选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长课堂检测

4.4用双缝干涉测量光的波长提升优化（含解析）

一、选择题

1．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是(　　)

A．双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完全相同的光源

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

2．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，为使光屏上单色光的条纹间距减小，可采取的措施是(　　)

A．换用缝距大些的双缝片

B．换用缝距小些的双缝片

C．适当调大双缝与屏的距离

D．适当调小双缝与屏的距离

3．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是(　　)

A．入射光波长越小，干涉条纹间距越大

B．入射光频率越高，干涉条纹间距越大

C．把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小

D．把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小

4．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线最好(　　)

A．与亮条纹的边缘线对齐

B．与暗条纹的边缘线对齐

C．与亮条纹的中心位置对齐

D．与暗条纹的中心位置对齐

5．如图3所示，从点光源发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡光板P上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，在屏Q上可以看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则(　　)

图3

A．干涉条纹是黑白的，O点是亮条纹

B．干涉条纹是黑白的，O点是暗条纹

C．干涉条纹是彩色的，O点是亮条纹

D．干涉条纹是彩色的，O点是暗条纹

6．某同学在做双缝干涉实验时，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不一致，相差较大

B．滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度

C．单缝与双缝不平行

D．光源发出的光太强

7．某同学在实验中，用一束阳光照射单缝，在光屏上没有观察到干涉条纹，移去双缝屏，屏上出现一条较窄的光斑，分析实验失败的原因，最大的可能性是(　　)

A．单缝的宽度太宽　　　　　　 B．双缝间的距离太小

C．双缝到单缝的距离不相等   D．阳光不能作光源

8．如图13－4－6所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　　)

图13－4－6

A．增大S1与S2的间距

B．减小双缝屏到光屏的距离

C．将绿光换为红光

D．将绿光换为紫光

9.双缝干涉实验装置如图13－4－7所示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是(　　)

A．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹

B．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化

C．若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹

D．若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化

图13－4－7

10.利用图4中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：

图4

A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄

B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

E．去掉滤光片后，干涉现象消失

其中正确的是________．

11．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，用测量头测出n条明条纹间的距离a，则两条相邻条纹间的距离Δx＝________，双缝到毛玻璃的距离l用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．

12．在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600  mm，两缝之间的距离是0.20  mm，单缝到双缝之间的距离是100 mm，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一亮条纹(记作第一条)的中心，这时手轮上的示数如图5(a)所示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮条纹的中心，这时手轮上的示数如图(b)所示．这两次示数依次为______ mm和______ mm.由此可以计算这次实验中所测得的单色光的波长为____ mm.

图5

13．在双缝干涉实验中，两缝间的距离为0.020 cm，双缝到观察干涉条纹的光屏的距离是100.00 cm，用一种单色光黄光做此实验，在光屏上测出21条黄色亮条纹间的距离是5.90 cm，试求这种黄光的波长．如果换用一种频率为4.00×1014 Hz的红光做此实验，在光屏上6.00 cm范围内最多能有多少条暗条纹．

14．如图6所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置．

图6

(1)若将单缝绕中心轴旋转(不超过90°)，条纹将发生什么变化？

(2)若将双缝绕中心轴旋转(不超过90°)，条纹将发生什么变化？

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13－4－9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．

图13－4－9

(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)本实验的实验步骤有：

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；

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时还应注意______________和________________．

(3)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，此时手轮上的示数如图13－4－10甲所示．

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，记下此时如图乙中手轮上的示数为______ mm，求得相邻亮纹的间距Δx为______mm.

图13－4－10

(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算公式λ＝__________，求得所测红光波长为________nm

参考答案

1．A　[分光法获得相干光源，所以A正确；白光的干涉条纹是彩色的，不是黑白相间的，B错；像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，C错；相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距，D错．]

2．AD　[根据公式Δx＝λ可知，增大双缝间距d或减小双缝跟屏的距离l，都会使单色光的干涉条纹间距Δx减小，故选A、D.]

3．C

4．C　[相邻两亮条纹的间距是指相邻两亮条纹中心的间距．]

5．C　[白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹．由题意知＝，即光程差等于零，在O点振动加强，形成亮条纹．所以A、B、D错误，C正确．]

6.AC  解析：选AC.安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒的轴线，单缝与双缝要互相平行才能使实验成功．当然还要使光源发出的光束不能太暗，据上述分析可知选项A、C正确．

7. 解析：选A.在双缝干涉实验中，在双缝间距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，干涉条纹间距跟光波的波长成正比，Δx＝λ，双缝间距离d越小，相邻两亮纹中心间距Δx越大，干涉条纹越清晰，故B错；由以上分析，双缝到单缝距离不相等时，屏上仍会出现干涉条纹，故C错；阳光为白光，其干涉条纹是明暗相间的彩色条纹，故最大可能性是单缝太宽，使从同一位置通过单缝的光的频率不相等，不能发生干涉．

8.解析：选C.由双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知：增大S1与S2的间距d，Δx将减小，A项错误；减小双缝屏到光屏的距离l，Δx将减小，B项错误；红光波长大于绿光，λ变大，Δx将变大，C项正确；紫光波长小于绿光，λ变小，Δx将变小，D项错误．

9. 解析：选ACD.双缝干涉发生后，并不只是在光屏上有干涉图样，而是在双缝右侧的三维空间、只要通过双缝后的两列光波相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置仍很清晰．A条纹间距变宽，C、D条纹间距不变．故A、C、D正确．

10．ABD

11．光源　滤光片　　毫米刻度尺　Δx＝λ[第2个空也可填滤色片，第4个空也可填米尺(准确到毫米)]

12．0.140　10.300　5.64×10－4

解析　由图知：a1＝0.140 mm　a7＝10.300 mm

条纹宽度Δx＝  ①

又Δx＝λ  ②

解①②得λ＝＝5.64×10－4 mm

13．5.90×10－7 m　16条

解析　Δx＝＝ m＝2.95×10－3 m，

λ＝＝ m

＝5.90×10－7 m.

而红光波长λ′＝＝ m＝7.5×10－7 m，

Δx′＝λ′＝ m＝3.75×10－3 m，

所以暗条纹数为n＝＝16条．

14．见解析

解析　在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，干涉条纹总是平行双缝．

(1)当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗．

(2)当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗．同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转．

16. 解析：(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E、D、B.

(2)单缝与双缝的间距为5 ～10 cm，使单缝与双缝相互平行．

(3)甲图的读数为2.320 mm，乙图的读数为13.870 mm，Δx＝ mm＝2.310 mm.

(4)由Δx＝λ可得：λ＝Δx

可求出λ＝×2.310×106 nm＝6.6×102 nm.

答案：(1)E、D、B　(2)单缝和双缝间距5～10 cm　使单缝与双缝相互平行　(3)13.870　2.310　(4)Δx

6．6×102