高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：用双缝干涉测量光的波长课后复习题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：用双缝干涉测量光的波长课后复习题，共37页。试卷主要包含了5604-1 mm=2等内容，欢迎下载使用。
题型一 实验原理与操作
1.[2026广东开学考试]在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜),如图所示,其中双缝为 (选填“M”“N”或“P”)。某同学调试好仪器后能观察到清晰的干涉条纹,若要使毛玻璃上条纹数目有所增加,且仍能观察到清晰的干涉条纹,下列调整可能正确的是 。
A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片
B.仅减小双缝间的距离
C.仅换用更长的遮光筒
D.仅增大滤光片与单缝之间的距离
2.[2026辽宁沈阳期中]如图所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置。
(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互 (选填“垂直”或“平行”)放置。M、N、P三个光学元件依次为 (选填“A”或“B”)。
A.滤光片、单缝、双缝
B.滤光片、双缝、单缝
(2)已知双缝间距为d,单缝与双缝间距为L1,双缝与毛玻璃的间距为L2,转动手轮,使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐,把该亮条纹记为第m条亮条纹,记下手轮上的读数为x1,再转动手轮,使分划板中心刻线移动到与第n条(n>m)亮条纹的中心对齐,记下手轮上的读数为x2,已知x2>x1,则被测光的波长表达式为λ= 。(用题中给出的物理量的字母表示)
题型二 实验数据处理
3.[2026湖南怀化开学考试]如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,从仪器注明的规格可知双缝的间距为d,用刻度尺测出毛玻璃屏与双缝间的距离为L,接通电源使光源正常工作,在毛玻璃屏上得到一组红光的干涉条纹,通过测量头观察该组干涉条纹,如图乙所示,已知分划板中心刻线在图乙中A位置时手轮的示数为x,分划板中心刻线处于B位置时,手轮的示数为2x,试回答下列问题:
乙
(1)相邻两条红色亮条纹的中心间距Δx= 。
(2)红色光的波长λ= 。
4.[2026四川成都期中]在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。
(1)手轮上示数如图乙,则此读数为 mm。
(2)下列说法正确的是 。
A.实验中使用拨杆来调整单缝和双缝时,应使单缝和双缝相互平行
B.实验中还需测出单缝到光屏的距离
C.将单缝向双缝移动一小段距离后,其他条件不变,干涉条纹间距变大
D.若将红色滤光片换成绿色滤光片,则相邻两亮条纹中心的距离将减小
(3)若选用的双缝的间距为0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为1.20 m,第1条暗条纹中心到第4条暗条纹中心之间的距离为7.560 mm。则所测单色光的波长为 nm(结果保留三位有效数字)。
5.[2026四川资阳期中]某学习小组做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)若测定绿光的波长,应选用 色滤光片。
(2)已知双缝到光屏之间的距离L=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心,记下此时手轮上的读数,然后他继续转动手轮,使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心,记下此时手轮上的读数,前后两次手轮上的示数如图所示,则A位置读数为 mm,入射光的波长λ= m(结果保留两位有效数字)。
(3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有 。
A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B.增大双缝到屏的距离
C.增大双缝到单缝的距离
D.增大双缝间距
题型三 拓展创新实验
6.[2026浙江阶段测试]利用平面镜也可以进行双缝干涉实验。实验原理图如图甲所示,S为单色光源,M为平面镜,S光源直接发出的光和经过平面镜M反射的光形成一对相干光。光源S到光屏的垂直距离为L,到平面镜的垂直距离为a,在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。


(1)用测量头测量时,当分划板中心刻线与光屏上第1条亮条纹的中心对齐时,手轮上的读数为x1,当分划板中心刻线与第7条亮条纹的中心对齐时,手轮上的示数如图丙所示,读数记为x7= mm,该单色光的波长λ= (用a、L、x1、x7表示)。
(2)某同学做实验时,平面镜意外倾斜了某微小角度θ,如图丁所示。若沿AO向左略微平移平面镜,干涉条纹间距将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若光源在平面镜镜面所在的水平面上的投影离平面镜左端距离为b,平面镜宽为c,光屏沿竖直方向放置,则光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度为 (用L、a、b和c表示)。
答案
第四章 光
4 实验:用双缝干涉测量光的波长
基础练习
1.答案 P A
解析 M、N、P依次为滤光片、单缝、双缝,故双缝为P。要使毛玻璃上条纹数目有所增加,且仍能观察到清晰的干涉条纹,应减小条纹间距,根据Δx=Ldλ,要减小条纹间距,应该减小光的波长λ,或减小遮光筒长度使双缝与毛玻璃之间的距离L减小,或者增大双缝间距离d,故选A。
2.答案 (1)平行 A (2)(x2-x1)d(n-m)L2
解析 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝,故选A。
(2)相邻条纹间距为Δx=x2-x1n-m,根据Δx=L2dλ,可得λ=(x2-x1)d(n-m)L2。
3.答案 (1)x6 (2)xd6L
解析 (1)由题图乙可知,相邻的两条红色亮条纹的中心间距Δx=xAB6=2x-x6=x6
(2)由Δx=Ldλ,可得红色光的波长λ=xd6L
4.答案 (1)0.642 (2)AD (3)630
解析 (1)图乙读数为0.5 mm+14.2×0.01 mm=0.642 mm。
(2)用拨杆可以调整单缝和双缝,实验中必须调整到单缝和双缝相互平行,这样才能得到清晰的干涉条纹,A正确;根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Lλd,实验中需测双缝到光屏的距离,不是单缝到光屏的距离,B错误;双缝干涉条纹间距与单缝到双缝的距离无关,将单缝向双缝移动一小段距离,干涉条纹间距不变,C错误;绿色光的波长比红色光的波长短,根据Δx=Lλd,将红色滤光片换成绿色滤光片,相邻两亮条纹中心的距离将减小,D正确。故选A、D。
(3)相邻暗条纹的间距Δx=7.5604-1 mm=2.520×10-3 m,由Δx=Lλd,可得λ=dΔxL,解得λ=630 nm。
5.答案 (1)绿 (2)11.1 6.4×10-7 (3)AB
解析 (1)由于要测量绿光的波长,因此应用绿色滤光片。
(2)A位置读数为x1=11 mm+1×0.1 mm=11.1 mm;B位置读数为x2=15 mm+6×0.1 mm=15.6 mm,则条纹间距Δx=x2-x17。根据Δx=Ldλ,解得λ≈6.4×10-7 m。
(3)要增大条纹间距,由Δx=Ldλ可知,可用波长更长的入射光,或增大双缝到屏的距离,或减小双缝间距。故选A、B。
易错警示 相邻亮条纹中心间距Δx=a2-a1n-1,Δx不是条纹宽度,相邻亮条纹中心间距与相邻暗条纹中心间距相等。
6.答案 (1)13.870(13.869、13.871均可) a(x7-x1)3L (2)变大 (3)acLb(b+c)
解析 (1)由题图丙可得读数为13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm
相邻亮条纹中心间距为Δx=x7-x16
由题可知,等效的双缝间距为d=2a
又Δx=Ldλ
联立解得λ=a(x7-x1)3L
(2)画出光路图如图1
沿OA向左略微平移平面镜,即平面镜从图中②位置平移至①位置,由图1可看出双缝的间距即S与像的间距减小(破题关键),则干涉条纹间距变大。
(3)画出光路图如图2
根据几何关系,设平面镜最左端反射的光射到光屏上的点到P点距离为x1,则ab=x1L-b
平面镜最右端反射的光射到光屏上的点到P点距离设为x2,则ab+c=x2L-(b+c)
出现干涉条纹区域的竖直长度为Δx=x1-x2=acLb(b+c)