第14章　光学　电磁波　相对论 第4讲　实验18：用双缝干涉实验测量光的波长--2027全国版高考物理第一轮(含解析)

2027全国版高考物理第一轮
第4讲　实验18:用双缝干涉实验测量光的波长
1.(2025山东潍坊模拟)某物理兴趣小组用如图甲所示的装置做双缝干涉实验,通过目镜观察到屏上的条纹如图乙所示。只改变一个条件,使观察到的条纹如图丙所示,则改变的条件是(　　)
A.换用长度更长的遮光筒
B.增大单缝到双缝的距离
C.换用间距更小的双缝
D.红色滤光片换成紫色滤光片
2.(2025广东广州二模)用如图所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。调整仪器,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增大条纹间距,可(　　)
A.将滤光片靠近单缝
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更大的双缝
3.(2025江苏南京临江中学二模)某小组用图甲装置进行双缝干涉实验,调节完毕后,在屏上观察到如图乙所示的竖直条纹。下列说法正确的是(　　)
A.装置中的双缝沿水平方向放置
B.仅向右移动单缝,使之靠近双缝,干涉条纹间距将变大
C.仅更换双缝间距更小的双缝,干涉条纹间距将变大
D.仅将红色滤光片换为绿色滤光片,干涉条纹间距将变大
4.(7分)(2025山东烟台二模)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。
(1)关于该实验,下列说法正确的是　　　　。
A.单缝和双缝应当相互平行
B.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,会导致波长测量值偏大
C.把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动,相邻两亮条纹中心的距离变宽
D.若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍,该点处一定是暗条纹
(2)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中,已知两缝间距为0.3 mm,以某种单色光照射双缝时,在离双缝1.2 m远的屏上,用测量头测量条纹间的宽度:先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的读数为2.325 mm;然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图乙所示,其读数为　　　　 mm。
(3)根据以上实验,测得的这种光的波长等于　　　　 nm(结果保留3位有效数字)。
5.(8分)(2026湖北荆州模拟)如图甲所示,利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝的间距为d,双缝到光屏的距离为L,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。
(1)某种红光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示,若将红光改为绿光,则条纹间距将　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)为减小误差,该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx,而是先测量n个亮条纹的间距,再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有　　　　　。
A.“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
B.“用单摆测量重力加速度”实验中单摆周期的测量
C.“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中合力的测量
(3)如果把光源内灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是　　　　。
A.滤光片 B.单缝
C.双缝 D.遮光筒
6.(8分)(2025辽宁重点中学协作校二模)(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图甲所示),下列说法正确的是　　　　。
甲
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.测量某条干涉亮条纹位置时,应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C.为了减小测量误差,可用测量头测出n条亮条纹间的距离a,求出相邻两条亮条纹间距Δx=
D.某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,可以采用的方法是改用蓝光作为入射光
(2)已知双缝到光屏之间的距离L=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图乙所示,A位置读数为　　　　 mm。则入射光的波长λ=
　　　(结果保留2位有效数字) m。
乙
7.(9分)(2025重庆质量检测)洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某次实验时,小南用光电传感器代替光屏,测量单色光的波长,其原理如图甲所示,单色光从单缝S射出,一部分直接投射到传感器上,另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。传感器沿矩形的长边(图中竖直方向)均匀分布着许多光敏单元,各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,在显示器得到各点的光照强度,形象地展示亮条纹的分布,得到干涉图像的条纹间距。图乙中a曲线是小南得到的干涉图像。
甲
乙
(1)由图甲可知单缝S到传感器的距离为　　　　 cm。
(2)单缝S到平面镜的距离d=0.3 mm,则单色光的波长为　 　(保留3位有效数字) nm。
(3)若只把光源换成频率更大的单色光,则新的光强分布是图乙中的　　　　(选填“b”或“c”)曲线。
答案：
1.D　解析 根据相邻条纹间距公式Δx=λ可知,若要减小条纹间距Δx,则可以减小光屏到双缝的距离L,减小波长λ,增大双缝间距d,由于红光波长比紫光更长,所以可以将红色滤光片换成紫色滤光片,减小波长,故选D。
2.C　解析 根据条纹间距表达式Δx=λ,将滤光片靠近单缝,条纹间距不变,选项A错误;将屏向靠近双缝的方向移动,L减小,则条纹间距减小,选项B错误;将屏向远离双缝的方向移动,L变大,则条纹间距变大,选项C正确;使用间距更大的双缝,d变大,则条纹间距减小,选项D错误。
3.C　解析 根据图乙可知,装置中的双缝沿竖直方向放置,故A错误;根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=λ,仅向右移动单缝,条纹间距不变,故B错误;仅更换双缝间距更小的双缝,d变小,干涉条纹间距将变大,故C正确;仅将红色滤光片换为绿色滤光片,波长变小,干涉条纹间距将变小,故D错误。
4.答案 (1)AC　(2)13.700(13.699~13.701均正确)　(3)569
解析 (1)为了获得清晰的干涉条纹,单缝和双缝应当相互平行,故A正确;根据双缝干涉条纹公式Δx=λ,测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致相邻亮条纹间距变小,会导致波长测量值偏小,故B错误;根据双缝干涉条纹公式Δx=λ,可知把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动,L变大,相邻两亮条纹中心的距离变宽,故C正确;若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍,由于狭缝作用,光源、频率和相位差完全相同,该点处一定是亮条纹,故D错误。
(2)根据螺旋测微器的读数规则可知其读数为x6=13.5 mm+0.01×20.0 mm=13.700 mm。
(3)条纹间距Δx==2.275 mm,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ,联立可得这种光的波长λ=569 nm。
5.答案 (1)变小　(2)AB　(3)AB
解析 (1)根据公式Δx=λ,绿光的波长小于红光的波长,故条纹间距将变小。
(2)亮条纹间距的测量、1滴油酸酒精溶液体积的测量、单摆周期的测量都属于累积放大测量取平均值,故A、B正确;合力的测量属于等效替代,故C错误。
(3)将灯泡换成激光光源,激光的单色性好,相干性好,不需要滤光片与单缝,故选A、B。
6.答案 (1)BC　(2)11.1　6.4×10-7
解析 (1)实验时,调节光源的高度和角度,让光源中心位于遮光筒的中心轴线上,使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮,然后放好单缝和双缝,故A错误;实验中,测量某条干涉亮条纹位置时,应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐,故B正确;为了减小测量误差,可用测量头测出n条亮条纹间的距离a,然后求出相邻两条亮条纹间距Δx=,故C正确;根据Δx=λ,某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,可以增大入射光的波长,由于蓝光的波长小于黄光的波长,可知,不能够改用蓝光作为入射光,故D错误。
(2)根据游标卡尺的读数规律,A位置读数为x1=11 mm+0.1×1 mm=11.1 mm, B位置读数为x2=15 mm+0.1×6 mm=15.6 mm,则相邻亮条纹中心之间的间距Δx=,根据Δx=λ,解得λ≈6.4×10-7 m。
7.答案 (1)61.0　(2)610　(3)b
解析 (1)单缝S到传感器的距离为81.0 cm-20.0 cm=61.0 cm。
(2)等效双缝宽度d'=2d=0.6 mm,相邻亮条纹中心间距Δx=0.93 mm-0.31 mm=0.62 mm,由Δx=λ得λ=610 nm。
(3)若只把光源换成频率更大的单色光,则波长变小,根据Δx=λ,可知条纹间距变小,可知新的光强分布是图乙中的b。
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