13.4实验：用双缝干涉测量光的波长 试卷 (含答案) (3)

13.4实验：用双缝干涉测量光的波长
试卷
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1．光源发出的光经____________成为单色光，单色光通过________后相当于线光源，经
________产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到________________的干涉条纹．如果
用白光通过双缝可以观察到________条纹．
2．若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹间的距离用Δ
x表示，则入射光的波长为λ＝______________，实验中d是已知的，测出l、Δx即可测
出光的波长λ.
3．若用单色光作光源，则干涉条纹是________________的条纹，且条纹间距________，
中央为____________．两相邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间
距________．
4．在双缝干涉实验中，中间明条纹(零级明条纹)到双缝的路程差为零，那么从双缝到第
三级明条纹之间的路程差是(　　)
A．1.5λ
B．2λ
C．2.5λ
D．3λ
5．在杨氏双缝干涉实验中，如果(　　)
A．用白光做光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
B．用红光做光源，屏上将呈现红黑相间条纹
C．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
D．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
6．如图1所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为绿光进行实验的图样，a为中
央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法正
确的是(　　)
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图1
A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
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概念规律练
知识点一　对实验原理的理解
1．用单色光做双缝干涉实验，下述说法正确的是(　　)
A．相邻干涉条纹之间的距离相等
B．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间距离减小，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
2．利用条纹间距与波长的关系式Δx＝λ来推测用白光做双缝干涉实验时，干涉图样的
特点．
知识点二　实验装置及注意事项
3．某同学在做双缝干涉实验时，按装置图安装好实验装置，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．没有安装滤光片
C．单缝与双缝不平行
D．光源发出的光束太强
4．用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件
A．白炽灯
B．单缝
C．光屏
D．双缝片
E．滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)．
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是A________(A已写好)．
(2)正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a；
改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则a、b相
比较一定有________大于________．
方法技巧练
实验数据的处理方法
5．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图2所示．双缝间的距离d＝3
mm.
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图2
(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有
________和________．
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70
m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动
一周，分划板前进或后退0.500
mm)观察第1条亮纹的位置如图3甲所示，观察第5条
亮纹的位置如图乙所示．则可求出红光的波长λ＝________m.
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图3
6．双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽，可采取以下办法：
(1)____________；(2)____________；(3)________________．为测量红光的波长，现测得
屏上6条亮条纹间的距离为7.5
mm，已知双缝间的距离为0.5
mm，双缝到光屏的距离为
1
m，则此红光波长为________．
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1．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是(　　)
A．双缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况完全相同的光源
B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹
D．双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等
2．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，为使光屏上单色光的条纹间距减小，可采取的
措施是(　　)
A．换用缝距大些的双缝片
B．换用缝距小些的双缝片
C．适当调大双缝与屏的距离
D．适当调小双缝与屏的距离
3．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是(　　)
A．入射光波长越小，干涉条纹间距越大
B．入射光频率越高，干涉条纹间距越大
C．把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小
D．把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小
4．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线最好(　　)
A．与亮条纹的边缘线对齐
B．与暗条纹的边缘线对齐
C．与亮条纹的中心位置对齐
D．与暗条纹的中心位置对齐
5．如图4所示，从点光源发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板P
上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，在屏Q上可以看到干涉条纹，图中O点
是屏上与两狭缝等距离的一点，则(　　)
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图4
A．干涉条纹是黑白的，O点是亮条纹
B．干涉条纹是黑白的，O点是暗条纹
C．干涉条纹是彩色的，O点是亮条纹
D．干涉条纹是彩色的，O点是暗条纹
题号
1
2
3
4
5
答案
6.利用图5中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：
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图5
A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄
B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
E．去掉滤光片后，干涉现象消失
其中正确的是________．
7．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节______和________的中心均位于遮光筒的
中心轴线上，使单缝和双缝竖直并且互相平行．当屏上出现了干涉图样后，用测量头测
出n条明条纹间的距离a，则两条相邻条纹间的距离Δx＝________，双缝到毛玻璃的距
离l用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．
8．在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600
mm，两缝之间的距离是0.20
mm，
单缝到双缝之间的距离是100
mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的
分划板中心刻线对准某一亮条纹(记作第一条)的中心，这时手轮上的示数如图6(a)所
示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这时手轮上的示
数如图(b)所示．这两次示数依次为____
mm和____
mm.由此可以计算这次实验中所测得
的单色光的波长为______
mm.
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图6
9．在双缝干涉实验中，两缝间的距离为0.020
cm，双缝到观察干涉条纹的光屏的距离是
100.00
cm，用一种单色光黄光做此实验，在光屏上测出21条黄色亮条纹间的距离是5.90
cm，试求这种黄光的波长．如果换用一种频率为4.00×1014
Hz的红光做此实验，在光屏
上6.00
cm范围内最多能有多少条暗条纹．
10．如图7所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝
的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置．
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图7
(1)若将单缝绕中心轴旋转(不超过90°)，条纹将发生什么变化？
(2)若将双缝绕中心轴旋转(不超过90°)，条纹将发生什么变化？
第4节　实验：用双缝干涉测量光的波长
课前预习练
1．滤光片　单缝　双缝　明暗相间　彩色
2.
3．明暗相间　相等　亮条纹　越大
4．D　[由Δr＝nλ(n＝0、1、2、3…)可知屏上的第三级亮条纹对应n＝3.]
5．B　[用白光做光源，屏上将呈现彩色条纹，A错．用红光做光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对．λ变小，Δx变小，C错．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错．]
6．A　[由图可知，图乙中的条纹间距较大，由Δx＝λ可知λ乙>λ甲，故A正确．]
课堂探究练
1．A　[因为相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx＝λ，其中d为两个缝间的距离，l为缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻干涉条纹之间的距离相等．A正确，B、C错误．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D也错误．]
2．中央亮条纹是白色，其他各级亮条纹中，红色在最外侧
解析　如图
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所示，自双缝S1、S2透射的光到达O点的距离总相等，则各种颜色的光在O点都被加强，故O点作为中央亮纹是白色的．
自双缝出射的某单色光到达P点，其路程差为此光波波长的整数倍时，P点就为这种单色光的颜色．由于红光的波长最长，而条纹间距Δx＝λ，故红条纹间距最大，红色在最外侧．
3．AC　[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，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功．当然还要使光源发出的光束不致太暗．据上分析，可知选项A、C正确．]
点评　光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致时，因遮光筒很长，经过S1、S2发生干涉的图样不能呈现在屏上，失之毫厘，谬以千里，所以在调节时要特别仔细．
4．(1)EBDC　(2)a　b
解析　(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏，或把它们全部倒过来，因第一项已给填好，故答案是EBDC.
(2)由Δx＝λ知，波长越长，条纹越宽，间距越大，或由干涉条纹的特征均可得出a一定大于b.
点评　光源、滤光片、单缝、双缝、屏在光具座上的顺序是固定的，任何两个元件之间的顺序不能颠倒，尤其是滤光片和单缝之间．
5．(1)红　l　Δx　(2)6.86×10－7
解析　(1)由于测量红光的波长，因此用红色滤光片．由Δx＝λ可知要想测λ必须测定l和Δx.
(2)由测量头的数据可知a1＝0，a2＝0.640
mm，
所以Δx＝＝
mm＝1.60×10－4
m，
λ＝＝
m≈6.86×10－7
m
6．见解析
解析　在双缝干涉实验中，根据公式Δx＝λ可知，要使屏上单色光的干涉条纹之间距离变宽，可以采取的办法有：
(1)使用波长λ较长的单色光；
(2)增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒；
(3)减小双缝之间的距离．
根据测量值，计算相邻条纹间的距离：
Δx＝＝
mm＝1.5
mm
再代入公式λ＝，求得红光波长为λ＝7.5×10－7
m.
方法总结　(1)在计算条纹间距时一定要弄清测量头上螺旋测微器两条刻线之差对应几个条纹间距．
(2)螺旋测微器的读数原则是：①以mm为单位；②整数部分由固定刻度的整数决定；③小数部分则由固定部分的半刻度和可动部分的示数共同决定：若固定部分过半刻线，则可动部分的示数加上“0.5”；若没有过半刻线，就由可动部分的示数来确定．有一点必须明确，示数一定要读到小数点后面的第三位．
课后巩固练
1．A　[分光法获得相干光源，所以A正确；白光的干涉条纹是彩色的，不是黑白相间的，B错；像屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗纹，C错；相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，D错．]
2．AD　[根据公式Δx＝λ可知，增大双缝间距d或减小双缝跟屏的距离l，都会使单色光的干涉条纹间距Δx减小，故选A、D.]
3．C
4．C　[相邻两亮条纹的间距是指相邻两亮条纹中心的间距．]
5．C　[白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹．由题意知＝，即光程差等于零，在O点振动加强，形成亮条纹．所以A、B、D错误，C正确．]
6．ABD
7．光源　滤光片　　毫米刻度尺　Δx＝λ[第2个空也可填滤色片，第4个空也可填米尺(准确到毫米)]
8．0.140　10.300　5.64×10－4
解析　由图知：a1＝0.140
mm　a7＝10.300
mm
条纹宽度Δx＝①
又Δx＝λ②
解①②得λ＝＝5.64×10－4
mm
9．5.90×10－7
m　16条
解析　Δx＝＝
m＝2.95×10－3
m，
λ＝＝
m
＝5.90×10－7
m.
而红光波长λ′＝＝
m＝7.5×10－7
m，
Δx′＝λ′＝
m＝3.75×10－3
m，
所以暗条纹数为n＝＝16条．
10．见解析
解析　在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，干涉条纹总是平行双缝．
(1)当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗．
(2)当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗．同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转．