13.4实验：用双缝干涉测量光的波长 试卷 (含答案) (1)

13.4实验：用双缝干涉测量光的波长
试卷
1.
在杨氏双缝干涉实验中，如果(　　)
A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹
C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹
D．相邻干涉条纹之间的距离相等
E．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍
F．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大
G．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
解析：用白光作光源，屏上将出现彩色条纹，A错；由干涉现象的产生条件可知C错；中央明条纹与两边明条纹宽度相同，E错，由Δx＝λ可知FG错误。
答案：BD
2.
在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法是(　　)
A．改用波长较长的光(如红光)作入射光
B．增大双缝到屏的距离
C．减小双缝间距
D．增大双缝间距
解析：由Δx＝可得当l变大，λ变长，d变小时，可使Δx增大，使条纹变疏，故选项A、B、C正确。
答案：ABC
3.
某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于(　　)
A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
B．滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度
C．单缝与双缝不平行
D．光源发出的光束太强
解析：安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒的轴线上，单缝与双缝要互相平行才能使实验成功。当然还要使光源发出的光束不致太暗，据上述分析可知选项A、C正确。故正确答案为A、C。
答案：AC
4.
一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为(　　)
A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的强度不同，造成条纹间距不同
C．各色光的强度不同
D．各色光通过双缝到达一确定点的距离不同
解析：双缝干涉条纹的宽度与光的波长成正比，各色光的波长不同，则条纹宽度不同。故正确答案为A。
答案：A
5.
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＝1
cm，d＝0.1
mm，l＝1
m
B．h＝1
mm，d＝0.1
mm，l＝10
cm
C．h＝1
mm，d＝10
cm，l＝1
m
D．h＝1
mm，d＝0.1
mm，l＝1
m
解析：在双缝干涉实验中，要得到清晰的干涉条纹，由Δx＝λ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，故正确选项为D。
答案：D
6.
如图所示，用单色光做双缝干涉实验时，P处为第二条亮条纹，改用频率较高的单色光重做实验(其他条件不变)时，则第二条亮条纹的位置(　　)
A．仍在P处
B．在P点上方
C．在P点下方
D．要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹
解析：光波的频率变高，则光波波长变短。由Δx＝λ可知，Δx减小。所以，第二条亮条纹的位置在P点的下方。正确答案为C。
答案：C
7.
某同学按实验装置安装好仪器后，成功地观察到光的干涉现象。若他在此基础上对仪器进行如下几种改动，还能使实验成功的是(　　)
A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动
B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动
C．将单缝向双缝移动少许，其他不动
D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动
解析：光屏靠近双缝时，l减小，照样能出现干涉条纹，只是条纹宽度减小；将滤光片移至单缝与双缝之间时，照样能形成干涉且条纹宽度不变；改变单缝与双缝之间的距离时，干涉条纹不变，但是将单缝与双缝之间的位置互换时，只有一个光源而不能产生干涉，故A、B、C正确，D错。
答案：ABC
8.
如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取____________________________的方法。
解析：做实验时用单色光，②是滤光片，其他依次是单缝、双缝、遮光筒和毛玻璃屏。由公式Δx＝λ可知，λ一定，要增大Δx，可增大l或减小d。
答案：滤光片　单缝　双缝　增大双缝到光屏的距离或减小双缝间距离
9.
用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距d＝0.1
mm，双缝到屏的距离l＝6.0
m，测得屏上干涉条纹中相邻亮条纹的间距是3.8
cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上相邻亮条纹的间距是多少？
解析：由条纹间距Δx，双缝间距d，双缝到屏的距离L及波长λ的关系，可测波长。同理，知道水的折射率，可知该光在水中的波长，然后由d、Δx、L、λ关系，可求出相邻亮条纹的间距。
由Δx＝λ，可以得出红光的波长λ＝Δx＝
m＝6.3×10－7
m。
故氦氖激光器发出的红光的波长是6.3×10－7
m。
如果把整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点可知：光在传播过程中，介质发生变化，波长和波速发生改变，但频率不变。
由此可知＝，而＝n，则λ′＝＝
m＝4.7×10－7
m。
这时屏上相邻亮条纹的间距是Δx′＝λ′＝
m＝2.8×10－2
m。
答案：6.3×10－7
m　2.8×10－2
m
10.
某次实验中，测得第一级明条纹和第三级明条纹相距4.0×10－2
m，若双缝间距为0.1
mm，缝到屏的距离为L＝4.0
m，则光波的波长为(　　)
A．8.0×10－8
m
B．5.0×10－7
m
C．1.5×10－8
m
D．1.6×10－8
m
解析：由Δx＝λ，得λ＝代入数据得
λ＝5.0×10－7
m。
答案：B
11.
用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射时形成的，图乙是b光照射时形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是(　　)
A．a光的频率比b光的大
B．在水中a光传播的速度比b光的大
C．水对a光的折射率比b光的大
D．b光的波长比a光的短
解析：从图中可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，选项D错误，选项A正确；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误。
答案：AC
12.
利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4
mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5
m，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也如图中所给出，则：
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝______mm，xB＝_______mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；
(2)波长的表达式λ＝________(用Δx、l、d表示)，该单色光的波长λ＝________m；
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
解析：(1)游标卡尺读数时：一要注意精确度，二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm为单位读取。本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm，不是mm。
由图可知xA＝11.1
mm，xB＝15.6
mm，
Δx＝×(15.6－11.1)
mm＝0.75
mm。
(2)由Δx＝λ得λ＝Δx＝×0.75×10－3
m＝6.0×10－7
m。
(3)由λ＝Δx可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大。根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小。
答案：(1)11.1　15.6　0.75
(2)Δx　6.0×10－7　(3)变小
13.
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(称洛埃镜实验)。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。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。试分析说明为什么会在光屏上形成干涉条纹，并写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式。
解析：
从光源直射出的光与经平面镜反射后的光满足频率相同、相位差恒定、振动方向也相同的条件，在相遇的区域叠加发生干涉。可作出光路图如图所示，在光屏上加黑的区域就是能够看到的干涉条纹区。从光路图可以看出，光源S发出的光与经平面镜反射后的光(好像是从像点光源S′发出的)发生干涉，所以S与S′相当于杨氏双缝干涉中的两条缝，在双缝干涉相邻亮条纹的中心间距公式Δx＝λ中，2a就是双缝间距d，因此洛埃镜实验中Δx＝λ。
答案：见解析