教科版 (2019)选择性必修 第一册5 实验：用双缝干涉测量光的波长当堂达标检测题

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1．如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置．实验中
(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________(单选).
A．旋转测量头
B．增大单缝与双缝间的距离
C．调节拨杆使单缝与双缝平行
(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________(单选).
A．减小单缝与光源间的距离
B．减小单缝与双缝间的距离
C．增大透镜与单缝间的距离
D．增大双缝与测量头间的距离
2. 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．
(1)M、N、P三个光学元件依次为________．
A．滤光片、单缝、双缝
B．双缝、滤光片、单缝
C．单缝、双缝、滤光片
D．滤光片、双缝、单缝
(2)如图所示，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上．如果想使中心刻线与亮条纹对齐，下列操作中可达到目的的是________________________________________________________________________．
A．仅转动透镜 B．仅转动遮光筒
C．仅转动手轮 D．仅转动测量头
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________．
A.将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．使用间距更小的双缝
D．转动手轮
3．某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙)，游标卡尺的示数如图丁所示．已知双缝间距d＝0.5 mm，缝到屏的距离l＝1 m．则：
(1)图乙中游标卡尺的示数为________ cm.
(2)图丁中游标卡尺的示数为________ cm.
(3)所测光波的波长为________ m(保留两位有效数字).
4．“双缝干涉实验测量光的波长”实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏的距离l＝0.8 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图乙、丙所示，则：
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数xA＝11.1 mm，xB＝________ mm.
(2)该单色光的波长λ＝________ m．(结果保留三位有效数字)
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将__________(选填“变大”“不变”或“变小”).
5．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用于测量红光的波长．
(1)本实验的步骤有：
①调节单缝与双缝的间距为5～10 cm，并使单缝与双缝相互平行；
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取下遮光筒左侧的元件，打开光源，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
④用米尺测出双缝到屏的距离，用测量头(读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离；
⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长．
以上步骤合理的顺序是________．(只填步骤代号)
(2)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，使分划板的中心刻线与第5条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示．则图乙中手轮上的示数是________mm；图丙中手轮上的示数是________mm.
(3)已知双缝到屏的距离为0.500 m，使用的双缝间距为2.8×10－4 m，由此可求得所测红光波长为λ＝________ m(结果保留三位有效数字).
6．在“用双缝干涉测光的波长”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d＝0.2 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后，接通电源使光源正常工作．
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图(a)所示，图(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图(b)中游标卡尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标卡尺上的读数x2＝________ mm.
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx＝________ mm；这种色光的波长λ＝________mm.
微点9 实验：用双缝干涉测量光的波长
1．答案：(1)C (2)D
解析：(1)实验中要观察到清晰的干涉条纹，应使单缝和双缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，C正确．
(2)干涉条纹间距Δx与入射光波长λ、双缝间距d及双缝与测量头间的距离l满足的关系式为Δx＝ eq \f(l,d)λ，因此，要增大观察到的条纹间距，可以增大双缝与测量头间的距离l，D正确．
2．答案：(1)A (2)D (3)B
解析：(1)双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让光源通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹．故合理的顺序是滤光片、单缝、双缝，A正确．
(2)分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，应转动测量头使其方向一致，故选D.
(3)要想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小干涉条纹间距，根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝ eq \f(l,d)λ，可知可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离，故B正确．
3．答案：(1)1.250 (2)1.770 (3)6.5×10－7
解析：(1)图乙中游标卡尺是20个等分刻度，精确度为0.05 mm，读数为12 mm＋0.05×10 mm＝12.50 mm＝1.250 cm.(2)图丁中游标卡尺读数为17 mm＋0.05×14 mm＝17.70 mm＝1.770 cm.
(3)由Δx＝ eq \f(l,d)λ可得λ＝Δx eq \f(d,l)＝ eq \f(1.770－1.250,6－2)×10－2× eq \f(0.5,1)×10－3 m＝6.5×10－7 m．
4．答案：(1)15.6 (2)3.75×10－7 (3)变小
解析：(1)B位置游标卡尺的读数为
15 mm＋0.1×6 mm＝15.6 mm.
(2)Δx＝ eq \f(xB－xA,6)＝0.75 mm.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ eq \f(l,d)λ得：λ＝ eq \f(d,l)Δx，代入数据得λ＝3.75×10－7 m.
(3)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ eq \f(l,d)λ知，频率变高，波长变短，则干涉条纹间距变小．
5．答案：(1)③②①④⑤
(2)1.130 5.880
(3)6.65×10－7
解析：(2)题图乙螺旋测微器的固定刻度读数为1 mm，可动刻度读数为0.01×13.0 mm＝0.130 mm，则最终读数为1.130 mm.题图丙螺旋测微器的固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为0.01×38.0 mm＝0.380 mm，则最终读数为5.880 mm.(3)相邻亮条纹的间距Δx＝ eq \f(5.880－1.130,4)mm＝1.187 5 mm.
根据Δx＝ eq \f(l,d)λ得波长λ＝Δx eq \f(d,l)＝1.187 5×10－3× eq \f(2.8×10－4,0.5) m＝6.65×10－7 m．
6．答案：(1)15.02 (2)2.31 660
解析：(1)由游标卡尺的读数规则可知：
x2＝(15.0＋1×0.02) mm＝15.02 mm.(2)因分划板中心刻线分别与图(a)中第3条纹、图(c)中第9条纹重合，则知条纹间隔为6个，故Δx＝ eq \f(x2－x1,6)＝2.31 mm；由Δx＝ eq \f(l,d)λ可知λ＝ eq \f(d·Δx,l)＝660 mm.
方法总结：①分划板中心刻线总在目镜的“中心”位置，但可以在光屏上移动；②游标卡尺有50个分度，则精确度为0.02 mm.第一次读数时，主尺读数是1 mm，游标尺上第8条刻线与主尺上的一条刻线对齐，第二次读数时，主尺读数是15 mm，游标尺上第1条刻线与主尺上的一条刻线对齐．