物理选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长练习题

这是一份物理选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长练习题，共9页。试卷主要包含了基础巩固，拓展提升等内容，欢迎下载使用。


一、基础巩固
1．如图所示，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有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的（ ）
A．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏
B．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏
C．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏
D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏
【答案】B
【解析】为了获取单色的线光源，光源后面是滤光片、单缝，然后通过双缝在光屏上产生干涉图样，则后面是双缝、遮光筒和光屏。故B正确，ACD错误。故选B。
2．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
【解析】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，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；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。
3．在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有
A．改用红光作为入射光
B．改用蓝光作为入射光
C．增大双缝到屏的距离
D．增大双缝之间的距离
【答案】AC
【解析】光的干涉现象中，条纹间距公式，即干涉条纹间距与入射光的波长成正比，与双缝到屏的距离成正比，与双缝间距离成反比，红光波长大于黄光波长，则条纹间距增大，故A正确；蓝光波长小于黄光波长，则条纹间距减小，故B错误；增大双缝到屏的距离，条纹间距增大，故C正确；增大双缝之间的距离，条纹间距减小．故D错误．
4．如图所示，在做《用双缝干涉测量光的波长》的实验时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，用直尺量得双缝到屏的距离为80.00cm，由双缝上的标识获知双缝间距为0.200mm，光波波长为6.00×10-7m.若调至屏上出现了干涉图样后，用测量头上的螺旋测微器去测量，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，如图所示，此时螺旋测微器的读数为________mm，此明条纹的序号定为1，其右侧的明纹序号依次为第2、第3、……条明纹．从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为________mm.
【答案】0.900 12.0
【解析】[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm，转动格数估读一位，读数为0.5+0.01×40.0=0.900mm
[2]相邻条纹的间距
则从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为x=5=12.0×10-3m=12.0mm
5．如图甲为做“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置示意图，回答下列问题：
（1）实验时单缝与双缝应该相互_______ (填“平行”或“垂直”)
（2）为测定相邻两个亮条纹的间距，转动手轮使目镜中能观察到如图乙所示的分划板中心刻度与干涉条纹，记下此时手轮上的读数。然后再次转动手轮，使目镜中能观察到图_______(在A、B、C、D中选填一个)所示的分划板中心刻度与干涉条纹，再次记下手轮上的读数。
（3）转动手轮，使分划板的中心刻线分别对准第1条亮纹、第7条亮纹的中心，读数分别为?1和?7。若单缝与双缝间的距离?1，双缝与屏的距离?2，双缝间距d，写出计算波长?的表达式_____（表达式用字母表示）
【答案】平行 C
【解析】（1）[1]做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，单缝与双缝应该相互平行；
（2）[2]为测定相邻两个亮条纹的间距，转动手轮使目镜中能观察到如图乙所示的分划板中心刻度与干涉条纹，记下此时手轮上的读数。然后再次转动手轮，使得分划板的中心刻度对齐相邻亮条纹的中心，故应选C；
（3）[3]根据双缝干涉条纹的间距公式得：
其中；
联立解得：
6．利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距d=0.5mm, 双缝光屏间距离L=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，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______，B位置的游标卡尺读数为________， 单色光的波长为________m。
【答案】11.1mm 15.6mm
【解析】[1]．图A游标卡尺的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm．
[2]．图B游标卡尺读数为：15mm+0.1×6mm=15.6mm．
[3]．根据 其中
得．
7．用双缝干涉测光的波长．实验装置如图1所示，已知单缝与双缝的距离L1=60 mm，双缝与屏的距离L2=700 mm，单缝宽d1=0.10 mm，双缝间距d2=0.25 mm．用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心（如图2所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度．
（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图3所示，则对准第1条时读数x1=________mm，对准第4条时读数x2=________mm，相邻两条亮纹间的距离Δx=________mm．
（2）计算波长的公式λ=_________；求得的波长值是________nm．
【答案】2.190 7.868 1.893 676
【解析】①螺旋测微器读数首先固定刻度读出半毫米的整数倍，第一条即读为，同时找到第19条刻度线与固定刻度对齐，估读一位即，再乘以精确度，最终结果为，同理，第4条对应读数为，第一条到第四条共有三个间距，所以两条相邻条纹间距。
②双缝干涉相邻条纹间距，其中是双缝到屏的距离，是双缝间距，对照已知条件可得，可得波长，代入数据计算可得。
8．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离L＝0.5 m，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如图中(a)、(b)所示给出，则：

(1)相邻两条纹间距Δx＝__________mm；
(2)波长的表达式λ＝________(用Δx、L、d表示)，该单色光的波长λ＝________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】0.75 变小
【解析】(1)[1]．A位置游标卡尺的读数为：11mm+0.1×3mm=11.3mm；
B位置游标卡尺的读数为：15mm+0.1×8mm=15.8mm；
相邻亮条纹的间距为．
(2)[2]．根据知，波长的表达式
[3]．解得波长为
(3)[4]．根据知，频率变高，波长变小，则干涉条纹的间距变小．
9．某同学“用双缝干涉测光的波长”。
（1）如图所示，若将某单色光束照在的双缝上，在光屏上观察到的现象是图乙图样是平行且等宽的明暗相间的条纹。换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将_________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将_________（以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”）；
（2）为测量该单色光的波长，将光束垂直射向间距为d的双缝（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），在双缝后面距离为L处的光屏上可以观察到干涉条纹。现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a，则该单色光的波长为___。
【答案】变宽 变窄
【解析】（1）)[1][2]根据双缝干涉条纹间距公式
可知在其它条件不变，换用间隙更小的双缝即d减小时，条纹宽度变宽；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离即L减小，则条纹宽度变窄；
（2）[3]由题意可知，双缝干涉条纹的间距为
根据
可知，该单色光的波长为
二、拓展提升
1．(1)如图所示，线圈与滑动变阻器、电源组成电路，而大线圈则与电流表组成闭合电路，不能使电流表指针偏转的情形是（______）
A．闭合开关后将小线圈插入大线圈的过程中
B．小线圈放在大线圈中，闭合开关后将小线圈拔出来的过程中
C．小线圈放在大线圈中不动
D．小线圈放在大线圈中不动，开关闭合，移动变阻器的滑片时
(2)利用双缝干涉测定光的波长实验中，取双缝间距，双缝光屏间距离，用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图，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________mm，B位置的游标卡尺读数为________mm，单色光的波长为________m。
【答案】C 11.1 15.6 6.43×10-7
【解析】(1)[1]A. 闭合电键后将小线圈插入大线圈的过程中，大线圈内的磁通量从无到有，在变化，导致闭合线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流，电流表指针发生偏转，故A偏转；
B. 小线圈放在大线圈中，闭合电键后将小线圈拔出来的过程中，大线圈内有磁通量从有到无，在变化，导致闭合线圈中产生感应电动势，从而产生感应电流，电流表指针发生偏转，故B偏转；
C. 小线圈放在大线圈中不动时，大线圈内的磁通量不变，不会产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故C不偏转；
D. 小线圈放在大线圈中不动，电键闭合，移动变阻器的滑片时，大线圈内的磁通量发生变化，会产生感应电流，电流表指针发生偏转，故D偏转。
本题选择不能使指针偏转的，故选：C；
(2)[2] A位置游标卡尺的读数为：11mm+0.1×1mm=11.1mm；
[3]B位置游标卡尺的读数为：15mm+0.1×6mm=15.6mm；
[4]相邻条纹间距为：
根据
得：。
2．用双缝干涉测光的波长.实验装置如下图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图（乙）所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数.
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（丙）所示，则对准第1条时读数x1=_______mm，对准第4条时读数x2=_______mm.
(2)根据以上数据计算波长_____nm.
【答案】2.192 7.867 676(670~680)
【解析】(1)测第一条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×19.0=0.190mm，所以最终读数为2.190mm．测第二条时固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.8=0.368mm，所以最终读数为7.868mm．
(2)根据双缝干涉条纹的间距公式，知．代入数据得．
3．把白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、毛玻璃屏等光学元件按从左到右的顺序放在如图甲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)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。则相邻亮条纹中心线间的距离为_________mm。
(2)已知双缝间距d=2.500×10-4m，测得双缝到屏的距离L=0.600m，由计算式λ=__________（用字母d、L、），求得所测红光波长为__________m。
【答案】
【解析】(1)[1]螺旋测微器的精度为，甲图读数为，乙图读数为，则相邻亮条纹中心线间的距离
(2)[2]根据相邻亮条纹间距的公式解得
[3]代入数据解得