2020-2021学年第五节 用双缝干涉实验测定光的波长练习

4.5用双缝干涉实验测定光的波长同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．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

2．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

3．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图（甲）所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图（乙）所示。他改变的实验条件是（　　）

A．减小双缝之间的距离

B．减小光源到双缝的距离

C．减小双缝到光屏之间的距离

D．换用频率更高的单色光源

4．在利用测量头测量条纹宽度时，应使分划板中心刻线（　　）

A．与亮条纹的边缘对齐 B．与暗条纹的边缘对齐

C．与亮条纹的中心位置对齐 D．与暗条纹的中心位置对齐

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．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，为了使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A．取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹

B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大

C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大

D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小

7．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

8．如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是（　　）

A．a光的波长大于b光的波长

B．这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率

C．若从同一介质射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角

D．若用同一装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距大于b光的条纹间距

9．如图所示为一双缝干涉实验的装置图，其中光源为白炽灯泡，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清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A．若取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹

B．将单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小

C．将双缝间的距离增大，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大

D．将红色滤光片换成绿色滤光片，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大

10．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

11．利用双缝干涉测量光的波长，装置如图。下列说法中正确的是（　　）

A．图中分别为滤光片、双缝和单缝，且双缝和单缝应平行放置

B．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝

C．仅将光屏稍向右移，则条纹的间距减小

D．实验中将4个条纹间距误数成5个，测得的波长值偏小

12．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后，在竖直放置的光屏上形成了如图所示的光谱，其中a、c为光谱的边缘色光，关于a、b、c三种色光，下列说法正确的是（　　）

A．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射

B．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大

C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小

D．玻璃对c色光的折射率最小

13．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

14．如图所示是一双缝干涉实验装置的示意图,其中S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏．实验时用白光从左边照射单缝S,可在光屏P上观察到彩色的干涉条纹．现在S1、S2的左边分别加上红色和蓝色滤光片,则在光屏P上可观察到 （ ）

A．红光和蓝光两套干涉条纹

B．红、蓝相间的条纹

C．两种色光相叠加,但不出现干涉条纹

D．屏的上部为红光,下部为蓝光,不发生叠加

15．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

二、填空题（共4题）

16．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q处是中央亮纹P往上数的第二条暗纹，已知从双缝S1和S2发出的两束相干光到Q点的路程差是9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______．

17．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______________．

18．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”）。

19．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验器材按要求安装在光具座上，如下图所示．在实验前已获知的数据有：双缝的间距为d，双缝到屏的距离为L．

(1)为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是______．

(2)分别选用红色和蓝色滤光片做实验，得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅．则用红色滤光片做实验得到的干涉图样是其中的_________

A．       B．       

C．       D．

(3)经测量，红光干涉相邻两条亮条纹间的距离为，请据此写出能够反映红光波长大小的表达式=__________．

(4)该实验中L=700mm，已知d的数量级为10-4m，相邻两条亮条纹间距的数量级为10-3m，由此可推断红光的波长数量级约为__________m．

A．10-3                      B．10-5                       C．10-7                       D．10-9

三、综合题（共4题）

20．1801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。

21．某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（如图甲所示），游标卡尺的示数如图丙所示．第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时（如图乙），游标卡尺的示数如图丁所示，A与B间有4条条纹，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，求：

(1)图丙中游标卡尺的示数为多少毫米?

(2)图丁中游标卡尺的示数为多少毫米?

(3)所测光波的波长为多少米?（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．如图所示是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验示意图他测得单缝到双缝的距离为80mm，双缝间距为，双缝到墙壁的距离为60cm，墙壁上的干涉图样及尺寸如图所示，则该单色光的波长是多少？

参考答案：

1．D

2．B

3．A

4．C

5．B

6．D

7．D

8．B

9．A

10．D

11．D

12．D

13．B

14．C

15．A

16．5×1014

17．     得到频率相等的两束光     明暗相间、等宽等亮的条纹

18．     3     暗条纹     向右平移

19．     单缝     A          C

20．

21．(1)11.6mm   (2)16.6mm   (3)

22．

23．