高中物理4.4 用双缝干涉仪测量光的波长测试题

这是一份高中物理4.4 用双缝干涉仪测量光的波长测试题，共18页。试卷主要包含了0cm，双缝间距d＝0，070； ； 增加，02 693 变小，78mm，则相邻亮条纹间距为等内容，欢迎下载使用。


1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，小张同学应如何调节（）
A．仅顺时针旋转单缝
B．仅顺时针旋转双缝
C．仅逆时针旋转测量头
D．仅逆时针旋转整个遮光筒
【答案】C
【分析】
考查“用双缝干涉测量光的波长”实验注意事项。
【详解】
亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。
故选C。
2．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
【答案】D
【详解】
设光在空气中的波长为，在水中传播时，光的频率不变，波长和波速改变，在水中光速和波长分别为
根据相邻条纹的间距公式
可知在介质中相邻两个明条纹的间距仅为真空中的，即条纹变密；条纹变密，仍然有明暗条纹，且随着明暗条纹间距的变化，P处一定出现明条纹，P1处不一定为明条纹。
故选D。
3．1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，为单色光源，为一平面镜。发出的光直接照在光屏上，同时发出的光通过平面镜反射在光屏上。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为。则相邻两条亮条纹的中心间距是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】
根据平面镜成像原理，光源S发出来的光，经平面镜反射后，相当于从发来的光，因此两个相干光源之间的距离为2a，如图所示
根据
可得
故选C。
4．下列说法正确的是（ ）
A．双缝干涉实验中，遮住一条缝后仍会有明暗相间的等距条纹
B．双缝干涉实验相同条件下，干涉图样橙光比绿光的条纹间距大
C．单摆实验中，未记录小球的半径，利用实验数据作出图像，利用斜率计算重力加速度，其结果偏小
D．单摆实验中在测量周期时，把n次全振动误认为是次全振动，测得g值偏大
E.测平行玻璃砖的折射率实验时，误将玻璃砖的宽度画宽了，其他操作均正确，则测得的折射率将偏小
【答案】BDE
【详解】
A．双缝干涉实验中，遮住一条缝后，就成了单缝衍射，仍会有明暗相间的条纹，但条纹不是等间距的，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹间距公式
实验相同条件下，由于橙光波长比绿光的长，所以干涉图样橙光比绿光的条纹间距大，故B正确；
C．单摆实验中，利用实验数据作出图像，图像函数式为
其斜率为
若未记录小球的半径，则图像函数式应为
显然图像的斜率不变，所以g值的测量值不变，故C错误；
D．单摆实验中在测量周期时，把n次全振动误认为是次全振动，致使周期T偏小，根据单摆周期公式
可知测得g值偏大，故D正确；
E．测平行玻璃砖的折射率实验时，误将玻璃砖的宽度画宽了，其他操作均正确，则入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由
得，折射率测量值偏小，故E正确。
故选BDE。
5．用图(a)所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图(b)是红光产生的干涉条纹，图(c)是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度，已知双缝到光屏的距离l＝50.0cm，双缝间距d＝0.250mm，则下列说法正确的是________。(填正确答案标号。)
A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，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．实验中测得红光的波长为700nm
D．若改用间距为0.300mm的双缝做实验，则相邻两亮条纹中心的距离将增大
E.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
【答案】ACE
【详解】
A．实验中，单缝和双缝必须平行，选项A正确；
B．由可知，不需要测定单缝到光屏距离，选项B错误；
C．红色滤光片只允许红光透过，A条纹位置刻度为0.641 mm，B条纹位置刻度为9.041 mm，则条纹间距Δx＝1.4 mm，由Δx＝λ得，红光的波长λ＝7.00×10－7m＝700nm，选项C正确；
D．由知，当d增大时Δx减小，选项D错误；
E．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，选项E正确；
故选ACE。
6．某同学利用如图所示的装置来测量某种单色光的波长。接通电源，规范操作后，在目镜中观察到清晰的干涉条纹。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹数量，该同学可（____）
A．将透镜向单缝靠近
B．使用间距更大的双缝
C．将单缝向靠近双缝方向移动
D．将毛玻璃向远离双缝的方向移动
（2）测量中，分划板中心刻线对齐某一条亮纹的中心时，游标卡尺的游尺位置如图所示，则读数为_________cm。
（3）该同学已测出图中装置中单缝、双缝、毛玻璃、目镜之间的距离分别为L1、L2、L3，又测出她记录的第1条亮条纹中心到第6条亮条纹中心的距离为△x，若双缝间距为d，则计算该单色光波长的表达式为_______（用题中所给字母表示）。
（4）只将单色红光源换成单色蓝光源，从目镜中观察到的条纹数量会_______（填“增加”、“减少”或“不变”）。
【答案】B； 1.070； ； 增加
【详解】
（1）[1] A．透镜出射的光线为平行光，则移动透镜对 实验结果无影响，故A错误；
B．根据双缝干涉间距公式
增大双缝间距，则减小，则条纹数量增多，故B正确；
C．将单缝向双缝靠近，不影响间距，故C错误；
D．将屏远离双缝，则L增大，双缝干涉间距公式可知，增大，则条纹数量减少，故D错误。
故选B。
（2）[2]游标卡尺的精度为0.10mm，读数为
（3）[3]由题意可知
所以波长可解
（4）[4]换成蓝光后，频率增大，波长变小，则条纹间距变小，条纹数量增加。
7．某同学利用图示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
（1）关于本实验下列说法正确的是___________。
A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致
B．若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动
C．使用间距更小的双缝会使条纹间距变小
（2）某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则A位置对应的读数为___________。已知B位置对应的读数为则相邻条纹中心的间距为___________，所测单色光的波长为___________。
（3）若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行如图3所示，在这种情况想测量相邻条纹间距时，测量值___________实际值。（填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】A 11.1 0.75 600 大于
【详解】
（1）[1]A．该实验中若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致，故A正确；
B．若增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度将减小，根据相邻亮条纹间的距离为
可知，可以减小L或者增大d，所以应将屏向靠近双缝方向移动，故B错误；
C．根据相邻亮条纹间的距离为
可知，使用间距更小的双缝，即d减小，会使条纹间距变大，故C错误；
故选A。
（2）[2]该游标卡尺的最小分度为0.1mm，则在A位置时游标卡尺读数为
[3]已知B位置对应的读数为，由图2知若A位置处为第1条暗纹，则B位置处为第7条暗纹，可得则相邻条纹中心的间距为
[4]由
可得所测单色光的波长为
（3）[5]若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，在这种情况测量相邻条纹间距时，将导致测量值大于实际值，由
可知，的测量值也将大于实际值。
8．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
（1）从左到右依次放置：①光源、②红色滤光片、③_________、④双缝、⑤遮光筒、 ⑥光屏
（2）下列说法正确的是___________。
A．减小双缝之间的距离，可以减小相邻暗条纹间的距离
B．增大双缝到光屏之间的距离，可以减小相邻暗条纹间的距离
C．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则该红光的波长
D．假若需测量绿色光的波长，则需在②位置安装绿色滤光片
（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，如图所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距∆x时，最终波长测量值___________实际值（填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】单缝 CD 大于
【详解】
（1）[1]从左到右依次放置：①光源、②红色滤光片、③单缝、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏；
（2）[2]A．根据
可知，减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离，选项A错误；
B．根据
可知，增大双缝到光屏之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离，选项B错误；
C．若双缝的间距为d，④与光屏的间距为l，用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a，则条纹间距为
根据
可知，该红光的波长
选项C正确；
D．假若需测量绿色光的波长，则需在②位置安装绿色滤光片，选项D正确。
故选CD。
（3）[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，如图所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距∆x时，条纹间距∆x的测量值偏大，根据
可知，最终波长测量值大于实际值。
9．现用如图所示双缝干涉实验装置来测量红光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互_____放置（选填“垂直”或“平行”）
（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为______。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测红光的波长_____（保留三位有效数字）。
（3）若仅将滤光片更换为蓝色滤光片，其他装置不变，第一条亮条纹到第六条亮条纹之间的间距_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】平行 15.02 693 变小
【详解】
(1)[1]只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹。
(2)[2]读数为
[3]由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为，第6条亮纹中心对齐，测量头的读数，所以
根据
解得
(3)[4]更换为蓝色滤光片，波长变小，由
可知，间距变小。
10．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。

（1）某同学调节实验装置并观察了实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是_______；
A．干涉条纹与双缝垂直
B．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
C．干涉条纹的疏密程度与光的波长有关
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第2条到第6条亮条纹中心位置之间的距离为x，则单色光的波长______；
（3）如图乙所示，实验中发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则该情况下干涉条纹间距的测量值______实际值（填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】C 大于
【详解】
（1）[1]A．所得到的干涉条纹与双缝平行，故A错误；
BC．由公式
可知干涉条纹的疏密程度与双缝间的距离、双缝到屏的距离、光的波长有关，故C正确，B错误。
（2）[2]由题意可知，相邻双缝间的距离为
联立公式
解得
（3）[3] 测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离。
11．（1）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，李华同学在图甲的1、2两个位分别放置狭缝1和狭缝2，他在安装狭缝时应依次选用乙图中的___________（填“A和B”或“B和A”）
（2）李华在调节装置获得清晰干涉条纹的操作正确的是（_______）
A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头
B．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整
C．测量某亮条纹间距时，目镜分划板中心刻度线应与亮条纹边缘对齐
（3）实验中，李华调节分划板的中心刻度线位置，使其对准某一条亮条纹，记下读数，转动手轮使分划线向右移动到另一条亮条纹的位置，如图丙所示，记下读数___________，算出两次读数之差。已知双缝间距为，双缝到屏距离为，对应光波的波长在区间范围内，该光的波长入___________。
【答案】A和B AB （均得分）
【详解】
(1)[1]先安装单缝A，是为了让光源相当于从一个位置发出，再安装双缝B，光通过双缝发生干涉现象，故选A和B；
(2)[2]A．根据实验操作步骤可知，安装器材的过程中，先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上单缝、双缝、测量头，故A正确；
B．观察到条纹比较模糊，可能是单缝与双缝不平行，可以调节拨杆进行调整，故B正确；
C．测量某亮条纹间距时，目镜分划板中心刻度线应与亮条纹中心重合，故C错误；
故选AB；
(3)[3]游标卡尺的精确度为0.02mm，主尺读数为16mm，游标尺的第十四个刻度与主尺对齐，则读数
[4]由
可得该光的波长
12．（1）小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，图甲中___________（填“A”或“B”）位置是双缝的位置，部件C的作用是调节___________。
（2）小丽在调节过程中，出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况，如图乙所示，这种情况可通过_________来调整。
（3）通过调整，小丽从目镜中看到如图丙所示的图像，当她将中心刻线分别对准第1和第5条亮条纹中央时，测量头游标尺读数如图丁、戊所示，则相邻两条亮条纹的条纹间距_______mm，再根据实验数据计算得到波长。
【答案】B 单缝与双缝平行 （遮光筒不动）逆时针转动测量头 1.64
【详解】
（1）[1][2] 小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，图甲中B位置是双缝的位置，部件C的作用是调节单缝与双缝平行；
（2）[3] 出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况，如图乙所示，这种情况可通过（遮光筒不动）逆时针转动测量头来调整；
（3）[4]图丁的读数为10.00mm，图戊的的读数为16.56mm，则四个亮条纹之间的距离为
则相邻两条亮条纹的条纹间距
13．洛埃德在1834年提出了一种中更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
（1）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，___________相当于另一个“缝”；
（2）实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15mm，单缝到光屏的距离D=1.2m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm，则该单色光的波长λ=___________m（结果保留1位有效数字）
（3）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________
A．将平面镜稍向上移动一些
B．将平面镜稍向右移动一些
C．将光屏稍向右移动一些
D．将光源由红色光改为绿色光
（4）实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是___________（选填“亮条纹”或“暗条纹”）
【答案】 6.0×10-7 AC 暗条纹
【详解】
（1）[1]通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，相当于另一个“缝”。
（2）[2]第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm，则相邻亮条纹间距为
等效双缝间距的距离为
根据双缝干涉条纹间距公式
则有
（3）[3]根据双缝干涉条纹间距公式
可知，增大D，减小d，增大波长，能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离，所以AC正确；BD错误；
故选AC。
（4）[4]如果把光屏移动到和平面镜接触，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“半波损失”，所以接触点P处是暗条纹。
14．在“双缝干涉测量光的波长”实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△y1与绿光的干涉条纹间距△y2相比，△y1________△y2（填“＞”、“=”或“＜”）。若双缝之间的距离为0.3mm，双缝与屏幕的距离为1.00m，某红光的干涉实验中测得第l条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，。则该红光波长为_________m
【答案】> 6.3×10－7m
【分析】
本题考察双缝干涉实验。
【详解】
[1]根据双缝干涉实验计算公式
红光波长大于绿光波长，故红光的干涉条纹间距△y1大于绿光的干涉条纹间距△y2。
[2] 由题可知条纹间距为2.1mm。故
红光波长为6.3×10－7m。
15．如图所示利用激光完成“双缝干涉”实验，双缝的作用是______________，观察到的现象是______________．
【答案】得到频率相等的两束光 明暗相间、等宽等亮的条纹
【详解】
[1]利用双缝得到两束频率相等的光；
[2]光屏上可以看到明暗相间、等宽等亮的条纹。
16．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可以测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是________(填“单缝”或“双缝”)。当研究干涉现象时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较________(填“宽”或“窄”)的双缝，或使双缝屏与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)。
【答案】单缝 窄 增大
【详解】
[1]由图乙可知，光强分布条纹中间宽、两边窄，可知是衍射条纹，所以在缝屏上安装的是单缝；
[2][3]根据知，要使干涉条纹间距变大，双缝的宽度需减小，即选择宽度较窄的双缝或使双缝屏与光屏间的距离增大。