高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.4 用双缝干涉仪测量光的波长当堂检测题

这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.4 用双缝干涉仪测量光的波长当堂检测题，共16页。试卷主要包含了5倍时，该点处一定是亮条纹，02 660等内容，欢迎下载使用。

1．如图1所示，a、b两束单色光分别从左侧中点处射入后与玻璃砖上表面成角，两束射向上表面单色光的折射光线强度与角的关系如图2所示，已知玻璃砖的长为4L，宽为2L，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．a光的折射率为2
B．a光频率比b光的大
C．两单色光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻条纹间距较小
D．若，则b光从开始射入玻璃砖到再次回到入射点时的传播时间为
【答案】D
【详解】
A．由图乙可知，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角，则a光的临界角为
根据全反射临界角公式为
a光的折射率为
A错误；
B．b光的临界角为
b光的折射率为
a光频率比b光的小，B错误；
C．a光频率比b光的小，则a光波长比b光的大，根据
a光产生的相邻条纹间距较大，C错误；
D．因为临界角是45°，光线在玻璃砖中刚好发生5次全反射，光路图如图所示
则总的光程为
光在器具中的传播速度为
光在器具中的传播时间
D正确。
故选D。
2．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹。若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙所示。对于这两次实验，下列说法中正确的是（ ）
A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高
B．双缝到光屏的距离L不同，乙图对应的L较大
C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大
D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大
【答案】B
【详解】
A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则可能是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；
D．光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误。
故选B。
3．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图（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。他改变的实验条件是（ ）
A．减小双缝之间的距离
B．减小光源到双缝的距离
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】A
【详解】
ACD．由图可知，亮纹的宽度变大了，根据相邻两个亮（暗）纹间距
可知，若想增大亮纹宽度，可增大双缝到光屏之间的距离L，增大波长或减小两个双缝间的距离d，而根据
增大波长相当于减小光的频率，因此A正确，CD错误；
B．改变光源到双缝的距离，不会改变条纹的宽度，B错误。
故选A。
4．用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 ( )
A．狭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总是相同的光源
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
【答案】A
【详解】
A．此实验是通过分光法获得干涉光源，所以A正确．
B．白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，选项B错误；
C．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，选项C错误．
D．相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，选项D错误．
故选A。
5．在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是（ ）
A．中央明条纹最宽
B．各种不同色光的暗条纹间距一样大
C．对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小
D．在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大
【答案】D
【详解】
A．双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式
知不同色光，波长不同，则条纹间距不同，故B错误；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式
知对于同种色光，光屏离双缝距离L越远明条纹的间距越大，故C错误；
D．根据
可知红光波长长，则条纹间距大，故D正确。
故选D。
【点睛】
解答此题要知道：双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度．根据双缝干涉条纹的间距公式比较条纹间距的大小。
6．如图所示，两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入，经三棱镜折射后相交于点P，下列说法中正确的是（ ）
A．a光的光子能量大于b光子能量
B．a光在三棱镜中传播的速度较大
C．让a光和b光通过同一双缝干涉实验装置，a光的条纹间距小于b光的条纹间距
D．若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定可以使该金属发生光电效应
【答案】AC
【详解】
A．有图可知，a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以a光的折射率大，b光的折射率小，所以a光的频率大，根据
a光的光子能量大于b光子能量，A正确；
B．由光在介质中传播速度的公式
所以a光的折射率大，b光的折射率小，a光在三棱镜中传播的速度较小，B错误；
C．a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，所以a光的波长较b光短，根据
a光的条纹间距小于b光的条纹间距，C正确；
D．a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，a光能使某金属发生光电效应，a光频率大于金属的极限频率，但是b光频率不一定大于金属的极限频率，b光不一定使该金属发生光电效应，D错误。
故选AC。
7．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图，点为圆心，为直径的垂线，足够大的光屏在正下方平行于放置，由A、两种单色光组成的一束光沿半径方向射向点，入射光线与夹角较小时，光屏区域出现两个光斑，逐渐增大角，光屏区域光的光斑先消失，继续增大角，光的光斑也消失，则（ ）
A．A光在玻璃砖内的传播速度比光的大
B．若A光能让锌板发生光电效应，则光一定也能
C．用同一装置做双缝干涉实验，A光的条纹间距小于B光的条纹间距
D．若A、B光是氢原子从不同的激发态向基态跃迁产生的，则产生A光的激发态对应能级更高
【答案】CD
【详解】
A．A光的光斑先消失，所以A光的临界角小于B光的临界角，根据
则有，根据
A光在玻璃砖内的传播速度比B光的小，A错误；
B．因为，所以，A光能让锌板发生光电效应，根据发生光电效应的条件，B光的频率有可能比锌板的极限频率小，即B光不一定发生光电效应，B错误；
C．因为，所以，根据
用同一装置做双缝干涉实验，A光的条纹间距小于B光的条纹间距，C正确；
D．因为，根据
A光的能量大于B光的能量，从不同的激发态向基态跃迁时，释放的能量较多，应能级更高，D正确。
故选CD。
8．某同学在做双缝干涉实验时，按图安装好实验装置，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
【详解】
由题意可知，在光屏上却观察不到干涉图样，可能不满足频率相同的条件，也可能满足条件，但不能满足单缝与双缝平行，及中央轴线与遮光筒的轴线在同一条直线上，与是否安装滤光片，及光源的强弱无关，故AC正确，BD错误。
故选AC。
9．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.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（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E.将光源向远离双缝的位置移动
【答案】ACD
【详解】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
10．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，经调节后在目镜中观察到如图甲所示的单色光干涉条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示的条纹，则改变的实验条件可能是（ ）
A．减小光源到单缝的距离
B．增大双缝之间的距离
C．增大双缝到光屏之间的距离
D．将红色滤光片改为绿色滤光片
【答案】BD
【详解】
A．由可知，条纹间距与光源到单缝的距离无关，故A错误；
B．由可知，增大双缝之间的距离，可以减小条纹间距，故B正确；
C．由可知，增大双缝到光屏之间的距离，可以增大条纹间距，故C错误；
D．由可知，将红色滤光片改为绿色滤光片，波长变短，条纹间距变小，故D正确。
故选BD。
11．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb'面射出
C．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，反映出光具有波动性
D．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏．当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
【答案】ACD
【详解】
A．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度．故A正确；
B．当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb'面射出，故B错误；
C ．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，体现光具有波动性，故C正确；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选ACD。
12．如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置．实验中用激光照射双缝，其目的是产生________相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙Δs，其它条件不变，应使Δs________（填“增大”或“减小”）；如果将红光换为紫光，其它条件不变，光屏上干涉条纹的间距将________（填“增大”或“减小”）．
【答案】频率 减小 减小
【解析】
【详解】
实验中用激光通过双缝，双缝的作用是形成频率相同的相干光源；由条纹间距干涉知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使得双缝间距离缩小；如果仅将红光激光器换为黄光激光器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距变小．
【点睛】
：发生干涉的条件是两列频率相同的光，双缝的作用是得到相干光源，由条纹间距干涉知，如何改变条纹间距。
13．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，并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，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．
【答案】光源 滤光片 毫米刻度尺
【详解】
[1][2]在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源和滤光片的中心均位于遮光筒的中心轴线上；
[3][4][5]并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，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时（如图所示），将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3…条明纹，最终与明纹n中心对齐，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离
刻度尺量得双缝到屏的距离L，然后由
计算出发生干涉的光波波长。
14．双缝干涉实验装置的原理图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出光的波长为λ，P1是第1级亮纹，则P1S2－P1S1=___________；现在S1与P1间垂直S1P1连线插入厚度为5λ玻璃片，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到P1所在位置，则P1所在位置将变为___________（填“亮条纹”或“暗条纹”）。
【答案】 暗条纹
【详解】
[1]根据双缝干涉的条件；
[2]在S1与P1间插入厚度为玻璃片，光在玻璃中的传播速度为
可知光在S1与P1间传播多用的时间
即相当于多传播的距离为
此时光源S1和S2到达P1的光程差为
根据双缝干涉的条件可知P1点将变为暗条纹。
15．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，要把它们放在如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．
（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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、__________、A。
（2）已知测量头是50分度的游标卡尺．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所示，图中的数字是该同学给各亮纹的编号，此时图中游标卡尺的读数；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图所示，此时图中游标卡尺的读数______。
（3）已知该同学选用的双缝的缝间距，双缝与光屏之间的距离，利用上述测量结果，经计算得这种色光的波长______。
【答案】EDB 15.02 660
【详解】
（1）[1]为了获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，即为E、D、B；
（2）[2]游标卡尺主尺的读数为15mm，游标读数为
所以最终读数为
（3）[3]根据
得
带入数据解得
16．在双缝干涉实验中，用波长为630nm的红光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。已知双缝到屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间距的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为___________mm。
【答案】0.3
【详解】
[1]由
可得
其中
则
17．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为_____，______，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_____m；
（3）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】11.1 15.6 0.75 变小
【详解】
(1)[1]A位置游标卡尺的读数为
[2]B位置游标卡尺的读数为
[3]相邻亮条纹的间距为
(2)[4]根据
知，波长的表达式
[5]波长为
(3)[6]若改用频率较高的单色光照射，则其波长变小，根据
知干涉条纹的间距变小
18．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，要把它们放在如图一所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。
（1）将白光光源C放在光具座最左端，由左至右依次放置其他光学元件，在放置单缝和双缝时，除注意单缝和双缝间距离约为5～10cm外，还要注意使________；
（2）已知双缝到光屏之间的距离为L，双缝之间的距离为d，某同学在用测量头测量时，先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数用a表示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，这时手轮上的示数用b来表示（b>a），由此可计算出实验中所测得的红光波长＝________
（3）若a如图二甲所示，b如图二乙所示，已知双缝间距d=2.0×10－4m，双缝到屏的距离L=0.700m，则所测红光波长为________nm。
（4）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________。
A．增大单缝和双缝之间的距离
B．增大双缝和光屏之间的距离
C．增大入射光的波长
D．增大双缝之间的距离
【答案】单缝和双缝平行 660 BC
【详解】
（1）[1]为获取相干性光源，单缝与双缝需相互平行；
（2）[2] 第1条亮纹与第6条亮纹之间距离为，则条纹间距为
由干涉条纹间距公式 可得
（3）[3] 由干涉条纹间距公式
代入数据可得红光波长为
（4）[4] ABCD．由干涉条纹间距公式 可知，若要增大，则需要增大双缝和光屏之间的距离或增大入射光的波长，故BC正确AD错误，
故选BC。