高中沪科版 (2019)4.4 用双缝干涉仪测量光的波长同步测试题

4.4用双缝干涉仪测量光的波长同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（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．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度

B．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角

C．单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光2的干涉条纹间距较大

D．单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光1的干涉条纹间距较大

3．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。下列说法中正确的是（　　）

A．实验装置中的①②③元件分别为单缝、滤光片、双缝

B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐

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

4．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象，在不调整实验装置的情况下，仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则（　　）

A．空气中毛玻璃上显示的条纹数目多

B．介质中毛玻璃上显示的条纹数目多

C．空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多

D．条纹数目多少无法确定

5．利用图中所示装置研究双缝干涉现象，下面几种说法正确的是（   ）

A．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽

C．将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽

D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽

6．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

7．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

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．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

10．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

11．如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率

B．a光和b光在玻璃中传播时a光的波长大于b光的波长

C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光大

D．a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则b光先发生全反射

12．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线，则（　　）

A．单色光a、b从玻璃进入空气，波速变大，频率变大

B．单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需时间

C．若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线b首先消失

D．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距

13．在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏的距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹(　　)

A．h＝1cm，d＝0.1mm，l＝1m

B．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝10cm

C．h＝1mm，d＝10cm，l＝1m

D．h＝1mm，d＝0.1mm，l＝1m

14．如图所示，某同学对双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象，下述现象中能够观察到的是（　　）

A．将滤光片由红色的换成蓝色的，干涉条纹间距变宽

B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

C．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

D．去掉滤光片后，干涉现象消失

15．下列说法中正确的是（　　）

A．托马斯∙杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波

B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象

C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽

D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在

二、填空题（共4题）

16．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”）。

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．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

19．如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，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。然后，接通电源使光源正常工作。

①按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹变疏。以下改动可实现这个效果的是______；

A．仅将凸透镜与滤光片的位置互换

B．仅将绿色滤芯光片换成红色的滤芯光片

C．仅将单缝靠近双缝移动少许

D．仅将单缝远离双缝移动少许

②用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板处于B位置时游标卡尺读数如图乙中所给出，则分划板在图中B位置时游标卡尺读数为______；

③若已知分划板处于A位置时，刻度为11.1，该单色光的波长______m（结果保留2位有效数字）。

三、综合题（共4题）

20．如图所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置。

（1）若将单缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？

（2）若将双缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？

21．某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为，以某种单色光照射双缝时，在离双缝远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。根据以上实验，测得的这种光的波长是多少？

22．用波长为0.51μm的绿光经双缝干涉装置在屏上得到干涉条纹，测得两条亮条纹间距为0.5mm。将该装置放到水中并改用红光做双缝干涉实验，测得干涉条纹中两相邻亮条纹间距仍为0.5mm。若水对红光的折射率为，求红光的频率ν。（结果保留两位有效数字）

23．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样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，同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。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。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。

参考答案：

1．B

2．C

3．B

4．B

5．B

6．B

7．A

8．A

9．D

10．C

11．A

12．D

13．D

14．C

15．C

16．     19. 4          增大

17．     3     暗条纹     向右平移

18．     >     6.3×10－7m

19．     B     15.6     6.0 × 10 - 7

20．

（1）在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗。

（2）当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗。同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转。

21．6.725×10-7m

22．

23．