人教版 (新课标)选修34 实验：用双缝干涉测量光的波长同步训练题

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A．相邻干涉条纹之间的距离相等
B．中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间距离减小，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
解析：因为相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离Δx＝eq \f(l,d)λ，其中d为缝间距离，l为缝到屏的距离，λ为光波波长。对于一单色光，干涉条纹间距相等，A正确，C错误；又因为λ红＞λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D错；干涉条纹还有一个明显区别于衍射条纹的特点，就是干涉条纹的各明或亮条纹的间距相等，故B错。
答案：A
2．用包括有红光、绿色、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最远的干涉条纹是( )
A．紫色条纹 B．绿色条纹
C．红色条纹 D．都一样近
解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两条亮条纹间的间距Δx＝eq \f(l,d)λ可知：条纹间的间距与波长成正比，故C项正确。
答案：C
3．分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻条纹间的距离分别为Δx1和Δx2，则( )
A．Δx1<Δx2
B．Δx1>Δx2
C．若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增大
D．若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则Δx1不变
解析：由Δx＝eq \f(l,d)λ，λ红＞λ紫，Δx红>Δx紫，B项正确；当双缝间距d减小时，其他条件不变，条纹间距Δx应增大，故C项正确。
答案：B、C
4．如图所示双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹。乙图为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹，则以下说法中正确的是( )
A．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
解析：因为条纹间距与波长成正比，乙图中条纹间距大于甲图，故乙图中照射光的波长较长，可能为红光，故A正确。
答案：A
5．从点光源L发出的白光，经过透镜后成一平行光束，垂直照射到挡板P上，板上开有两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，如图所示，在屏Q上可看到干涉条纹，图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点，则( )
A．干涉条纹是黑白的，O点是亮点
B．干涉条纹是黑白的，O点是暗点
C．干涉条纹是彩色的，O点是亮点
D．干涉条纹是彩色的，O点是暗点
解析：白光是复色光，通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹，由题意知eq \x\t(OS1)＝eq \x\t(OS2)，即光程差等于零，在O点振动加强，形成亮点。所以A、B、D错误，C正确。
答案：C
6．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，S1和S2为双狭缝，O为光屏上的中央亮纹，P处为O点上方的第二亮纹。现改用频率较高的单色光重做实验，其他条件不变，则中央亮纹上方第二条亮纹的位置( )、
A．仍在P点处
B．在P点上方
C．在P点下方
D．必须要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮纹
解析：频率变高，波长减小，由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，Δx减小，故P点下方出现第二条亮纹，C项正确。
答案：C
7．如图所示是研究光的双缝干涉的示意图。不透光的挡板上有两条平行狭缝S1、S2，用单色红光照射双缝，由S1和S2发出的红光到达屏上时会产生干涉条纹，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插入一块与屏平行的平板玻璃砖，条纹间距将增大
D．若只把用红光照射改用绿光照射，条纹间距将增大
解析：由Δx＝eq \f(l,d)λ可知，只减小d，Δx变大，A项正确；只减小L，Δ变小，B项错误；插入平行玻璃砖，玻璃砖的插入方法不同，条纹间距不同，可大，可小，可不变，故C项错误；改用绿光照射，λ减小，Δx减小，D项错误。
答案：A
8．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
(1)实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，现准备了下列仪器：A.光源，B.双缝片，C.单缝片，D.滤光片，E.毛玻璃(其中双缝片和光屏连在遮光筒上)。
把以上仪器安装在光具座上时，正确的排列顺序是____________________。
(2)关于本实验，正确的说法是( )
A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行
B．观察到的白光和干涉图样是：在视场中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧
C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大
D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数
解析：由实验装置顺序、实验步骤、实验注意事项可解决此题。
答案：(1)ADCBE (2)A、C、D
9．在双缝干涉实验中，从光源发出的光经过滤光片后成为________光，经过跟单缝互相平行的双缝后变为________光，从而在屏上可以观察到________图样。若去掉滤光片，在屏上观察到的干涉条纹是________色的。这是因为白光是由________复合而成的，而不同色光的________不同，产生的亮暗条纹________也不同，所以在屏上出现了________色条纹。
答案：单色 相干 干涉 彩 单色光 波长 位置 彩
10．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A。
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
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用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤②时还应注意________和________。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图 (a)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，记下此时图(b)中手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距Δx＝________mm。
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测红光的波长为________mm。
解析：(1)易知为E、D、B；
(2)单缝和双缝的间距为5 cm～10 cm，单缝和双缝应互相平行；
(3)按千分尺的读数方法知，应是13.870 mm，相邻亮条纹的间距Δx＝eq \f(x,6－1)＝2.310 mm；
(4)由λ＝dΔx/l得λ＝6.6×10－4 mm。
答案：(1)E、D、B (2)单缝和双缝间距5 cm～10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)13.870 2.310 (4)eq \f(d,l)Δx 6.6×10－4
11．用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06 cm，缝到屏的距离为1.5 m，若测得屏上7条亮条纹之间相距9.0 mm，则此单色光的波长是多少？
解析：本题考查干涉条纹宽度公式：Δx＝eq \f(l,d)λ
Δx≠9.0 mm/7，Δx＝9.0 mm/(7－1)＝9.0 mm/6＝1.5×10－3 m。
用Δx＝1.5×10－3 m及d＝0.06 cm＝0.06×10－2 m，l＝1.5 m，代入λ＝dΔx/l可得：λ＝6×10－7 m。
答案：6×10－7 m
12．1801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)。
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为一平面镜。试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式。
解析：本题考查光的反射、平面镜成像和光的干涉等知识。
(1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S在镜中的像，画出边缘光线，范围如图所示。
(2)要求记住杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系式Δx＝eq \f(L,d)λ，因为d＝2a，所以Δx＝eq \f(L,2a)λ。
答案：见解析