物理选择性必修 第一册4 实验：用双缝干涉测量光的波长习题

2020-2021学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册同步课时作业 （24）实验：用双缝干涉测量光的波长

1.在光的双缝干涉实验中，能增大条纹间距的做法是(   )

A.改用频率更高的光波 B.改用波长更长的光波

C.增大双缝间距  D.减小双缝与光屏间距

2.如图所示是双缝干涉实验，使用波长为600 nm的橙色光照射时，在光屏上的点和点上方的点恰好形成两条相邻的亮条纹，若用波长为400 nm的紫光重复上述实验，则点和点形成的明暗条纹情况是(   )

A.点和点都是亮条纹 B.点是亮条纹，点是暗条纹

C.点是暗条纹，点是亮条纹 D.点和点都是暗条纹

3.在“用双缝干涉测光的波长”实验（实验装置如下图）中，下列说法错误的是(   )

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.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐

C.为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距

4.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

5.利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长,下列说法中正确的有(   )

A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B.将滤光片由紫色换成红色,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.测量过程中误将5个条纹间距数成6个,波长测量值偏大

6.用白光做双缝干涉实验时,得到彩色的干涉条纹。已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光,其波长是在不断减小的。下列说法正确的是(   )

A.干涉图样的中央亮纹是白色的
B.干涉图样的中央亮纹是绿色的
C.在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹
D.在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹

7.双缝干涉实验装置如图所示,红光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝S的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹,则下列说法正确的是(   )

A.若只减小两条狭缝S1、S2之间的距离,条纹间距将增大
B.若只减小两条狭缝与屏之间的距离,条纹间距将增大
C.若只在两条狭缝与屏之间填充均匀的玻璃介质,条纹间距将减小
D.若只把用红光照射改为用绿光照射,条纹间距将增大(红光波长大于绿光波长)

8.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将实验器材按要求安装在光具座上,如图甲所示。在实验前已获知的数据有:双缝的间距为,双缝到屏的距离为。

(1)分别选用红色滤光片和蓝色滤光片做实验,得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅,其中用红色滤光片做实验得到的干涉图样是________;

A.  B.

C.  D.

(2)一同学用某种单色光照射双缝得到的干涉图样如图乙所示,分划板在图乙中A位置时游标卡尺读数为11.1 mm,在B位置时游标卡尺的示数如图丙所示,则在B位置时游标卡尺的读数为________mm,单色光的波长为________m;(结果保留三位有效数字)

(3)另一同学按实验要求安装好器材后,观察到明显的干涉现象,若他对实验装置改动后,在屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,此改动可能是________。

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B.仅将单缝向远离双缝方向移动少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换 D.仅将红色滤芯光片换成绿色滤芯光片

9.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如图所示，

（1）图中②③④光学元件分别是（   ）

A.滤光片、单缝、双缝

B.单缝、双缝、滤光片

C.双缝、滤光片、单缝

D.单缝、滤光片、双缝

（2）以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是（   ）

A.将红色滤光片改为绿色滤光片

B.增大双缝之间的距离

C.减小④和⑥之间的距离

D.增大④和⑥之间的距离

10.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。

（1）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：

A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置

B.干涉条纹与双缝垂直

C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关

D.干涉条纹的间距与光的波长

有关以上几点中，你认为正确的是________。

（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为_________mm。

（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距时，测量值_________（选填“大于”“小于”或“等于”）实际值。

答案以及解析

1.答案：B

解析：根据条纹间距表达式可知，改用频率更高的光波，波长更短，则条纹间距减小，选项A错误；改用波长更长的光波，则条纹间距变大，选项B正确；增大双缝间距d，则条纹间距减小，选项C错误；减小双缝与光屏间距，则条纹间距减小，选项D错误。

2.答案：B

解析：本题考查亮条纹（暗条纹）的形成条件.不管使用什么颜色的单色光做实验，光屏中间点始终是亮条纹，据此可先排除选项CD；根据题意，点到两双缝的光程差为600 nm，其大小是紫光波长的1.5倍，所以若用波长为400 nm的紫光重复上述实验，点是暗条纹，所以选项A错误，B正确.

3.答案：A

解析：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，故A错误；测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；n条亮纹之间有个间距，相邻条纹的间距，故C正确；本题选错误的，故选A。

4.答案：ACD

解析：两相邻亮条纹的间距,要想增大,可使用波长更长的红色激光,而不能使用波长更短的蓝色激光,选项A正确,B错误;可以减小双缝间的距离d,选项C正确;将屏幕向远离双缝的位置移动,即增大,也可以增大,选项D正确;将光源向远离双缝的位置移动,对无影响,选项E错误。

5.答案：AB

解析： A.滤光片的作用是使入射光变成单色光,单缝的作用是使入射光变成线光源,双缝的作用是形成相干光源,其排列顺序合理,故A正确;

B.将滤光片由紫色的换成红色的,波长λ变长,根据双缝干涉条纹的间距公式 知条纹间距△x增大,故B正确;

C.将单缝向双缝移动一小段距离后,由可知与此距离无关,故干涉条纹间距不变,故C错误;

D.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致△x变小,则波长测量值偏小,D错误;

故选AB.

6.答案：AD

解析：在可见光中从红光到紫光波长逐渐减小,根据双缝干涉原理可知,除中央亮条纹是白色以外,两侧出现了彩色条纹,而且紫光更靠近中央亮条纹。

7.答案：AC

解析：根据双缝干涉条纹间距与波长、两条狭缝与屏之间的距离成正比,而与双缝间距离d成反比,可判断A正确,BD错误;只在两条狭缝与光屏之间填充均匀的玻璃介质后,光的波长变小,条纹间距将减小,C正确。

8.答案：(1)A

(2)15.6;

(3)D

解析：(1)干涉图样应是间距相等明暗相间的条纹,由于红光的波长比蓝光的波长长,根据可知,红光的干涉图样的条纹间距更大,A正确。

(2)根据游标卡尺读数规则知读数为;根据条纹间距公式可知,得波长,由题图乙可知,之间共有7个条纹间距,故相邻两条亮条纹中心间的距离,将以上数据代入得。

(3)对实验装置改动后,在屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可知相邻两亮条纹中心的间距减小,,仅将滤光片移至单缝和双缝之间,与d都不变,则不变,故A错误;仅将单缝向远离双缝方向移动少许,与d都不变,则不变,故B错误;仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,故C错误;仅将红色滤光片换成绿色滤光片,λ减小,L与d都不变,则减小,故D正确。

9.答案：（1）A（2）D

解析：（1）选A。在该装置中，用双缝干涉测定光波的波长，由于灯泡发出的光是复色光，需要分离出某种单色光，因此，灯泡前面应该放置滤光片将某种单色光分出，分离出的单色光经过单缝变成单色光光源，然后再经过双缝变成振动步调完全一致的单色相干光，到达光屏上形成干涉条纹。按正确的放置位置，选项A正确。

（2）选D。根据双缝干涉条纹间距公式可知，影响条纹宽度的因素有双缝到光屏的距离，双缝间距离d以及干涉光的波长λ，要增大亮纹间距需要增加双缝到光屏的距离，选项C错误，选项D正确；若增大双缝之间的距离，亮纹间距会减小，选项B错误；若将红色滤光片改为绿色滤光片，干涉光的波长变短，亮纹间距变小，选项A错误。

10.答案：（1）AD（2）0.700（3）大于

解析：（1）为了获得清晰的干涉条纹，A正确；由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的疏密与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。

（2）手轮的读数为。

（3）条纹与分划板不平行时，实验值为条纹与分划板竖直刻线间的夹角，故。