2020-2021学年4.4 用双缝干涉仪测量光的波长复习练习题

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．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

3．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

4．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

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．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

7．某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹，移走B后，C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是（　　）

A．单缝S太窄 B．单缝S太宽

C．S到和距离不相等 D．阳光不能作为光源

8．用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是     (　　)

A．狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源

B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹

C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹

D．双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等

9．“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图甲所示，某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现分划板的中心刻线与亮条纹未对齐，如图乙所示。下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是（　　）

A．仅转动透镜 B．仅转动双缝 C．仅转动手轮 D．仅转动测量头

10．如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（　　）

A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许

C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片

11．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

12．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

13．1834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．

14．如图所示，ABC为等腰棱镜，OO'是棱镜的对称轴，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到D点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，下列判断正确的是（   ）

A．在同一介质中，a光光速大于b光光速

B．若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角大于b光的临界角

C．用同一双缝干涉实验装置观察，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距

D．在真空中，a光波长大于b光波长

15．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

二、填空题（共4题）

16．双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头另外，还有______、导线、______等

17．光的干涉实验最早是英国物理学家______在1801年成功完成的，杨氏实验有力地证明了光是一种______。

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．某同学在实验室做“用双缝干涉测量光的波长”实验，在实验操作过程中，该同学转动手轮，使分划板向一侧移动，测得第一条亮纹中心与第七条亮纹中心间的距离为a=7.68mm，已知双缝间的距离为d=0.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波的波长λ=________nm。若在实验时，该同学没有调节好实验装置就进行实验，结果使测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，而是处在如图所示的位置，则在这种情况下测量干涉条纹间距Δx时，测量值______实际值（填“大于”“小于”或“等于”），这时可通过调节_______使它们平行。

三、综合题（共4题）

20．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?

21．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）

22．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。

23．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？

参考答案：

1．B

2．C

3．D

4．C

5．B

6．A

7．B

8．A

9．D

10．D

11．B

12．A

13．C

14．C

15．D

16．     学生电源     刻度尺

17．     托马斯·杨     波

18．     19. 4          增大

19．     640     大于     测量头

20．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ)；(ⅲ)变小

21．

22．

23．6.725×10-7m