高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第五节 用双缝干涉实验测定光的波长练习题

4.5用双缝干涉实验测定光的波长同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．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

2．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中（　　）

A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝

B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝

C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽

D．实验中，若仅将双缝与屏幕之间距离增大，则屏上的干涉条纹间距将变窄

3．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，现将折射率为的透明薄膜遮住上方的条缝，则屏上可以观察到（　　）

A．干涉条纹向上移动，条纹宽度不变 B．干涉条纹向下移动，条纹宽度变窄

C．干涉条纹向上移动，条纹宽度变宽 D．干涉条纹不移动，条纹宽度不变

4．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，为了使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A．取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹

B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大

C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小

5．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

6．如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹如图乙所示，屏上P、P1、P2处依次排列着明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。若遮光筒内装满水，其它条件不变，则光屏上（　　）

A．不再出现明暗相间的条纹 B．P处可能出现暗条纹

C．P1处一定为明条纹 D．明暗相间的条纹间距变小

7．图为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（　　）

A．③、④分别是双缝、单缝

B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离

C．应先放上单缝和双缝，再调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心

D．测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为

8．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将(   ）

A．向上移动 B．向下移动

C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动

9．用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数为11.4mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.1mm，则所测单色光的波长为（　　）

A．2.38×10-7m B．2.38×10-9m C．9.5×10-7m D．9.5×10-9m

10．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（　　）

A．相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等

B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍

C．屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大

D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距

11．如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是（　　）

A．a光的波长大于b光的波长

B．这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率

C．若从同一介质射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角

D．若用同一装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距大于b光的条纹间距

12．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

13．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。M、N、P三个光学元件依次为（　　）

A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片

C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片

14．如图所示，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，一同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变窄。以下改动可能会实现这个效果的是（　　）

A．仅将滤光片向右移动靠近单缝 B．仅将单缝与双缝的位置互换

C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 D．仅将单缝向左移动少许

15．如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S,可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,则在光屏P上可观察到 （ ）

A．红光和蓝光两套干涉条纹

B．红、蓝相间的条纹

C．两种色光相叠加,但不出现干涉条纹

D．屏的上部为红光,下部为蓝光,不发生叠加

二、填空题（共4题）

16．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______．

17．如图所示为双缝干涉实验的原理图，光源S到缝、的距离相等，为、连线中垂线与光屏的交点。用波长为500nm的光实验时，光屏中央处呈现中央亮条纹（记为第0条亮条纹），P处呈现第2条亮条纹。当改用波长为400nm的光实验时，P处呈现第___________条__________（填“明条纹”或“暗条纹”）。为使P处呈现第2条亮条纹，可把光屏适当________（填“向左平移”或“向右平移”）。

18．如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d。

①调节仪器使分划板的中心刻度对准一条亮条纹的中心A，示数如图乙所示，其读数为x1=____________mm。移动手轮至另一条亮条纹的中心B，读出其读数为x2.

②写出计算波长的表达式λ=____________（用x1、x2、L、d表示）。

③若将滤光片由绿色换成红色，其他条件不变，则屏上干涉条纹的间距将____________（填“增大”“减小”或“不变”）。

19．我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验：

(1)在本实验中，需要利用关系式来求解某色光的波长，其中L和d一般为已知量，所以测量是本实验的关键，观察下面的图像，你认为在实际操作中应选下列图中的________图（填写“甲”、“乙”）更为合适？

(2)而在实际操作中，我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成，使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，具体操作如下：从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，总共测量了5条亮纹之间的距离，初末位置游标卡尺的示数如图所示，则相邻两条亮纹的间距________mm。

(3)若在实验当中，某同学观察到以下图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上。下面操作中可行的有________。

A．调节拨杆方向

B．其他不动，测量头旋转一个较小角度

C．其他不动，遮光筒旋转一个较小角度

D．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度

(4)在写实验报告时，实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时的所观察到的初末两个视场区，你觉得__________的图像存在造假现象。

三、综合题（共4题）

20．(1) 在双缝干涉实验中, 要减小相邻两条明条纹间的距离, 正确的做法是______

   A．改用频率较大的光                           

   B．改用在真空中波长较大的光

   C．减小双缝到屏之间的距离               

   D．改用在同一介质中传播速度较小的光

   E. 增强入射光强度

(2) 如图所示, 实线是某时刻的波形图像, 虚线是0.25 s后的波形图.

   ① 若波向左传播, 求它传播的可能距离;

   ② 若波向右传播, 求它的最大周期;

   ③ 若波速是68 m/s, 判断波的传播方向.

21．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，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条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。

(i)求相邻亮条纹的中心间距Δx

(ii)求红色光的波长入(结果保留3位有效数字)

(ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小?

22．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得了成功，若他在此基础上将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动，实验仍能成功吗？为什么？

23．某同学在“用双缝干涉测激光的波长”实验中；如图甲所示，若将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图乙图样的平行且等宽的明暗相间的条纹，为测量该激光的波长，测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），光屏到双缝距离为L，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，求该激光的波长。

参考答案：

1．B

2．C

3．A

4．D

5．B

6．D

7．B

8．A

9．C

10．A

11．B

12．D

13．A

14．C

15．C

16．5×1014

17．     3     暗条纹     向右平移

18．     19. 4          增大

19．     甲图          BC     甲同学

20．)ACD

①若波向左传播,它传播的可能距离为: x = (4n + 3) m   (n = 0,1,2,…)            

②若波向右传播,最大周期 Tmax = 1 s

③波向右传播.     

21．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ)；(ⅲ)变小

22．能，

实验仍能成功，因为干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在叠加，遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许时，根据

L变小、d、λ均没变，只是条纹间距变小

23．