【高考突破方案】第十二章 实验十八双缝干涉实验 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习

第十二章 机械振动和机械波 光学
实验十八 双缝干涉实验
1.某同学用如图甲所示的双缝干涉实验仪测量光的波长.
(1)实验中选用的双缝间距为d，双缝到光屏的距离为l，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示.已知分划板刻线在图乙中A、B位置时，测量头卡尺的读数分别为x1、x2，则计算入射单色光波长的表达式为λ＝______.
(2)分划板刻线在某亮条纹中心位置时，测量头卡尺的示数如图丙所示，则其读数为______mm.
(3)用黄色滤光片做实验时得到了干涉图样，为使干涉条纹的间距变宽，可以采取的方法是______.
A.仅换用紫色的滤光片
B.仅换用红色的滤光片
C.仅更换间距更大的双缝
D.仅使光屏离双缝距离远一些
【答案】 (1)　(2)31.00　(3)BD
【解析】 (1)相邻亮条纹的间距为Δx＝，根据公式Δx＝λ，则有λ＝Δx·＝.
(2)游标卡尺的主尺读数为3.1 cm＝31 mm，游标尺上的零刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标卡尺的读数为 31 mm＋0×0.05 mm＝31.00 mm.
(3)根据相邻亮条纹的间距公式Δx＝λ可知，换用紫色的滤光片，波长减小，则干涉条纹间距减小，换用红色的滤光片，波长增大，则干涉条纹间距增大，故选项B正确，A错误；仅更换间距更大的双缝，即d增大，则干涉条纹间距减小，故选项C错误；仅使光屏离双缝距离远一些，即l增大，则干涉条纹间距增大，故选项D正确.
　2.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：
(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是______(选填“甲”或“乙”).
(2)将下表中的光学元件放在图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.
元件代号 A B C D E
元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片
将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为______.(填写元件代号)
(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图a所示，分划板中心刻线在图中A位置时测量头卡尺如图b所示，则其示数为__________mm；在B位置时测量头卡尺如图c所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为__________m(保留两位有效数字).
【答案】 (1)甲　(2)EDBA　(3)111.15　6.1×10－7
【解析】 (1)题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样.
(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA.
(3)A位置的示数为111.15 mm，B位置的示数为115.45 mm，题图a中A、B之间的距离为(115.45－111.15) mm＝4.30 mm，则相邻条纹的间距为Δx＝ mm，再根据公式Δx＝λ，代入数据得波长为λ≈6.1×10－7 m.
　3.在“用双缝干涉测量光的波长”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.已知双缝间的距离为d，在离双缝l远的屏上，用测量头测量条纹间宽度.
(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm.
(2)波长的表达式λ＝__________(用Δx、l、d表示).
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(选填“变大”“不变”或“变小”).
(4)图为上述实验装置示意图.S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹.若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹______.
A.向上移动 B.向下移动
C.间距变大 D.间距变小
【答案】 (1)13.870　2.310　(2)　(3)变小　(4)A
【解析】 (1)图甲读数2 mm＋0.01 mm×32.0＝2.320 mm；图乙读数13.5 mm＋0.01 mm×37.0＝13.870 mm，则条纹间距Δx＝ mm＝2.310 mm.
(2)根据Δx＝λ可得波长的表达式λ＝.
(3)若改用频率较高的单色光照射，则波长减小，由Δx＝λ可知，得到的干涉条纹间距将变小.
(4)若实验时单缝偏离光轴向下微微移动，则主光轴变得倾斜，则可以观察到O点处的干涉条纹向上移动，选项A正确，B、C、D错误.