2019-2020学年人教版选修3-4 13.4实验：用双缝干涉测量光的波长 课时对点练（解析版）

课时对点练
1．(2018·厦门外国语学校高二第二学期期中)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图1甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示．他改变的实验条件可能是(　　)
图1
A．减小光源到单缝的距离
B．减小双缝之间的距离
C．减小双缝到光屏之间的距离
D．换用频率更高的单色光源
答案　B
解析　改变条件后亮条纹之间的间距变大，由公式Δx＝λ可知，要使Δx增大，可增大双缝到光屏之间的距离l，C错；减小双缝之间的距离d，B对；换用波长更长，即频率更低的单色光源，D错；改变光源到单缝的距离不会改变Δx，A错．
2.(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，若用单色光照射后观察毛玻璃屏上的条纹如图2所示，则有(　　)
图2
A．若只适当增大单缝的宽度，则条纹间距将减小
B．若只适当增大双缝的间距，则条纹间距将减小
C．若只适当增大照射光的频率，则条纹间距将增大
D．若只适当增大双缝到光屏的间距，则条纹间距将增大
答案　BD
3．(多选)利用图3中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是(　　)
图3
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．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
答案　ABD
解析　由条纹间距公式Δx＝λ可知，A项中l减小，Δx变小；B项中λ变大，Δx变大；D项中d变大，Δx变小．故A、B、D正确．
4．(多选)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
答案　AC
解析　安装实验器材时要注意：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．综上所述，可知选项A、C正确．
5．(多选)英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象．图4为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏．现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是(　　)
图4
A．N应选用遮光屏1 B．N应选用遮光屏3
C．O应选用遮光屏2 D．O应选用遮光屏4
答案　AC
6. (多选)关于“用双缝干涉测量光的波长”实验，正确的说法是(　　)
A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行
B．观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧
C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大
D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数
答案　ACD
7．(2018·厦门一中高二下学期期中)某同学在做“双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮纹的中心时(如图5甲中的A)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B)，游标卡尺的示数如图丁所示．已知双缝间距d＝0.5 mm，双缝到屏的距离l＝1 m，则：
图5
(1)图乙中游标卡尺的示数为________ cm.
(2)图丁中游标卡尺的示数为________ cm.
(3)所测光波的波长为________ m(保留两位有效数字)．
答案　(1)1.250　(2)1.775　(3)6.6×10－7
解析　(1)游标卡尺的固定刻度读数为1.2 cm，游标尺上第10个刻度游标读数为0.05×10 mm＝0.50 mm＝0.050 cm，所以最终读数为1.2 cm＋0.050 cm＝1.250 cm.
(2)游标卡尺的固定刻度读数为1.7 cm，游标尺上第15个刻度游标读数为0.05×15 mm＝
0.75 mm＝0.075 cm，所以最终读数为：1.7 cm＋0.075 cm＝1.775 cm.
(3)Δx＝≈0.131 cm
根据Δx＝λ得，λ＝6.6×10－7 m.
8．如图6甲是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置，测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l为0.2 m、双缝的距离d为0.4 mm，图乙是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号，图丙、图丁是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图丙是测第1号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为________ mm，图丁是测第4号亮条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为________ mm.根据上面测出的数据可知，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝________ mm，计算波长的数学表达式λ＝________，被测光的波长为________ nm.
图6
答案　0.510　1.485　0.325　　650
解析　题图丙是测第1号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为0.5 mm＋0.01×1.0 mm＝
0.510 mm；
题图丁是测第4号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为1 mm＋0.01×48.5 mm＝1.485 mm；
相邻两条亮条纹间的距离
Δx＝ mm＝0.325 mm；
根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，得λ＝，
代入数据得：λ＝ m＝6.5×10－7 m＝650 nm.
9．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中
(1)某同学先将光源靠近遮光筒的双缝端并等高放置，然后在筒的另外一侧观察，发现筒的上壁照得很亮，此时他应将遮光筒的观察端向________(填“上”或“下”)调节．
(2)某次测量如图7所示，则读数为________ mm.
图7
(3)几位同学实验时，有的用距离为0.1 mm的双缝，有的用距离为0.2 mm的双缝；同时他们还分别用红、紫两种不同颜色的滤光片遮住光源进行了观察，图8选自他们的观察记录，其中正确反映实验结果的是________．(已知红光波长大于紫光的波长)
图8
答案　(1)上　(2)5.007　(3)BD
解析　(1)发现筒的上壁照得很亮说明光线向上，即观察端偏下，所以应将观察端向上调节；
(2)螺旋测微器的固定刻度为5 mm，可动刻度为0.7×0.01 mm＝0.007 mm，所以最终读数为5 mm＋0.007 mm＝5.007 mm；
(3)根据Δx＝可知，当红光分别通过距离为0.1 mm和0.2 mm的双缝时，距离越大的条纹间的距离越小，故B正确；同理，当红光和紫光通过相同距离的双缝时即l、d相同情况下，波长越长的条纹间的距离越大，故D正确．
10．(2018·唐山一中高二第二学期期中)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：
图9
(1)如图9(a)、(b)两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________．
(2)将下表中的光学元件放在图(c)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，由左至右，各学光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(d)所示，分划板在图中A位置时游示卡尺如图(e)所示，则其示数xA＝________ mm；在B位置时游标卡尺如图(f)所示，则相邻两条纹间距Δx＝________ mm.
(4)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.
(5)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”)．
答案　(1)(a)　(2)EDBA　(3)111.15　0.60　(4)6.0×10－7　(5)变小