4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长课后练习 word版含答案

实验：用双缝干涉测量光的波长课后练习
一、单选题
1.某同学用如图所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，下列说法中正确的是（?? ）
A.?将屏远离双缝，干涉条纹间距变小
B.?将滤光片由红色的换蓝色的，干涉条纹间距变大
C.?换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变小
D.?将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变大
2.下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的(???? )
A.?用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理
B.?光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波
C.?通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致
D.?在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄
3.下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(?? )
A.?单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B.?双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C.?光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D.?在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
4.如图是“用双缝干涉测光的波长”的实验设备示意图，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.?增大双缝与光屏之间的距离????????????????????????????????B.?增大单缝与双缝之间的距离
C.?将红色滤光片改为绿色滤光片????????????????????????????D.?增大双缝之间的距离
5.如图所示是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹，下列说法正确的是（?? ）
A.?减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离增大????????B.?增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离减小
C.?将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小???????????D.?将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大
6.用如图所示的装置来观察双缝干涉现象时，以下推断正确的是（?? ）
A.?狭缝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总是相同的波源
B.?若入射光是白光，像屏上产生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.?若入射光是白光，其中红光与绿光的条纹间的距离相等
7.在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（?? ）
A.?若将其中一缝挡住，则屏上条纹不变，只是亮度减半
B.?若将其中一缝挡住，则屏上无条纹出现
C.?若将下方的缝挡住，则中央亮度的位置将下移
D.?分别用红蓝滤光片挡住，屏上观察不到条纹
8.（单选）在杨氏双缝干涉实验中，如果单色光源S从如图所示的中轴位置沿垂直于SO的方向向上移动一段微小的距离，则相邻明条纹间的间距如何变化？中心干涉条纹向何方向移动？（?? ）
A.?相邻明条纹间的间距不变，中心干涉条纹向上移动
B.?相邻明条纹间的间距变大，中心干涉条纹向下移动
C.?相邻明条纹间的间距不变，中心干涉条纹向下移动
D.?相邻明条纹间的间距变小，中心干涉条纹向上移动
9.用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为△x．下列说法中正确的有（?? ）
A.?如果增大单缝到双缝间的距离，△x将增大
B.?如果增大双缝之间的距离，△x将增大
C.?如果增大双缝到光屏之间的距离，△x将增大
D.?如果将绿光换成波长更短的蓝光，其他条件不变，△x将增大
10.某同学在双缝干涉实验中，观察到干涉条纹间距太小，不易测量，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，该同学可以采用的方法有（?? ）
A.?增加单缝与双缝之间的距离????????????????????????????????B.?增大双缝之间的距离
C.?增大双缝到光屏的距离???????????????????????????????????????D.?改用频率较高的光作为入射光
11.在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了视察屏上的b处，则b处可能是（?? ）
A.?亮纹?????????????B.?暗纹?????????????C.?既有可能是亮纹也有可能是暗纹?????????????D.?以上各种情况均有可能
12.如所示，在双缝干涉实验中，A、B、C为光屏上出现的三条相邻的明条纹的位置，由双缝S1和S2到B点的路程差为（?? ）
A.?λ????????????????????????????????????????B.?2λ????????????????????????????????????????C.?3λ?????????????????????????????????????????D.?4λ
13.如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图．图中①是光源，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
14.在“用双缝干涉测光的波长”实验中：（实验装置如图），下列说法哪一个是错误的（?? ）
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.?测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C.?为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距△x= an?1
15.关于双缝干涉实验，若用白光作光源照射双缝，以下说法不正确的是（?? ）
A.?屏上会出现彩色干涉条纹，因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的
B.?当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹
C.?将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上有亮光，但一定不是干涉条纹
D.?将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上无亮光
二、填空题
16.如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，需要从标尺上读出某条亮条纹的位置。图（a）中所示的读数是________mm。若双缝相距为d，双缝到屏间的距离为l，相邻两个亮条纹中心的距离为Δx，则光的波长表示为λ＝________（字母表达式），某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d＝0.20mm，l＝700mm，测量Δx的情况如图（b）所示。由此可计算出该光的波长为：λ＝________m。
17.用如图甲装置做双缝干涉实验测光的波长．已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝多光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图所示，则其示数为________mm；分划板在B位置时游标卡尺如图所示．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．
18.在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示．
①调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，此时手轮上的读数如图乙所示，则读数为________mm；
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了光源以外，其他不必要的器材元件有________．
三、综合题
19.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，要把它们放在图所示的光具座上组装双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
（1）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、________、A．
（2）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离 l=100.00cm
④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离．
在操作步骤②时应注意________．
（3）第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如甲图所示，螺旋测微器的示数如丙图所示；第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时如乙图所示，螺旋测微器的示数如丁图所示．已知双缝间距为0.5mm，双缝到屏的距离为1m，则丁图中螺旋测微器的示数为________mm．所测光波的波长为________m．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知所用双缝间的距离为d=0.1mm，双缝到屏的距离为L=6.0m，测得屏上干涉条纹中相邻明条纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是________m；假如把整个干涉装置放入折射率为 43 的水中，这时屏上的明条纹间距是________?cm．如图所示，是一列简谐横波在某一时刻的波形图象，已知该波沿x轴正方向传播，波速为5m/s，求：
①该波的波长和周期；
②P质点从该时刻起第一次到达正的最大位移处所用的时间；
③画出波从此时刻起再传播1.5个波长时的波形图．
21.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d＝0.2 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。接通电源使光源正常工作．
（1）M、N、P三个光学元件依次为________
A.滤光片、单缝片、双缝片 B.滤光片、双缝片、单缝片
C.偏振片、单缝片、双缝片 D.双缝片、偏振片、单缝片
（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.增大单缝间距离
C.减小透镜与光源的距离 D.增大双缝到屏的距离
（3）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节________
A.仅左右转动透镜 B.仅旋转滤光片
C.仅拨动拨杆 D.仅旋转测量头
（4）上题中（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙中游标卡尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时图丁中游标卡尺上的读数x2＝________mm；
（5）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离Δx，进而计算得到这种色光的波长λ＝________nm。
答案解析
一、单选题
1. C
A．将屏远离双缝，L变大，根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ
可知条纹间距变大，A不符合题意；
B．将滤光片由红色的换蓝色的，波长变短，根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ
可知干涉条纹间距变小，B不符合题意；
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，则d增大，根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ
可知干涉条纹间距变小，C符合题意；
D．将单缝向双缝移动一小段距离后，根据双缝干涉条纹的间距公式 Δx=Ldλ
条纹间距与单缝与双缝的距离无关，则条纹间距不变，D不符合题意。
故答案为：C。
2. C
用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A正确，不符合题意，光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，横波传播方向与振动方向垂直，所以B正确，不符合题意，通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的色散现象，C错误，符合题意，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长减小，根据公式 Δx=ldλ ，间距变窄，D正确，不符合题意．
故答案为：C
3. B
A、B、单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源，双缝的作用是为了获得频率相同的两个光源，A符合题意，B符合题意；
C、光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹，光屏上距两缝的路程差等于半波长的偶数倍处出现明条纹，C不符合题意；
D、两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便；D不符合题意.
故答案为：B.
4.A
解：依据条纹间距公式△x= Ldλ 知： A、增大双缝与光屏之间的距离L，由上式知，可增大相邻两条亮纹之间的距离，故A正确．
B、△x与单缝和双缝间的距离无关，故增大单缝与双缝之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离，故B错误．
C、绿光的波长比红光短，由上知，将红色滤光片改为绿色滤光片，干涉条纹的间距减小，故C错误．
D、增大双缝之间的距离d，干涉条纹的间距减小，故D错误．
故选：A．
5. A
解：A、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大．故A正确．
B、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，增大双缝到屏的距离，即L增大，干涉条纹间距增大．故B错误．
C、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，将绿光换为红光，波长变长，则干涉条纹间距变大．故C错误．
D、根据双缝干涉条纹的间距公式△x= Ld λ知，将绿光换为紫光，波长变短，则干涉条纹间距减小．故D错误．
故选：A．
6.A
解：A、狭缝的作用是形成线光源，使得入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的波源，故A正确． B、若入射光是白光，像屏上产生的条纹是彩色的干涉条纹，故B错误．
C、像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是暗条纹，故C错误．
D、根据 △x=Ldλ 知，不同色光的波长不同，则条纹间的距离不同．故D错误．
故选：A．
7.D
解：ABC、若把其中一缝挡住，出现单缝衍射现象，仍然出现明暗相间的条纹，条纹不等间距、不等宽，与干涉条纹不同．故ABC错误． D、若将其中一缝用红色滤光片挡住，另一缝用蓝色滤光片挡住，则两光的频率不同，则不能发生干涉，屏上不出现条纹，但有亮光．故D正确．
故选：D．
8.C
解：在双缝干涉实验中，若把单色光源S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，通过双缝S1、S2的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，中央亮纹的位置经过s1、s2到s的路程差仍然等于0． 由于s′s1＞s′s2 ， 中央亮纹P的位置略向下移．
根据公式 △x=Ldλ ，条纹间距不变．
故选：C
9.C
解：A、△x与单缝到双缝间的距离无关，故A错误． B、如果增大双缝之间的距离，使d增大，故△x变小，故B错误．
C、如果增大双缝到光屏之间的距离，L增大，△x将增大，故C正确．
D、若将绿光换成波长更短的蓝光，其他条件不变，△x将减小，故D错误．
故选：C．
10.C
解：A、在双缝干涉实验中，相邻条纹间距△x= ld λ和单缝与双缝之间的距离无关，故A错误； B、增大双缝之间的距离d，相邻条纹间距△x减小，故B错误；
C、增大双缝到光屏的距离l，条纹间距△x增大，故C正确；
D、频率较高的光波长较短，改用波长较短的光作为入射光，条纹间距△x减小，故D错误．
故选：C
11.A
解：双缝干涉实验时，明暗条纹是光子的相互叠加而成的现象，明条纹是光子到达机率较大，而暗条纹光子到达的机率较小，故A正确，BCD错误； 故选：A．
12.B
解：双缝干涉中，出现亮条纹的条件是两列光的路程差为波长的整数倍△s=nλ 当n=0时，为位置A，
当n=1时为位置B，
当n=2时为位置C．
故两列光的路程差为2λ；
故选：B．
13.B
解：依据条纹间距公式△x= Ld λ知： A、△x与单缝和双缝间的距离（即③和④之间的距离）无关，故变化单缝与双缝之间的距离，不改变相邻两条亮纹之间的距离，故A错误．
B、增大双缝与光屏之间的距离L，即增大④和⑤之间的距离，由上式知，可增大相邻两条亮纹之间的距离，故B正确．
C、绿光的波长比红光短，由上知，将红色滤光片改为绿色滤光片，干涉条纹的间距减小，故C错误．
D、增大双缝之间的距离d，干涉条纹的间距减小，故D错误．
故选：B．
14. A
解：A、调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝．故A错误．
B、测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐．故B正确．
C、n条亮纹之间有n﹣1个间距，相邻条纹的间距△x= an?1 ．故C正确．
本题选错误的，故选：A．
15.D
解：A、若用白光作光源照射双缝，由于白光是由波长不同的各种颜色的光组成的，相同的色光发生干涉，在光屏上出现彩色干涉条纹．故A正确． B、当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，相当于白光照射单缝，将出现彩色的衍射条纹，白光照射产生衍射条纹的特点是中央是白色，两边是宽度不等的彩色条纹．故B正确．
C、将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，由于黄光和蓝光不能产生干涉，所以屏上有两光，但不是干涉条纹．故C正确，D错误．
本题选错误的，故选D．
二、填空题
16. 5.24；dlΔx；4.40×10-7
从图中可以看出，主尺示数为5 mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm=0.24 mm，图中的游标卡尺的示数为5 mm+0.24 mm=5.24 mm.由干涉条纹间距的计算公式 Δx=ldλ
解得光的波长表达式为 λ=dlΔx 由图中可以求出条纹间距为 Δx=7.705mm=1.54mm
代入数据解得光的波长为 λ=dlΔx=0.2×10?30.7×1.54×10?3m=4.40×10-7m
17.111.10；6.3×10﹣7
解：依据游标卡尺读数=可动刻度读数+游标尺读数；
故xA=111mm+0.05mm×2=111.10mm；
xB=115mm+0.05mm×10=115.50mm；
相邻亮纹的间距：
△x= xB?xA7 = 115.50?111.107×10?3 ≈0.00063m=0.63mm；
根据公式△x= Ld λ，有：
λ= △xdL = 0.63×10?3×0.5×10?30.5 =6.3×10﹣7m
故答案为：111.10；6.3×10﹣7 ．
18.2.321；滤光片和单缝
解：①手轮上的读数为2.0mm+0.01×32.1mm=2.321mm，②氦氖激光器发出的激光具有很好的单色性和相干性，所以不需要滤光片和单缝，直接照射到双缝上即可得到干涉图样．
故答案为：①2.321； ②滤光片和单缝．
三、综合题
19. （1）E、D、B
（2）使双缝与单缝平行（且均与线光源平行）
（3）5.380±0.001；5.3×10﹣7
解：（1）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝．所以各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A．丁图中螺旋测微器固定刻度读数为5.0mm，可动刻度读数为38.0×0.01=0.380mm，因此读数为5.380mm．
?而丙图中螺旋测微器读数为1.135mm；则相邻条纹间距为△x= 5.380?1.1354 =1.06mm；
根据公式△x= Ld λ，d=0.5mm，L=1m，所以λ= △x?dL = 1.06×10?3×0.5×10?31 =5.3×10﹣7m．
故答案为：（1）E、D、B，（2）使双缝与单缝平行（且均与线光源平行），（3）5.380±0.001，5.3×10﹣7 ．
20. （1）6.33×10﹣7；2.85
（2）解：①由题图知，该波波长为λ=4m，周期T= λv =0.8s．②P点第一次到达最高点的时间t= 4.5?15 = 3.55s=0.7s ．③波传播1.5个波长与经过二分之一个周期后的波形图相同，如图中虚线所示．
答：①波长和周期分别为4m，0.8s．②P质点从该时刻起第一次到达正的最大位移处所用的时间为0.7s．
③波形图如图所示．
解：（1）在双缝干涉中，相邻的亮条纹的间距 △x=Ldλ
所以红光的波长是 λ=△x?dL≈6.33×10?7m
红光从空气进入水中，频率不变，f= cλ=vλ'
在水中光速v= cn
故红光在水中的波长 λ'=λn
所以在水中，相邻明条纹的间距 △x'=△xn =2.85cm．
故答案为：6.33×10﹣7 ， 2.85．
21. （1）A
（2）A,D
（3）D
（4）15.02
（5）660
(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。
故答案为 A ；
(2)由双缝干涉条纹间距公式： △x=Ldλ可知，对于某种单色光，波长 λ 一定，减小双缝间距 d 或增大双缝到光盘的距离 L 都可增加相邻亮纹间的距离，故 AD 正确， BC 错误。
故选： AD.
(3)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若使两者对齐，该同学应调节测量头。故答案为D。
(4)图丁中，游标卡尺主尺的读数为15mm，游标读数为 0.02mm×1=0.02mm ， 故x2=15.02mm.
（5） ?x=x2?x1n?1=15.02?1.167?1=2.31mm ， λ=d△xL=0.2×10?3×2.31×10?3700×10?3=6.6×10?7m=660nm