx＝λ，又因为d＝2a，所以Δx＝λ。
[答案] (1)见解析图 (2)Δx＝λ
【同步训练】
1. . . (2023湖南长沙一中三模)如图甲所示是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图。
（1）已知单缝与双缝间的距离，双缝与屏间的距离，双缝间距。用测量头来测量亮纹中心间的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度线对准第1条亮纹的中心（如图乙所示），此时手轮的读数如图丙所示，是______mm，转动测量头，使分划板中心刻度线对准第4条亮纹的中心，此时手轮的读数如图丁所示。则该被测光的波长为______m（保留两位有效数字）。
（2）图戊为上述实验装置的简化示意图。S为单缝，S1，S2为双缝，屏上会出现明暗相间的干涉条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到______。
A．干涉条纹消失
B．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向上平移
C．仍能看到干涉条纹，且条纹整体向下平移
【参考答案】 ①. 2.190 ②. ③. B
【名师解析】
（1）[1] [2]对准第1条亮纹中心时手轮的读数为
对准第4条亮纹中心时手轮的读数为
相邻两亮条纹的间距为
根据
得波长为
（2）[3] A．实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，A错误；
BC．对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0
那么
则中央亮纹O的位置略向向上移动，故B正确，C错误。
故选B。
2. (2023·浙江省镇海中学模拟)(1)如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________．
A．仅拨动拨杆
B．仅旋转单缝
C．仅前后移动凸透镜
D．仅旋转毛玻璃处的测量头
(2)小王同学将分划板中心刻线与干涉条纹调平行后，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示，手轮上的示数是________ mm.
【参考答案】 (1)D (2)50.15
【名师解析】 (1)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D.
(2)手轮上的示数是50 mm＋0.05 mm×3＝50.15 mm.
3.（2023年7月浙江湖州期末） 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示
（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，在图中关于A、B处安装的器材和滤光片的位置下列说法正确是______。
A.A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
C.A处为双缝、B处为单缝、滤光片在遮光筒中间某个位置
D.A处为单缝，B处为双缝、滤光片在测量头和目镜之间
（2）当观察到干涉图样后，记录第一条亮纹中心位置时测量头如图（a）所示，则读数为______mm，转动手轮，记录第六条亮纹中心位置时测量头如图（b）所示。已知双缝与屏之间的距离为80.00cm，双缝间距为0.2mm，可算出光的波长为______m（结果保留两位有效数字）
（3）下列说法正确的是______。
A.若只去掉单缝将看不到条纹
B.若只去掉滤光片将看不到干涉条纹
C.若将普通光源换成激光光源，只去掉单缝后仍然能完成实验
D.若将普通光源换成激光光源，只去掉双缝后仍然能完成实验
【参考答案】 （1） ①. B （2）②. 2.80 ③. 7.6×10-7 （3） ④. AC
【名师解析】
（1）[1]为了得到单色光，在光通过凸透镜后，需要经过滤光片，即滤光片在凸透镜和A之间，为了形成线光源，光通过滤光片后需要使其通过单缝，之后为了形成相干光源，在单缝之后再放置双缝，因此A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间。
故选B。
（2）[2]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
[3]根据游标卡尺的读数规律，图（b）读数为
相邻明条纹之间的间距为
根据
解得
（3）[4]A．单缝的作用在于使到达双缝处的光是相干光源，若只去掉单缝将看不到条纹，故A正确；
B．滤光片是为了形成单色光，若只去掉滤光片仍然能够看到干涉条纹，只不过为彩色条纹，故B错误；
C．单缝的作用在于使到达双缝处的光是相干光源，由于激光本身就具有良好的相干性，因此若将普通光源换成激光光源，只去掉单缝后仍然能完成实验，故C正确；
D．若将普通光源换成激光光源，只去掉双缝后不能发生干涉现象，不能完成实验，故D错误。
故选AC。
4. . （2023年7月湖北十堰期末）图甲为用双缝干涉装置测量紫光的波长的实验。
（1）按照实验装置，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，手轮的示数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第11条亮纹，手轮的示数如图丙所示，则相邻条纹的间距为_________mm(保留三位有效数字).
（2）如果已经测得双缝的间距是0.30mm，双缝和光屏之间的距离为900mm，则待测光的波长为_________m(保留三位有效数字)。
（3）若将装置浸入某种绝缘液体中，则_________。
A.干涉条纹消失 B.干涉条纹的间距变大
C.干涉条纹的间距不变 D.干涉条纹的间距变小
【参考答案】 ①. 1.25 ②. ③. D
【名师解析】
（1）[1] 图乙螺旋测微器的读数为
0mm+0.01×5.0mm=0.050mm
图丙螺旋测微器读数为
12.5mm+0.01×5.0mm=12.550mm.
所以条纹的间距为
（2）[2] 根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
（3）[3] 若将装置浸入某种绝缘液体中，则根据
，
可知光的波长变小，再根据可知干涉条纹的间距变小。
故选D。
5. 洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹．单缝S通过平面镜成的像是S′.
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”．
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________ m．(结果保留1位有效数字)
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________．
A．将平面镜稍向上移动一些
B．将平面镜稍向右移动一些
C．将光屏稍向右移动一些
D．将光源由红色光改为绿色光
【参考答案】 (1) S′ (2)6×10－7 (3)AC
【名师解析】 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”．
(2)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间距为Δx＝ m≈2.53×10－3 m，等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m，根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ，则有λ＝Δx＝ m≈6×10－7 m.
(3)根据双缝干涉条纹间距Δx＝λ可知，仅增大D、仅减小d或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确．
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