上海市海滨高中2019-2020学年物理沪科版选修3-4：4.2用双缝干涉仪测定光的波长 课时练（含解析）

4.2用双缝干涉仪测定光的波长
1．某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时（如图甲中的A），游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度线对齐第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，缝到屏的距离，则图丁中游标卡尺的示数是______cm，所测光波的波长为______m（本小题最后一空保留两位有效数字）．
2．在实验室进行“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图所示：
①M、N、P三个光学元件依次为_____
A．滤光片、单缝、双缝 B．双缝、滤光片、单缝
C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝
②对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取的方法有______
A．减小双缝间距离 B．增大双缝间距离
C．减小双缝到屏的距离 D．增大双缝到屏的距离
3．在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是=600mm，双缝之间的距离是=0.20mm，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条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如左图所示,读数为x1．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数x2如右图所示．则示数x1=_____mm．由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长的公式为λ=_____（用、、x1、x2表示）．若将数值代入，可计算得λ=_______．（计算结果保留三位有效数字）
4．用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.3mm，用的是红色滤色片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹．
（1）毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行？____________
（2）如果把单缝向双缝移近一些，相邻两亮条纹中心的距离_________．（填“增大”、“不变”或“减小”）
（3）在某次实验中，双缝间距d=0.5mm，双缝与光屏间距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为11.1mm，B位置的游标卡尺读数为_______，单色光的波长为______m．
5．如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。
（1）图中①是小灯泡光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是____________、单缝和双缝。
（2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离：_________。
A．增大③和④之间的距离
B．增大④和⑤之间的距离
C．将红色滤光片改为绿色滤光片
D．增大双缝之间的距离
（3）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600 mm，双缝之间的距离是，单缝到双缝之间的距离是。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条亮纹记作第1条的中心，这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图乙所示，这两次示数依次为________mm和________mm，由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_________（结果保留三位有效数字）
6．（8分）
(1)为进行“杨氏双缝干涉实验”，现准备了下列仪器：
A．白炽灯 B．双窄缝片 C．单窄缝片 D．滤光片 E．白色光屏
把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：　　　　　 (填写字母代号)．
(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)作为入射光
B．增大双缝到屏的距离
C．减少双缝间距
D．增大双缝间距
(3)在用双缝干涉测光的波长的实验中：⑴已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如左图所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如右图所示。这两次示数依次为_______mm和______mm。
7．用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，双缝之间的距离是0.5mm，用的是红色滤色片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹．
（1）毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直还是平行？____________
（2）如果把单缝向双缝移近一些，相邻两亮条纹中心的距离____________．（填“增大”、“不变”或“减小”）
（3）经测量双缝与光屏间距离L=1.5m，某次实验用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图，分划板在图中A、B位置时测量头的读数如图所示，试读出分划板在B位置时测量头（图乙所示）的读数为 　 ，该单色光的波长为 m．
8．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在右图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
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，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、E、____、____、A．
9．双缝干涉实验装置如图所示,双缝间距离为d,双缝到像屏间距为L,调整实验装置使像屏上见到清晰的干涉条纹,关于该干涉条纹及改变条件后干涉条纹的变化情况,下列叙述中正确的是
( )
A．屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的,而所有暗线是波谷与波谷叠加形成的
B．若将像屏向右或向左平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹
C．若将双缝间距d减小,像屏上两相邻明条纹间距变小
D．若改用频率较大的色光进行实验,在其他条件不变的前提下.像屏上两相邻暗条纹间距变小
10．在用双缝干涉测光的波长的实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，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条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图甲所示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第6条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图乙所示．这两次示数依次为0.740mm和______mm．由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_______nm．
参考答案
1．1.775； 6.6×10?7
【解析】
[1]图丁游标卡尺的固定刻度读数为1.7cm，游标尺上第15个刻度游标读数为0.05×15mm=0.75mm=0.075cm，所以最终读数为：1.7cm+0.075cm=1.775cm；
[2] 图乙游标卡尺的固定刻度读数为1.2cm，游标尺上第10个刻度游标读数为0.05×10mm=0.50mm=0.050cm，所以最终读数为：1.2cm+0.050cm=1.250cm；
△x==0.131cm，
根据△x=得：λ=6.6×10?7m
2．A AD
【解析】
①[1] 为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，因此，M、N、P三个光学元件依次为：滤光片、单缝、双缝，故选项A正确，BCD错误；
②[2]由双缝干涉条纹间距公式可知，对于某单色光，波长一定，减小双缝间距d或增大双缝到屏的距离L都可增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，故AD正确，BC错误．
3．0.642 (x2- x1)/6537nm
【解析】
x1读数中，主尺读数为0.5mm，螺旋尺读数为14.2×0.01mm，所以读数为0.5mm+14.2×0.01mm=0.642mm；
x2读数中，主尺读数为10mm，螺旋尺读数为29.5×0.01mm，所以读数为10mm+29.5×0.01mm=10.295mm；
由公式 ，得：可计算出波长为537nm
4．平行 不变 15.6mm 6.4×10-7
【解析】
(1) 毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝应该是平行的；
（2）根据，所以条纹间距只与光的波长、双缝间距及双缝到干涉屏的距离有关，所以如果把单缝向双缝移近一些，相邻两亮条纹中心的距离不变；
（3）B位置的游标卡尺读数为1.5cm+6×0.1mm=15.6mm;相邻两条亮条纹的条纹间距，所以．
5．滤光片（或遮光片）、单缝、双缝 B 0.640或0.641 10.293~10.295 536
【解析】
（1）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、③、④依次是滤光片、单缝、双缝；
（2）根据条纹间距公式知：增大③和④之间的距离不能改变条纹宽度，故A错误；增大④和⑤之间的距离则L增大，所以可增大相邻两条亮纹之间的距离，故B正确；将红色滤光片改为绿色滤光片则波长变短，所以条纹间距变小，故C错误；增大双缝之间的距离d，则条纹间距变小，故D错误。
（3）第一次的读数为，第二次的读数为，所以条纹间距为，由条纹间距公式得：
6．（1） ADCBE （2） ABC （3） 0.642　 10.298 （各2分）
【解析】
本题考查的是对“杨氏双缝干涉实验”的理解，按照白炽灯、滤光片、单窄缝片 、双窄缝片、白色光屏的顺序摆放，为了使条纹较清晰，可以改用波长较长的光(如红光)作为入射光、增大双缝到屏的距离、减少双缝间距来实现；最后按照读数规则读出数据；
7．（1）平行（2）不变 (3)13.870mm 5.5x10-7m
【解析】
（1）毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝应该是平行的
（2）由公式可知，条纹间距只与光的波长、双缝间距及双缝到干涉屏的距离有关，所以如果把单缝向双缝移近一些，相邻两亮条纹中心的距离不变
（3）主尺读数为13.5mm，可动刻度为37.0×0.01mm，所以读数为13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm
由公式 求得波长=5.5x10-7m
8．D B
【解析】
为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝．表示各光学元件的字母排列顺序应为CEDBA，则两个的答案分别为：D、B．
9．BD
【解析】
屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的或波谷与波谷叠加形成的，故A错误；将光屏向左平移一小段距离，或右移一小段距离，屏上都仍有清晰的干涉条纹．故B正确；根据双缝干涉条纹的间距公式 ，知d减小，相邻明条纹的距离增大，在其他条件不变的前提下.，若改用频率较大的色光进行实验，也是波长较小的色光进行实验，像屏上两相邻暗条纹间距变小，故C错误，D正确．
10．7.340 440
【解析】
乙图螺旋测微器的读数为7mm+0.01×34.0mm=7.340mm，则相邻条纹间的距离为：，根据得波长为：．