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高中物理4 实验：用双缝干涉测量光的波长课时练习
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这是一份高中物理4 实验：用双缝干涉测量光的波长课时练习，共28页。试卷主要包含了实验目的，实验原理，数据处理，4 6等内容，欢迎下载使用。
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
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课程标准
课标解读
1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件；
2.观察双缝干涉图样；
3.测定单色光的波长。
1.了解“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理,知道影响干涉条纹宽度的因素。
2.经历用双缝干涉测量光的波长的实验过程,加深对双缝干涉图样的认识和理解,养成合作意识。
知识精讲
知识点01 实验目的与原理
1.实验目的
了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。
2.实验原理
据双缝干涉条纹间距得，波长。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。
【即学即练1】在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是( )
A． 中央明条纹最宽
B． 各种不同色光的暗条纹间距一样大
C． 对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小
D． 在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大
【答案】D
【解析】双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，故A错误；根据Δx＝λ知，不同色光，波长不同，则条纹的间距不同，故B错误；根据Δx＝λ知，同种色光，光屏离双缝距离越小，则条纹间距越小，故C错误；根据Δx＝λ知，红光的波长长，则红光的条纹间距大，故D正确．
知识点02 物理量的测量
1、l的测量：双缝到屏的距离l可用刻度尺测出。
2、的测量：相邻两条亮（暗）条纹间的距离需要用测量头测出。为了减小测量误差，可测出n条亮（暗）条纹间的距离a，则
实验中用于测量干涉条纹间距的仪器叫测量头,其外形如图所示。
(1)测量头由分划板、目镜和手轮三部分构成。
(2)转动手轮,分划板会左右移动,测量时从手轮上读取测量数据,手轮的使用与螺旋测微器类似。
【即学即练2】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，
(1)下列操作正确的是________．
A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头
B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压
C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整
D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻线与该亮纹边缘重合
(2)下列图中条纹间距表示正确是________．
【答案】(1)AC (2)C
【解析】双缝干涉实验原理、装置的理解
知识点03 实验步骤
1.将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。
2.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
3.调节各元件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。
4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。
5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
6.数据处理：已知双缝间的距离d，根据测得的和，由λ=计算单色光的波长。
【即学即练3】如图所示，某同学在利用双缝干涉测量单色光波长时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心时(图a)，游标卡尺的示数如图b所示，第二次分划板中心刻线对齐B条纹中心时(图c)，游标卡尺的示数如图d所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图b中游标卡尺的示数为______mm，图d中游标卡尺的示数为______mm，由此可得相邻两亮条纹的间距Δx＝________mm，所测单色光的波长为________m.
【答案】11.5 16.7 1.3 6.5×10－7
【解析】游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数.10分度游标卡尺精确度为0.1 mm，题图b中游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，故读数为11 mm＋0.1 mm×5＝11.5 mm；
图d中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为16 mm＋0.1 mm×7＝16.7 mm；
故条纹间距为Δx＝ mm＝1.3 mm；
根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ，解得λ＝＝ m＝6.5×10－7 m.
能力拓展
考法01 用双缝干涉测量光的波长的注意事项
1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。
2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。
3.安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。
4.调节的基本依据：照在像屏上的光很弱。主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致。干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。
5.测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心。
6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。
【典例1】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．
(1)以白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是______．
A．单缝和双缝必须平行放置
B．各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上
C．双缝间距离越大呈现的干涉条纹越密
D．将滤光片移走则无干涉现象产生
(2)当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐A条纹中心时，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条纹中心时，游标卡尺的示数如图戊所示．已知双缝间距为 0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图戊中游标卡尺的示数为________ mm，所测光波的波长为________ m．(保留两位有效数字)
(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图己所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值．(填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】(1)AC (2)16.7 6.6×10－7 (3)大于
【解析】(1)在用狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的干涉现象时狭缝必需与灯丝平行，这时干涉条纹与狭缝平行，狭缝与灯丝垂直时观察不到明显的干涉条纹．故A正确；各元件的中心必须在遮光筒的轴线上，故B错误；干涉条纹的间距公式为Δx＝λ；那么双缝间距离越大，则干涉条纹间距越小，故C正确；去掉滤光片，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故D错误．
(2)图丙中游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺读数为0.1×4 mm＝0.4 mm，所以最终读数为11.4 mm.
图戊中游标卡尺的主尺读数为16 mm，游标尺读数为0.1×7 mm＝0.7 mm，所以最终读数为16.7 mm.
相邻干涉条纹的中心间距为：Δx＝ mm＝1.325 mm.
根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ得：λ＝＝ m≈6.6×10－7 m.
(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值Δx偏大．
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．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
【答案】C
【解析】亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。
故选C。
2．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
【答案】B
【解析】A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则可能是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；
D．光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误。
故选B。
3．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
【答案】C
【解析】ABC．根据双缝干涉条纹间距的关系式，有
红光的波长大于蓝光波长，则条纹间距变窄，将单缝向双缝移动一小段距离后，不影响条纹间距，换一个两缝之间距离较大的双缝，则干涉条纹间距变窄。故AB错误；C正确；
D．去掉滤光片后，干涉现象没有消失，屏上显示的彩色干涉图样。故D错误。
故C正确。
二、实验题
4．如图所示，在做《用双缝干涉测量光的波长》的实验时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，用直尺量得双缝到屏的距离为80.00cm，由双缝上的标识获知双缝间距为0.200mm，光波波长为6.00×10-7m.若调至屏上出现了干涉图样后，用测量头上的螺旋测微器去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐，如图所示，此时螺旋测微器的读数为________mm，此明条纹的序号定为1，其右侧的明纹序号依次为第2、第3、……条明纹．从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为________mm.
【答案】0.900 12.0
【解析】[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm，转动格数估读一位，读数为
0.5+0.01×40.0=0.900mm
[2]相邻条纹的间距
则从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为
x=5=12.0×10-3m=12.0mm
5．某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
（1）图中①所示的装置名称为______，它在实验中的作用是_____________；
（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将______（填“增大”“减小”或“不变”）；
（3）某次实验中，若测得双缝之间的距离为，双缝到光屏之间的距离为，相邻两明纹之间的距离为，则这种光的波长为______。（结果保留两位有效数字）
【答案】单缝 获得线光源 增大
【解析】(1)[1][2]题图中①所示的装置名称为单缝，在实验中的作用是获得线光源。
(2)[3]根据
可知，将滤光片由紫色换为红色，光的波长增大，干涉条纹间距将增大。
(3)[4]根据
可得
代入数据解得
6．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。
(1)组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则_______。
A．可观察到水平方向的干涉条纹
B．可观察到竖直方向的干涉条纹
C．看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_______。
A．观察不到干涉条纹
B．可观察到明暗相间的白条纹
C．可观察到彩色条纹
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=________。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为________mm。
【答案】B C 31.10
【解析】(1)[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，单缝是竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹，故B正确，ACD错误。
(2)[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故C正确，ABD错误。
(3)[3]条纹间距
又知
两式联立得
[4]此游标卡尺精度值为0.05mm，读数等于可动刻度读数与游标尺读数之和；故有
x=31mm+0.05mm×2=31.10mm
7．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如下图）：
(1)下列说法哪一个是错误的___________。（填选项前的字母）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx=
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为___________mm。
【答案】A 1.970
【解析】(1)[1]A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不放上单缝和双缝，A错误；
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，B正确；
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx=，C正确；
本题选择错误选项，故选A。
(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm=1.970 mm。
8．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，要把它们放在如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，由左到右，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，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
②按合理的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用刻度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）测量数条亮条纹间的距离；
在操作步骤②时还应注意________________、________________和_____________。
【答案】E D B 放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上
【解析】(1)[1][2][3]滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列顺序为：C、E、D、B、A；
(2)[4][5][6]在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上。
9．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将下表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上，由左至右，各光学元件的排列顺序应为C、E、___________、___________、A（填写元件代号）。实验中得到的干涉图样如图乙所示，如果亮条纹1、6中心之间的距离为，双缝之间的距离为，双缝到屏之间的距离为，则光的波长___________。
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片
【答案】D B
【解析】[1][2]根据本实验原理，单缝(D)放在滤光片后面，双缝(B)放在单缝后面，以保证达到双缝的是相干的单色光。
[3]根据双缝干涉的条纹间距关系式，有
其中
带入解得
10．用双缝干涉测光的波长，实验装置如图（甲）所示。
①单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样。双缝的作用是：______；
②如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值______实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】获得相干光源 大于
【解析】①[1]单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，双缝的作用是利用双缝干涉获得相干光源；
②[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值偏大；根据干涉条纹的间距公式为
波长测量值也是偏大。
题组B 能力提升练
一、单选题
1．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A．相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等
B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间的距离减小，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
【答案】A
【解析】AB．因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距
其中d为双缝间的距离，l为双缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相等，故A正确，B错误；
C．由公式
可知l减小，屏上条纹间距减小，故C错误；
D．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D错误。
故选A。
2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
【答案】C
【解析】A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，A错误；
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确；
D．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，D错误。
故选C。
3．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
【答案】D
【解析】A．图中分别为滤光片、单缝和双缝，且双缝和单缝应平行放置，选项A错误；
B．应先调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心，再安装单缝和双缝，选项B错误；
C．根据可知仅将光屏稍向右移，L将增大，则条纹的间距增大，选项C错误；
D．实验中将4个条纹间距误数成5个，则偏小，根据可知测得的波长值偏小，选项D正确
故选D。
4．1834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．
【答案】C
【解析】根据平面镜成像原理，光源S发出来的光，经平面镜反射后，相当于从发来的光，因此两个相干光源之间的距离为2a，如图所示
根据
可得
故选C。
5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是（ ）
A．从玻璃射向空气发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角
B．在同一种均匀介质中甲光的波长一定小于乙光的波长
C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量
D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光的传播速度
【答案】D
【解析】B．根据双缝干涉的条纹间距可知，对于同一个实验装置，波长越大，条纹间距越大，由可知在同一种均匀介质中，甲光的波长一定大于乙光的波长，故B错误；
C．根据可知甲光的频率小于乙光的频率，而光子的能量，故甲光的光子能量一定小于乙光的光子能量，故C错误；
D．在同一种均匀介质中，对于不同的单色光，频率小，则折射率小，所以甲光折射率小，根据可知，甲光的传播速度大，故D正确；
A．根据可知，发生全反射时，甲光的临界角大于乙光的临界角，故A错误。
故选D。
二、多选题
6．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的有 .
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
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
【答案】AB
【解析】A．滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；
B．将滤光片由紫色的换成红色的，波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式知条纹间距△x增大，故B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，由可知与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；
D．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致△x变小，则波长测量值偏小，D错误；
故选AB.
7．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb'面射出
C．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，反映出光具有波动性
D．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏．当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
【答案】ACD
【解析】A．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度．故A正确；
B．当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb'面射出，故B错误；
C ．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，体现光具有波动性，故C正确；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选ACD。
8．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示。
某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，正确的是（ ）
A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B．干涉条纹与双缝垂直
C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D．干涉条纹的间距与光的波长有关
【答案】AD
【解析】A．为了获得清晰的干涉的亮条纹，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，A正确；
B．干涉条纹与双缝平行，B错误；
CD．根据
可知干涉条纹的疏密与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。
故选AD。
9．关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，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．观察到的白光的干涉图样是：在视野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，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大
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
【答案】ACD
【解析】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，选项A正确；
B．观察到的白光的干涉图样是：在视野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，由于紫光的波长最短，则紫色在最内侧，选项B错误；
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，因红光的波长比绿光大，根据可知，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大，选项C正确；
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，选项D正确。
故选ACD。
10．用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是（ ）
A．a光的频率比b光的大
B．在水中a光传播的速度比b光的大
C．水对a光的折射率比b光大
D．b光的波长比a光的短
【答案】AC
【解析】AD．从图中可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，故A正确，D错误；
C．水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；
B．折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误。
故选AC。
三、实验题
11．（1）小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，图甲中___________（填“A”或“B”）位置是双缝的位置，部件C的作用是调节___________。
（2）小丽在调节过程中，出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况，如图乙所示，这种情况可通过_________来调整。
（3）通过调整，小丽从目镜中看到如图丙所示的图像，当她将中心刻线分别对准第1和第5条亮条纹中央时，测量头游标尺读数如图丁、戊所示，则相邻两条亮条纹的条纹间距_______mm，再根据实验数据计算得到波长。
【答案】B 单缝与双缝平行 （遮光筒不动）逆时针转动测量头 1.64
【解析】（1）[1][2] 小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，图甲中B位置是双缝的位置，部件C的作用是调节单缝与双缝平行；
（2）[3] 出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况，如图乙所示，这种情况可通过（遮光筒不动）逆时针转动测量头来调整；
（3）[4]图丁的读数为10.00mm，图戊的的读数为16.56mm，则四个亮条纹之间的距离为
则相邻两条亮条纹的条纹间距
12．下图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接．
（1）用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好____________________．
（2）在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况 有：将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______________（选填“向右偏”、“向左偏”或 “不偏转”） ．
（3）研究双缝干涉现象时，如图 1 所示，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 2 所示，其读数为__________ mm．移动手轮至另一条亮条纹中心 B，读出其 读数为 27.6mm．已知双缝片与光屏间距为 0.6m，所用双缝相距 0.2mm，则所测单色光波长 为_________m．
图 1 图 2
【答案】（1）如图； （2）向右偏 （3）19.4 6.8×10-7
【解析】（1）连接电路时应组成两个回路：将大线圈和电流计串联形成一个回路；将电键、滑动变阻器、电源、小线圈串联形成另一个回路即可，实物图如下图所示：
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计的指针向右偏，合上开关后，将原线圈迅速从副线圈中插入时，穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏；
（3）测量头工具为10分度的游标卡尺，故读数为：19mm+4×0.1mm=19.4mm；根据条纹间距公式可知，，其中，d=0.2mm，l=0.6m，代入数据得：=6.8×10-7m
（1）注意在该实验中有两个回路，一个由大线圈和电流计串联而成，另一个由电键、电源、小线圈串联而成；
（2）根据题意应用楞次定律分析答题；
（3）利用光的干涉实验测量波长的实验原理为：，即：，读出第一条手轮读数a1和第二条条纹手轮读数a2，再利用求相邻条纹间距，代入数据便可求解波长．
13．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：
(1)下列说法哪一个是错误的_________（填选项前的字母）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测量头测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________。
【答案】A 1.970
【解析】(1)[1]A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；
C．n条亮纹之间有n－1个间距，相邻条纹的间距
故C正确。
本题选错误的，故选A；
(2)[2]由图可知，手轮示数为。
14．如图1是“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置，实验中以白炽灯泡（，）作为光源，利用学生电源“直流”挡为白炽灯泡供电。
（1）实验过程中，小夏同学先将学生电源的挡位旋钮打到，然后闭合开关，电源显示过载自动断电，再次闭合开关均显示过载。为了检测过载的原因，进行如下操作：
①用多用电表“欧姆挡”测白炽灯泡电阻，正确操作后表盘指针如图2所示，则灯泡应该是_______（选择“短路”、“断路”或“正常”）。
②将多用电表选择开关拨至直流电压“”挡，直接测量学生电源两极电压，正确操作后表盘指针如图3所示，则电源电动势约为_______V。
③为进一步分析灯泡与电源情况，利用该电源与其他必须的实验器材，通过实验测绘出小灯泡的伏安特性曲线如图4所示，则电源过载的可能原因及解决的办法，下列说法最合理的是________。
A．连接电源时误接了交流电压挡，可以通过更换为直流电压挡来解决
B．电源内阻过小，导致电流过大，可以通过串联一个保护电阻来解决
C．刚通电时灯丝温度低电阻小，电流过大，可以通过将电压由小逐渐增大到来解决
（2）解决问题后，小夏同学利用红色滤光片做双缝干涉实验，发现获得的干涉图样条纹间距过密，测量误差较大，下列选项中能够进行有效调整的是_______。
A．改用绿色滤光片 B．适当增大单缝与双缝之间的距离 C．换用间距较小的双缝
【答案】正常 C C
【解析】（1）[1] 欧姆表的读数为表盘示数与倍率的乘积，所以冷态灯丝的电阻为
灯丝正常工作的电阻
由于金属丝电阻随温度的升高而增加，所以灯泡应当是正常的。
（2）[2] 最大程为50V的电压挡的最小分度为1V，则电动势的值为12.2V。
（3）[3] A．交流电源使直流电压左右偏转，则连入后立即损坏，A错误；
B．若是电源内阻过小，则每次闭合电路都将自动断电，B错误；
C．灯丝电阻随温度的升高而增大，冷态灯丝电阻很小，电路中的电流很大，所以导致闭合时立即断电，C正确。
故选C。
（4）[4] 根据双缝干涉条纹的间距公式
A．绿光的波长比黄光短，由公式可以知道则间距条纹的间距更小，A错误；
B．增大双缝之间的距离d，同样条纹的间距变小，B错误；
C．换用间距较小的双缝，则条纹的间距变大，C正确。
故选C。
15．“用双缝干涉测光波波长”实验中，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划中心刻线与某条明条纹中心对齐时（如图A所示），将此明条纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2,3，…等明条纹，最终与明条纹6中心对齐，分划板中心刻线与明条纹1和明条纹6对齐时游标卡尺示数分别如图B、C所示（游标卡尺为10分度），求：
（1）图B对应的读数为________m，相邻两个亮条纹之间的距离为________m．已知双缝到屏的距离为60.00 cm，单缝到双缝的距离为8 cm，双缝之间的间距为0.2 mm，则发生干涉的光波波长为________m．
（2）有一位同学通过测量头观察到如图D所示的清晰的干涉图样，出现这种现象的原因为__________．
A．单缝和双缝没有调平行
B．光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏没有调共轴
C．测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移
D．测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移
【答案】0.019 4 1.8×10－3 6×10－7 D
【解析】(1)[1]游标卡尺读数＝主尺刻度读数＋游标尺读数；故B图读数为：
19 mm＋4×0.1 mm＝19.4 mm＝0.0194m
[2]C图读数为：
28 mm＋0.1 mm×4＝28.4 mm＝0.0284m
[3]故条纹间距为：
Δx＝＝1.8×10－3 m
条纹间距公式
Δx＝λ
波长为：
λ＝＝m＝6×10－7 m．
(2)[4]屏幕中右侧有一部分为空白，可知测量头太过靠右，向左平移即可，D正确．
16．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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干涉条纹，回答下列问题：
(1)该同学可以调节屏向双缝__________（填“靠近”或者“远离”），可以增加在目镜中观察到的条纹个数；此外，还可以通过更换_____（填“更大”或者“更小”）间距的双缝来增加在目镜中观察到的条纹个数；
(2)已知两缝间的间距为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m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，则图乙读数为__________mm。根据题中所给数据及甲、乙两图的读数，计算出这种光的波长为__________m（波长结果保留两位有效数字）。
【答案】靠近 更大 15.375(15.372~15.377)
【解析】(1)[1][2]要想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小干涉条纹间距，根据双缝干涉条纹间距公式知，调节屏向双缝靠近或增大双缝间距离
(2)[3]图螺旋测微器固定刻度的读数是15.0mm，可动刻度的读数是37.5×0.01mm=0.375mm，螺旋测微器的读数等于15.0mm+0.375mm=15.375mm，由于误差(15.372mm~15.377mm)均可，甲图螺旋测微器固定刻度的读数是2.0mm，可动刻度的读数是：33.5×0.01=0.335mm，螺旋测微器的读数等于2.0mm+0.335mm=2.335mm；相邻条纹间距为
根据双缝干涉的条纹宽度的公式得这种单色光的波长为
4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长
目标导航
课程标准
课标解读
1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件；
2.观察双缝干涉图样；
3.测定单色光的波长。
1.了解“用双缝干涉测量光的波长”的实验原理,知道影响干涉条纹宽度的因素。
2.经历用双缝干涉测量光的波长的实验过程,加深对双缝干涉图样的认识和理解,养成合作意识。
知识精讲
知识点01 实验目的与原理
1.实验目的
了解光波产生稳定的干涉现象的条件；观察双缝干涉图样；测定单色光的波长。
2.实验原理
据双缝干涉条纹间距得，波长。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离L和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。
【即学即练1】在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是( )
A． 中央明条纹最宽
B． 各种不同色光的暗条纹间距一样大
C． 对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小
D． 在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大
【答案】D
【解析】双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，故A错误；根据Δx＝λ知，不同色光，波长不同，则条纹的间距不同，故B错误；根据Δx＝λ知，同种色光，光屏离双缝距离越小，则条纹间距越小，故C错误；根据Δx＝λ知，红光的波长长，则红光的条纹间距大，故D正确．
知识点02 物理量的测量
1、l的测量：双缝到屏的距离l可用刻度尺测出。
2、的测量：相邻两条亮（暗）条纹间的距离需要用测量头测出。为了减小测量误差，可测出n条亮（暗）条纹间的距离a，则
实验中用于测量干涉条纹间距的仪器叫测量头,其外形如图所示。
(1)测量头由分划板、目镜和手轮三部分构成。
(2)转动手轮,分划板会左右移动,测量时从手轮上读取测量数据,手轮的使用与螺旋测微器类似。
【即学即练2】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，
(1)下列操作正确的是________．
A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头
B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压
C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整
D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻线与该亮纹边缘重合
(2)下列图中条纹间距表示正确是________．
【答案】(1)AC (2)C
【解析】双缝干涉实验原理、装置的理解
知识点03 实验步骤
1.将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。
2.接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。
3.调节各元件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。
4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。
5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。
6.数据处理：已知双缝间的距离d，根据测得的和，由λ=计算单色光的波长。
【即学即练3】如图所示，某同学在利用双缝干涉测量单色光波长时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心时(图a)，游标卡尺的示数如图b所示，第二次分划板中心刻线对齐B条纹中心时(图c)，游标卡尺的示数如图d所示，已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图b中游标卡尺的示数为______mm，图d中游标卡尺的示数为______mm，由此可得相邻两亮条纹的间距Δx＝________mm，所测单色光的波长为________m.
【答案】11.5 16.7 1.3 6.5×10－7
【解析】游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数.10分度游标卡尺精确度为0.1 mm，题图b中游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，故读数为11 mm＋0.1 mm×5＝11.5 mm；
图d中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为16 mm＋0.1 mm×7＝16.7 mm；
故条纹间距为Δx＝ mm＝1.3 mm；
根据双缝干涉的条纹间距公式Δx＝λ，解得λ＝＝ m＝6.5×10－7 m.
能力拓展
考法01 用双缝干涉测量光的波长的注意事项
1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。
2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。
3.安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm。
4.调节的基本依据：照在像屏上的光很弱。主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致。干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行。
5.测量头在使用时应使中心刻度线对应着亮(暗)条纹的中心。
6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近。
【典例1】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．
(1)以白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是______．
A．单缝和双缝必须平行放置
B．各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上
C．双缝间距离越大呈现的干涉条纹越密
D．将滤光片移走则无干涉现象产生
(2)当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐A条纹中心时，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条纹中心时，游标卡尺的示数如图戊所示．已知双缝间距为 0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图戊中游标卡尺的示数为________ mm，所测光波的波长为________ m．(保留两位有效数字)
(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图己所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值．(填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】(1)AC (2)16.7 6.6×10－7 (3)大于
【解析】(1)在用狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的干涉现象时狭缝必需与灯丝平行，这时干涉条纹与狭缝平行，狭缝与灯丝垂直时观察不到明显的干涉条纹．故A正确；各元件的中心必须在遮光筒的轴线上，故B错误；干涉条纹的间距公式为Δx＝λ；那么双缝间距离越大，则干涉条纹间距越小，故C正确；去掉滤光片，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故D错误．
(2)图丙中游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺读数为0.1×4 mm＝0.4 mm，所以最终读数为11.4 mm.
图戊中游标卡尺的主尺读数为16 mm，游标尺读数为0.1×7 mm＝0.7 mm，所以最终读数为16.7 mm.
相邻干涉条纹的中心间距为：Δx＝ mm＝1.325 mm.
根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ得：λ＝＝ m≈6.6×10－7 m.
(3)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值Δx偏大．
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．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
【答案】C
【解析】亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。
故选C。
2．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
【答案】B
【解析】A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，波长λ大的干涉条纹间距Δx大，而乙图的干涉条纹间距较大，所以乙图对应的光波波长较长，频率较小，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图对应的干涉条纹间距Δx较大，则乙图双缝到光屏的距离L较大，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式知，乙图的干涉条纹间距Δx较大，则可能是乙图对应的双缝间距d较小，故C错误；
D．光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距，故D错误。
故选B。
3．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
【答案】C
【解析】ABC．根据双缝干涉条纹间距的关系式，有
红光的波长大于蓝光波长，则条纹间距变窄，将单缝向双缝移动一小段距离后，不影响条纹间距，换一个两缝之间距离较大的双缝，则干涉条纹间距变窄。故AB错误；C正确；
D．去掉滤光片后，干涉现象没有消失，屏上显示的彩色干涉图样。故D错误。
故C正确。
二、实验题
4．如图所示，在做《用双缝干涉测量光的波长》的实验时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，用直尺量得双缝到屏的距离为80.00cm，由双缝上的标识获知双缝间距为0.200mm，光波波长为6.00×10-7m.若调至屏上出现了干涉图样后，用测量头上的螺旋测微器去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐，如图所示，此时螺旋测微器的读数为________mm，此明条纹的序号定为1，其右侧的明纹序号依次为第2、第3、……条明纹．从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为________mm.
【答案】0.900 12.0
【解析】[1]螺旋测微器的精确度为0.01mm，转动格数估读一位，读数为
0.5+0.01×40.0=0.900mm
[2]相邻条纹的间距
则从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为
x=5=12.0×10-3m=12.0mm
5．某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
（1）图中①所示的装置名称为______，它在实验中的作用是_____________；
（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将______（填“增大”“减小”或“不变”）；
（3）某次实验中，若测得双缝之间的距离为，双缝到光屏之间的距离为，相邻两明纹之间的距离为，则这种光的波长为______。（结果保留两位有效数字）
【答案】单缝 获得线光源 增大
【解析】(1)[1][2]题图中①所示的装置名称为单缝，在实验中的作用是获得线光源。
(2)[3]根据
可知，将滤光片由紫色换为红色，光的波长增大，干涉条纹间距将增大。
(3)[4]根据
可得
代入数据解得
6．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。
(1)组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则_______。
A．可观察到水平方向的干涉条纹
B．可观察到竖直方向的干涉条纹
C．看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_______。
A．观察不到干涉条纹
B．可观察到明暗相间的白条纹
C．可观察到彩色条纹
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=________。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为________mm。
【答案】B C 31.10
【解析】(1)[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，单缝是竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹，故B正确，ACD错误。
(2)[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故C正确，ABD错误。
(3)[3]条纹间距
又知
两式联立得
[4]此游标卡尺精度值为0.05mm，读数等于可动刻度读数与游标尺读数之和；故有
x=31mm+0.05mm×2=31.10mm
7．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如下图）：
(1)下列说法哪一个是错误的___________。（填选项前的字母）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx=
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为___________mm。
【答案】A 1.970
【解析】(1)[1]A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不放上单缝和双缝，A错误；
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，B正确；
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx=，C正确；
本题选择错误选项，故选A。
(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm=1.970 mm。
8．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，要把它们放在如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，由左到右，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，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
②按合理的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用刻度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）测量数条亮条纹间的距离；
在操作步骤②时还应注意________________、________________和_____________。
【答案】E D B 放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上
【解析】(1)[1][2][3]滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列顺序为：C、E、D、B、A；
(2)[4][5][6]在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上。
9．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将下表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上，由左至右，各光学元件的排列顺序应为C、E、___________、___________、A（填写元件代号）。实验中得到的干涉图样如图乙所示，如果亮条纹1、6中心之间的距离为，双缝之间的距离为，双缝到屏之间的距离为，则光的波长___________。
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片
【答案】D B
【解析】[1][2]根据本实验原理，单缝(D)放在滤光片后面，双缝(B)放在单缝后面，以保证达到双缝的是相干的单色光。
[3]根据双缝干涉的条纹间距关系式，有
其中
带入解得
10．用双缝干涉测光的波长，实验装置如图（甲）所示。
①单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样。双缝的作用是：______；
②如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值______实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】获得相干光源 大于
【解析】①[1]单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，双缝的作用是利用双缝干涉获得相干光源；
②[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值偏大；根据干涉条纹的间距公式为
波长测量值也是偏大。
题组B 能力提升练
一、单选题
1．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A．相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等
B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间的距离减小，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
【答案】A
【解析】AB．因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距
其中d为双缝间的距离，l为双缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相等，故A正确，B错误；
C．由公式
可知l减小，屏上条纹间距减小，故C错误；
D．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D错误。
故选A。
2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果
【答案】C
【解析】A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，A错误；
B．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
B错误；
C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确；
D．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，D错误。
故选C。
3．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
【答案】D
【解析】A．图中分别为滤光片、单缝和双缝，且双缝和单缝应平行放置，选项A错误；
B．应先调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心，再安装单缝和双缝，选项B错误；
C．根据可知仅将光屏稍向右移，L将增大，则条纹的间距增大，选项C错误；
D．实验中将4个条纹间距误数成5个，则偏小，根据可知测得的波长值偏小，选项D正确
故选D。
4．1834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．
【答案】C
【解析】根据平面镜成像原理，光源S发出来的光，经平面镜反射后，相当于从发来的光，因此两个相干光源之间的距离为2a，如图所示
根据
可得
故选C。
5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是（ ）
A．从玻璃射向空气发生全反射时，甲光的临界角小于乙光的临界角
B．在同一种均匀介质中甲光的波长一定小于乙光的波长
C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量
D．在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光的传播速度
【答案】D
【解析】B．根据双缝干涉的条纹间距可知，对于同一个实验装置，波长越大，条纹间距越大，由可知在同一种均匀介质中，甲光的波长一定大于乙光的波长，故B错误；
C．根据可知甲光的频率小于乙光的频率，而光子的能量，故甲光的光子能量一定小于乙光的光子能量，故C错误；
D．在同一种均匀介质中，对于不同的单色光，频率小，则折射率小，所以甲光折射率小，根据可知，甲光的传播速度大，故D正确；
A．根据可知，发生全反射时，甲光的临界角大于乙光的临界角，故A错误。
故选D。
二、多选题
6．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的有 .
A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝
B．将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变宽
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
【答案】AB
【解析】A．滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；
B．将滤光片由紫色的换成红色的，波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式知条纹间距△x增大，故B正确；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，由可知与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；
D．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致△x变小，则波长测量值偏小，D错误；
故选AB.
7．下列说法中正确的是
A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定大于b束光在水珠中传播的速度
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不再会有光线从bb'面射出
C．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，反映出光具有波动性
D．图戊中的M、N是偏振片，P是光屏．当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波
【答案】ACD
【解析】A．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度．故A正确；
B．当入射角i逐渐增大折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，故肯定有光线从bb'面射出，故B错误；
C ．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，体现光具有波动性，故C正确；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选ACD。
8．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示。
某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，正确的是（ ）
A．灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B．干涉条纹与双缝垂直
C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D．干涉条纹的间距与光的波长有关
【答案】AD
【解析】A．为了获得清晰的干涉的亮条纹，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，A正确；
B．干涉条纹与双缝平行，B错误；
CD．根据
可知干涉条纹的疏密与单缝宽度无关，与光的波长有关，C错误，D正确。
故选AD。
9．关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，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．观察到的白光的干涉图样是：在视野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，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大
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
【答案】ACD
【解析】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，选项A正确；
B．观察到的白光的干涉图样是：在视野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，由于紫光的波长最短，则紫色在最内侧，选项B错误；
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，因红光的波长比绿光大，根据可知，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大，选项C正确；
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，选项D正确。
故选ACD。
10．用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是（ ）
A．a光的频率比b光的大
B．在水中a光传播的速度比b光的大
C．水对a光的折射率比b光大
D．b光的波长比a光的短
【答案】AC
【解析】AD．从图中可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，故A正确，D错误；
C．水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C正确；
B．折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误。
故选AC。
三、实验题
11．（1）小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，图甲中___________（填“A”或“B”）位置是双缝的位置，部件C的作用是调节___________。
（2）小丽在调节过程中，出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况，如图乙所示，这种情况可通过_________来调整。
（3）通过调整，小丽从目镜中看到如图丙所示的图像，当她将中心刻线分别对准第1和第5条亮条纹中央时，测量头游标尺读数如图丁、戊所示，则相邻两条亮条纹的条纹间距_______mm，再根据实验数据计算得到波长。
【答案】B 单缝与双缝平行 （遮光筒不动）逆时针转动测量头 1.64
【解析】（1）[1][2] 小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，图甲中B位置是双缝的位置，部件C的作用是调节单缝与双缝平行；
（2）[3] 出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况，如图乙所示，这种情况可通过（遮光筒不动）逆时针转动测量头来调整；
（3）[4]图丁的读数为10.00mm，图戊的的读数为16.56mm，则四个亮条纹之间的距离为
则相邻两条亮条纹的条纹间距
12．下图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接．
（1）用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好____________________．
（2）在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况 有：将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______________（选填“向右偏”、“向左偏”或 “不偏转”） ．
（3）研究双缝干涉现象时，如图 1 所示，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 2 所示，其读数为__________ mm．移动手轮至另一条亮条纹中心 B，读出其 读数为 27.6mm．已知双缝片与光屏间距为 0.6m，所用双缝相距 0.2mm，则所测单色光波长 为_________m．
图 1 图 2
【答案】（1）如图； （2）向右偏 （3）19.4 6.8×10-7
【解析】（1）连接电路时应组成两个回路：将大线圈和电流计串联形成一个回路；将电键、滑动变阻器、电源、小线圈串联形成另一个回路即可，实物图如下图所示：
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计的指针向右偏，合上开关后，将原线圈迅速从副线圈中插入时，穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏；
（3）测量头工具为10分度的游标卡尺，故读数为：19mm+4×0.1mm=19.4mm；根据条纹间距公式可知，，其中，d=0.2mm，l=0.6m，代入数据得：=6.8×10-7m
（1）注意在该实验中有两个回路，一个由大线圈和电流计串联而成，另一个由电键、电源、小线圈串联而成；
（2）根据题意应用楞次定律分析答题；
（3）利用光的干涉实验测量波长的实验原理为：，即：，读出第一条手轮读数a1和第二条条纹手轮读数a2，再利用求相邻条纹间距，代入数据便可求解波长．
13．在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：
(1)下列说法哪一个是错误的_________（填选项前的字母）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测量头测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________。
【答案】A 1.970
【解析】(1)[1]A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；
C．n条亮纹之间有n－1个间距，相邻条纹的间距
故C正确。
本题选错误的，故选A；
(2)[2]由图可知，手轮示数为。
14．如图1是“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置，实验中以白炽灯泡（，）作为光源，利用学生电源“直流”挡为白炽灯泡供电。
（1）实验过程中，小夏同学先将学生电源的挡位旋钮打到，然后闭合开关，电源显示过载自动断电，再次闭合开关均显示过载。为了检测过载的原因，进行如下操作：
①用多用电表“欧姆挡”测白炽灯泡电阻，正确操作后表盘指针如图2所示，则灯泡应该是_______（选择“短路”、“断路”或“正常”）。
②将多用电表选择开关拨至直流电压“”挡，直接测量学生电源两极电压，正确操作后表盘指针如图3所示，则电源电动势约为_______V。
③为进一步分析灯泡与电源情况，利用该电源与其他必须的实验器材，通过实验测绘出小灯泡的伏安特性曲线如图4所示，则电源过载的可能原因及解决的办法，下列说法最合理的是________。
A．连接电源时误接了交流电压挡，可以通过更换为直流电压挡来解决
B．电源内阻过小，导致电流过大，可以通过串联一个保护电阻来解决
C．刚通电时灯丝温度低电阻小，电流过大，可以通过将电压由小逐渐增大到来解决
（2）解决问题后，小夏同学利用红色滤光片做双缝干涉实验，发现获得的干涉图样条纹间距过密，测量误差较大，下列选项中能够进行有效调整的是_______。
A．改用绿色滤光片 B．适当增大单缝与双缝之间的距离 C．换用间距较小的双缝
【答案】正常 C C
【解析】（1）[1] 欧姆表的读数为表盘示数与倍率的乘积，所以冷态灯丝的电阻为
灯丝正常工作的电阻
由于金属丝电阻随温度的升高而增加，所以灯泡应当是正常的。
（2）[2] 最大程为50V的电压挡的最小分度为1V，则电动势的值为12.2V。
（3）[3] A．交流电源使直流电压左右偏转，则连入后立即损坏，A错误；
B．若是电源内阻过小，则每次闭合电路都将自动断电，B错误；
C．灯丝电阻随温度的升高而增大，冷态灯丝电阻很小，电路中的电流很大，所以导致闭合时立即断电，C正确。
故选C。
（4）[4] 根据双缝干涉条纹的间距公式
A．绿光的波长比黄光短，由公式可以知道则间距条纹的间距更小，A错误；
B．增大双缝之间的距离d，同样条纹的间距变小，B错误；
C．换用间距较小的双缝，则条纹的间距变大，C正确。
故选C。
15．“用双缝干涉测光波波长”实验中，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划中心刻线与某条明条纹中心对齐时（如图A所示），将此明条纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2,3，…等明条纹，最终与明条纹6中心对齐，分划板中心刻线与明条纹1和明条纹6对齐时游标卡尺示数分别如图B、C所示（游标卡尺为10分度），求：
（1）图B对应的读数为________m，相邻两个亮条纹之间的距离为________m．已知双缝到屏的距离为60.00 cm，单缝到双缝的距离为8 cm，双缝之间的间距为0.2 mm，则发生干涉的光波波长为________m．
（2）有一位同学通过测量头观察到如图D所示的清晰的干涉图样，出现这种现象的原因为__________．
A．单缝和双缝没有调平行
B．光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏没有调共轴
C．测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移
D．测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移
【答案】0.019 4 1.8×10－3 6×10－7 D
【解析】(1)[1]游标卡尺读数＝主尺刻度读数＋游标尺读数；故B图读数为：
19 mm＋4×0.1 mm＝19.4 mm＝0.0194m
[2]C图读数为：
28 mm＋0.1 mm×4＝28.4 mm＝0.0284m
[3]故条纹间距为：
Δx＝＝1.8×10－3 m
条纹间距公式
Δx＝λ
波长为：
λ＝＝m＝6×10－7 m．
(2)[4]屏幕中右侧有一部分为空白，可知测量头太过靠右，向左平移即可，D正确．
16．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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干涉条纹，回答下列问题：
(1)该同学可以调节屏向双缝__________（填“靠近”或者“远离”），可以增加在目镜中观察到的条纹个数；此外，还可以通过更换_____（填“更大”或者“更小”）间距的双缝来增加在目镜中观察到的条纹个数；
(2)已知两缝间的间距为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m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，则图乙读数为__________mm。根据题中所给数据及甲、乙两图的读数，计算出这种光的波长为__________m（波长结果保留两位有效数字）。
【答案】靠近 更大 15.375(15.372~15.377)
【解析】(1)[1][2]要想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小干涉条纹间距，根据双缝干涉条纹间距公式知，调节屏向双缝靠近或增大双缝间距离
(2)[3]图螺旋测微器固定刻度的读数是15.0mm，可动刻度的读数是37.5×0.01mm=0.375mm，螺旋测微器的读数等于15.0mm+0.375mm=15.375mm，由于误差(15.372mm~15.377mm)均可，甲图螺旋测微器固定刻度的读数是2.0mm，可动刻度的读数是：33.5×0.01=0.335mm，螺旋测微器的读数等于2.0mm+0.335mm=2.335mm；相邻条纹间距为
根据双缝干涉的条纹宽度的公式得这种单色光的波长为
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