课时作业18—人教版高中物理选择性必修第一册检测

课时作业18　实验：用双缝干涉测量光的波长

时间：45分钟

一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)

1．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　D　)

①在距双缝的路程相等的点形成暗条纹；②在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹；③在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹；④在距双缝的路程差为λ的点形成暗条纹．

A．①②  B．②③

C．③④  D．②④

解析：在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δx为波长的整数倍时，即Δx＝kλ(k＝0,1,2,3，…)，这点为加强点，该处出现亮条纹；当某处距双缝距离之差Δx为半波长的奇数倍时，即Δx＝(2k＋1)(k＝0,1,2,3，…)，这点为减弱点，该处出现暗条纹．

2．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为 589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为(　C　)

A．2.06×10－7 m  B．2.06×10－4 m

C．1.68×10－4 m  D．1.68×10－3 m

解析：在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离l间的关系为Δx＝λ，则双缝间距d＝＝ m≈1.68×10－4 m.

3．用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是(　A　)

A．相邻干涉条纹之间距离相等

B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的两倍

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

解析：由于干涉条纹间的距离Δx＝λ，相邻干涉条纹之间的距离相等，因为红光的波长较大，所以条纹间距大．双缝与屏之间的距离越大，干涉条纹间的距离越大，故选项A正确，选项B、C、D均错误．

4．在双缝干涉实验中，双缝的作用是(　B　)

A．遮住过于强烈的光

B．形成两个振动情况相同的光源

C．使白光变成单色光

D．使光发生折射

解析：干涉现象中，只有频率相同，振动情况相同，相差恒定的相干光源才能产生干涉条纹，照到双缝的光来自同一光源，所以可形成两个振动情况相同的相干光源，选项B正确．

5．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，乙图为用绿光进行实验时，在屏上观察到的条纹情况，a为中央条纹，丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是(　A　)

A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长

B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长

C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短

D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短

解析：由公式Δx＝λ知波长越长条纹间距越大，红光波长比紫光大，故选项A正确．

6．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　C　)

A．增大S1与S2的间距

B．减小双缝屏到光屏的距离

C．将绿光换为红光

D．将绿光换为紫光

解析：由Δx＝λ知，增大S1与S2的间距d或减小双缝屏到光屏的距离l时，条纹间距变小，选项A、B错误；将绿光换为红光，波长变大，条纹间距变大，选项C正确；将绿光换为紫光，波长变小，条纹间距变小，选项D错误．

7．某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于(　AC　)

A．光束的中央轴线与遮光筒不一致，相差较大

B．滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度

C．单缝与双缝不平行

D．光源发出的光太强

解析：安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒的轴线上，单缝与双缝要互相平行才能使实验成功．当然还要使光源发出的光束不能太暗，据上述分析可知选项A、C正确．

8．在光的双缝干涉实验中，下列说法中正确的是(　CD　)

A．屏上的明条纹是光波叠加的结果，而暗条纹是该处没有叠加的结果

B．明条纹的宽度大于暗条纹的宽度

C．黄光产生的干涉条纹间距比绿光产生的干涉条纹间距大

D．当把屏向远离双缝的位置移动时，屏上的干涉条纹间距变大

解析：双缝干涉中出现的明暗相间的条纹是光波叠加的结果，明条纹是干涉加强的结果，而暗条纹是干涉减弱的结果，且明、暗条纹的宽度相等，A、B错误；由于黄光的波长比绿光大，故黄光产生的干涉条纹间距比绿光产生的干涉条纹间距大，C正确；当把屏向远离双缝的位置移动时，屏上的干涉条纹间距Δx＝λ显然随之变大，D正确．

9．在杨氏双缝干涉实验中，如果(　BD　)

A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹

B．用红光作为光源，屏上将呈出红黑相间的条纹

C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹

D．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹

解析：双缝干涉实验中，用白光作为光源，将得到彩色条纹，用红光作为光源将得到红、黑相间条纹．用不同颜色的光分别照射两缝，得不到干涉条纹．用单色光照一条缝，得到衍射条纹．

二、非选择题

10．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为L＝75.0 cm，如图(a)所示，实验时先转动如图(b)所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图(c)所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图(e)所示，则游标卡尺上的读数x1＝0.2 mm，然后再转动，直到对准第5条明条纹，如图(d)所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图(f)所示，则游标卡尺上的读数x2＝9.6 mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是6.3×10－4 mm.

解析：由游标卡尺读数规则读出x1＝0.2 mm，

x2＝9.6 mm，Δx＝＝ mm，

λ＝＝ mm＝6.3×10－4 mm.

11．在做双缝干涉实验时，用波长λ1＝0.60 μm的光和另一波长未知的光一起照射到两个间距未知的狭缝上，结果发现已知波长的光第4级明条纹和未知波长的光第5级明条纹重合，则未知的光的波长是多少？

答案：0.48 μm

解析：设未知的光的波长为λ2，出现明条纹的条件是：x＝klλ/d，k＝0，±1，±2，…依题意有x4＝4lλ1/d，x5＝5lλ2/d，x4＝x5，故λ2＝＝×0.60 μm＝0.48 μm.

12．如果在双缝干涉实验的遮光筒内充满某种透明介质(折射率为n)，保持入射光源、双缝间距、双缝到屏的距离都不变，则屏上相邻两明(暗)条纹的间距变为原来的多少？

答案：

解析：设光在空气中的波长为λ0，在介质中传播时，光的频率不变，波长和波速改变．介质中的光速和波长分别为：v＝，λ＝＝·＝.根据相邻条纹的间距公式Δx＝λ可知，在介质中相邻两个明(暗)条纹的间距仅为真空(空气)中的，即条纹会变密．