2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 5.2科学测量：用双缝干涉测光的波长 课后练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第一册
5.2科学测量：用双缝干涉测光的波长 课后练习（解析版）
1．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（　　）
A．相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等
B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间的距离减小，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．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
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．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
3．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，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，小张同学应如何调节（）
A．仅顺时针旋转单缝
B．仅顺时针旋转双缝
C．仅逆时针旋转测量头
D．仅逆时针旋转整个遮光筒
4．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为______，则相邻两条亮条纹间的距离______
5．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（______）
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝
（2）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比，Δx1__________（填“>”“=”或“<”）△x2；
（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有5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乙所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图丙所示，读数为x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丁所示，此时游标卡尺如图戊所示，读数为x2=_________mm。
（4）利用第（3）问测量结果，已知双缝与屏的距离为l，双缝间距为d，计算波长的公式=__________（用题目中给出的字母x1，x2，l，d表示）
（5）另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___________。
A．仅转动透镜 B．仅旋转滤光片 C．仅拨动拨杆 D．仅旋转测量头
6．如图是双缝干涉测光的波长的实验装置示意图．某次实验选用的双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L，接通电源使光源正常工作。
（1）为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是_______；
（2）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，图甲中的数字是该同学给各亮纹的编号，此时游标尺上的读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙所示，此时游标尺上的读数为．请根据上述测量结果，写出这种色光波长的表达式________；（用题中给出的字母表示）
（3）干涉实验能够把一些数量级非常小、不便于观测的量（波长），放大为便于观测的量（条纹间距）。通过干涉现象还可以观测到一些物理量的微小变化（比如双缝间距d的微小变化），干涉仪就是这类仪器．基于干涉理论的激光干涉仪LIGO于2015年首次观测到引力波的存在，其观测到引力波所引起的尺度上的变化（相当于原子核直径的千分之一），进一步证实了爱因斯坦相对论理论的正确性．请举例写出2～3个利用将微小量放大的方法进行的实验_______。
7．利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，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由图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别如图所示，则相邻两条纹间距_____；
（2）波长的表达式_______（用、L、d表示），该单色光的波长_____；
（3）若改用频率较低的单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”、“不变”或“变小”）。
8．在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
（1）观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第a时，手轮的读数x1＝1.002mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x2＝_______mm；
（2）若已知双缝间距d＝2.0×10﹣4m，双缝到屏的距离l＝1.0m，则待测光的波长为_______m（结果保留三位有效数字）。
9．如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③单缝、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。
（1）对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取___________双缝④到光屏⑥的距离L或___________双缝间距d的方法。（填“增大”或“减小”）
（2）转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对准第1条亮纹中心，对应的示数如图乙所示，则x1=___________mm；继续转动手轮，使分划板的中心刻线对准第5条亮纹中心，对应的示数x2=7.872mm；所以本次测量的条纹间距△x=___________mm（取四位有效数字）。
（3）如果已经测得双缝的间距d=0.30m、双缝和光屏之间的距离L=900mm，则待测光的波长λ=___________m。（取三位有效数字）
10．某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）图甲中三种仪器A、B、C依次是___________。
A． 滤光片、单缝、双缝 B． 滤光片、双缝、单缝
C． 双缝、滤光片、单缝 D． 双缝、单缝、滤光片
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为_________mm。
（3）在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则_________。
A.中间条纹间距较两侧更宽
B.不同色光形成的条纹完全重合
C.双缝间距离越大条纹间距离也越大
D.遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
11．现用如图所示双缝干涉实验装置来测量红光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互_____放置（选填“垂直”或“平行”）
（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为______。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测红光的波长_____（保留三位有效数字）。
（3）若仅将滤光片更换为蓝色滤光片，其他装置不变，第一条亮条纹到第六条亮条纹之间的间距_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
12．下图为“用双缝干涉测量光的波长”实验装置。
（1）下列关于实验操作的说法中正确的是________（填正确答案标号）；
A．实验架必须保持水平
B．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应该放上单缝和双缝
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
（2）在实验中，若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是________（填正确答案标号）；
A．减小双缝间距
B．将屏幕向远离双缝的位置移动
C．将光源向远离双缝的位置移动
（3）实验测得双缝间的距离 d=1mm，双缝到屏的距离 l=1m，若第 1 个亮条纹到第 11 个亮条纹的中心间距为6.200mm，则该单色光的波长为________(结果保留三位有效数字）。
参考答案
1．A
【详解】
AB．因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距
其中d为双缝间的距离，l为双缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相等，故A正确，B错误；
C．由公式
可知l减小，屏上条纹间距减小，故C错误；
D．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
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，A错误；
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确；
D．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，D错误。
故选C。
3．C
【分析】
考查“用双缝干涉测量光的波长”实验注意事项。
【详解】
亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。
故选C。
4．a＝|a2－a1| Δx＝＝
【详解】
略
5．B > 15.02 D
【详解】
（1）[1]越小，目镜中观察得条纹数越多，由可知应将屏向靠近双缝的方向移动或使用间距更大的双缝。
故选B。
（2）[2]红光的波长大于绿光的波长，由可知红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比有
（3）[3]由图戊可知游标尺主尺的读数为1.5cm，游标尺的读数为
所以读数为
（4）[4]由可得
（5）[5]由图可知，亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需使单缝与双缝相互平行，只要转动测量头，将图中的分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行即可。
故选D。
6．单缝 油膜法测分子直径；卡文迪许扭称实验测；库仑扭称实验；微小形变的观察及测量等。
【详解】
（1）[1]M处的实验器材是单缝；
（2）[2]条纹间距
根据
可得

（3）[3]运用微小量放大的方法进行的实验还有：油膜法测分子直径；卡文迪许扭称实验；库仑扭称实验；微小形变的观察及测量等；
7．0.75 600 变大
【详解】
（1）[1]A位置游标卡尺的读数为
B位置游标卡尺的读数为
相邻亮条纹的间距为
（2）[2]根据
知，波长的表达式
[3]波长为
（3）[4]若改用频率较低的单色光照射，则其波长变长，根据
知干涉条纹的间距变大。
8．9.762
【详解】
[1]先读固定刻度为9.5mm，再读可动刻度，然后两者相加为
[2]条纹间距
根据双缝干涉公式
得
9．增大 减小 2.191（2.190~2.192均正确） 1.420 4.73×10-7
【详解】
（1）[1][2]根据
可知增大L或减小双缝间距d均可使Δx增大
（2）[3]由题图乙知
[4]根据
解得
10．A 0.820 D
【详解】
（1）[1]根据双缝干涉的原理可知图甲中三种仪器A、B、C依次是滤光片、单缝、双缝，故选A；
（2）[2]螺旋测微器的精确度为0.01mm，则示数为
（3）[3] A．根据可知亮条纹之间的距离和暗条纹之间的距离相等，故A错误；
B．根据可知条纹间距随波长的变化而变化，因此不同色光不会重合，故B错误；
C．根据可知，双缝间距离越大条纹间距离越小，故C错误；
D．遮住一条缝后，出现单缝衍射现象，屏上仍有明暗相间的条纹，故D正确；
故选D。
11．平行 15.02 693 变小
【详解】
(1)[1]只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹。
(2)[2]读数为
[3]由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为，第6条亮纹中心对齐，测量头的读数，所以
根据
解得
(3)[4]更换为蓝色滤光片，波长变小，由
可知，间距变小。
12．C AB 6.20×10-7m
【详解】
（1）[1]A.此实验要求光源、遮光片、单缝、双缝、遮光筒和屏的相应位置在一条直线上即可，故A错误；
B．在调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应先把单缝和双缝取下，故B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故C正确。
故选C。
（2）[2]根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距公式可知，要使Δx增大，可以换用波长更大的光、增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，故AB正确。
（3）[3]第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为
x=10Δx=6.200×10-3m
则
Δx=6.20×10-4m
解得该单色光的波长为