人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光4 实验：用双缝干涉测量光的波长精品课时训练

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光4 实验：用双缝干涉测量光的波长精品课时训练，文件包含人教版2019高中物理选择性必修第一册44《实验用双缝干涉测光的波长》练习原卷docx、人教版2019高中物理选择性必修第一册44《实验用双缝干涉测光的波长》练习解析卷docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共23页， 欢迎下载使用。

精选练习
1．（2022·湖南·高二阶段练习）某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量紫色光的波长，测得双缝之间的距离为，光屏与双缝之间的距离为，第1条与第8条紫色亮条纹中心间的距离为，试回答下列问题：
（1）相邻两条亮条纹的间距为___________；
（2）实验中测得的紫色光的波长为___________m；
（3）若将图中滤光片换为红色，则干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】 2.10 变大
【解析】（1）相邻两条干涉亮条纹间距
（2）根据
可得
（3）红光的波长比紫光长，所以干涉条纹间距将变大。
2．（2022·海南中学高三阶段练习）（1）如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。
已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有20分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为____________mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A到B条纹间的距离为8.40mm。利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长=_______m（保留2位有效数字）。
【答案】 0.35
【解析】[1]主尺读数为0，游标尺第7格与主尺某条刻度线对齐，故读数为
[2]A、B之间的距离为5条明纹的间距，故条纹间距为
根据
解得
3．（2022·重庆市第十一中学校高二阶段练习）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，要把它们放在如图甲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最佳顺序应为C、E、______、______、A。
（2）将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，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6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为______mm，进一步计算可以得到间距Δx的值。
（3）已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，求得所测红光波长为______m。
【答案】 D B 13.870 6.6×10-7
【解析】（1）[1][2]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最佳顺序应为C、E、D、B、A。
（2）[3]图丙中手轮上的示数为
（3）[4] 图丙中手轮上的示数为

条纹间距为

根据

解得
4．（2022·浙江·镇海中学模拟预测）（1）如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中于涉条纹与分划板的刻度线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板刻度线与干涉条纹平行________。
A．仅拨动拨杆
B．仅旋转单缝
C．仅前后移动凸透镜
D．仅旋转毛玻璃处的测量头
（2）小王同学将分划板刻度线与干涉条纹调平行后，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下图所示，手轮上的示数是___________mm。
【答案】 D 50.15
【解析】（1）[1]若要使得分划板刻度线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D。
（2）[2]手轮上的示数是50mm+0.05mm×3=50.15m
5．（2022·河北·邢台市第二中学高二阶段练习）利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，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。
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动
D．使用间距更小的双缝
（2）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中、位置时游标卡尺读数也如图2中所给出，则
①分划板在图中位置时游标卡尺的读数为，在位置时游标卡尺读数为________，相邻两条纹间距________；
②该单色光的波长_______；
（3）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3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】 B 15.6 0.75 大于
【解析】（1）[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距，由公式可知
A．将单缝向双缝靠近，不改变条纹间距，故A错误；
BC．将屏向靠近双缝的方向移动，条纹间距减小，故C错误B正确；
D．使用间距更小的双缝，条纹间距增大，故D错误。
故选B。
（2）①[2][3]由图2可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则在位置时游标卡尺读数为
则相邻两条纹间距
②[4]根据可知，该单色光的波长
（3）[5]如图3测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则测得的偏大，由公式可知，波长的测量值大于真实值。
6．（2022·辽宁沈阳·三模）某实验小组利用图1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，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。
（1）如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是______、______。（填“单缝”、“双缝”）
（2）在目镜中看到的干涉图样是图2中______（填“甲”或“乙”）。
（3）移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心，记下此时手轮上读数；转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为，如图3所示，则读数______mm；已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，则单色光的波长______。（用题目中给出的字母表示）
【答案】 单缝 双缝 甲 1.700
【解析】
(1)[1][2]发生干涉的条件是相位差恒定且频率相同，所以组装仪器时，A处应固定单缝，产生相位差恒定的光；B处固定双缝，产生两列频率相同的光，从而可以在毛玻璃上形成稳定的干涉图样；
(2)[3]干涉图样为明暗相间且等间距的条纹，故选甲；
(3)[4]由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数1.5mm
可动刻度读数为
则螺旋测微器的示数为
[5]根据双缝干涉条纹的间距公式
得
7．（2022·吉林·延边二中高二期中）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离。接通电源使光源正常工作。
（1）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
（2）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是___________。
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E.将光源向远离双缝的位置移动
（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图乙所示，读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时游标卡尺如图丁所示，读数为_________mm。
（4）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离_____mm，进而计算得到这种色光的波长_______m。
【答案】 A ACD 15.02 2.31
【解析】
（1）[1] 双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹，故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，故A正确，BCD错误。
故选A。
（2）[2]相邻亮条纹间的距离
为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可减小双缝间距离d、增大双缝到屏的距离L或增大单色光的波长。
A.改用红色激光，增大波长， A正确；
B.改用蓝色激光，减小波长， B错误；
C.减小双缝间距d，C正确；
D.将屏幕向远离双缝的位置移动，增大L，D正确；
E.将光源向远离双缝的位置移动，对条纹间距没有影响，E错误。
故选ACD。
（3）[3] 图丁中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02mm×1＝0.02mm，所以最终读数为x2＝15.02mm
（4）[4] 两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离
[5]根据得
8．（2022·河北·沧县中学高二阶段练习）用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上。
（1）某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节____________。
A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝
C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头
（2）该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙b所示，其读数是____________mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460mm，则相邻两亮条纹的间距是____________mm（结果保留四位有效数字）。
（3）已知上述装置中双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则单色光的波长为____________m（结果保留三位有效数字）。
【答案】 D 2.189##2.191##2.190 1.610
【解析】（1）[1]若要使两者对齐，应该旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，D正确，ABC错误。
故选D。
（2）[2]测量头标尺读数是固定刻度读数（0.5mm的整数倍）加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读数为
[3]A条纹与B条纹间有七段间隙，故相邻两亮条纹的间距
（3）[4]由可得，改光的波长为
9．（2022·北京市十一学校三模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。物理小组用如图甲所示的实验装置测光的波长。
（1）实验仪器。如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A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x1=2.331mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数x6=___________mm；
（2）实验原理。已知双缝间距d=0.3mm，双缝到屏的距离l=1.2m，由计算式=____________，可得所测光的波长为__________m；（计算式用题中出现的字母表示，波长保留两位有效数字）
（3）误差分析。在其他操作都正确的前提下，下列操作中一定会使测量结果偏小的是_______。
A．数到第7条明条纹时误记为第6条
B．测量相邻两条亮条纹的间距作为Δx
C．测量单缝到屏的距离作为l
D．测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐
【答案】 15.376（15.375~15.379范围内均可） C
【解析】（1）[1]由题图丙可知
（2）[2]相邻亮条纹间距离为
相邻亮条纹间距公式为
联立以上两式可得
[3]代入数据解得
（3）[4]A．数到第7条明条纹时误记为第6条，由λ表达式可知测量值偏大，故A不符合题意；
B．测量相邻两条亮条纹的间距作为Δx，虽然没有通过累积法而减小误差，但测量结果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合题意；
C．测量单缝到屏的距离作为l，即l比真实值偏大，根据λ表达式可知测量值偏小，故C符合题意；
D．测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，由于明暗条纹宽度相同，所以该操作对实验结果无影响，故D不符合题意。
故选C。
10．（2022·山西·怀仁市第一中学校高二期中）小明同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验：
（1）在该实验中，在图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三处所放置的器材依次是________（填正确选项前的字母）；
A．单缝、双缝、透镜 B．透镜、双缝、单缝 C．透镜、单缝、双缝
（2）已知双缝到屏的距离l=500mm，双缝之间的距离d=0.50mm，单缝到双缝的距离s=100mm，某同学在用测量头测量相邻两亮条纹的间距Δx时，调整手轮，如图乙所示，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图丙所示，则入射光的波长λ=________m（结果保留2位有效数字）；
（3）实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有________（填正确选项前的字母）。
A．改用波长更长的光作为入射光
B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝到单缝的距离
D．增大双缝间距
【答案】 C AB
【解析】
（1）[1] 在该实验中，在图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三处所放置的器材依次是透镜、单缝、双缝。
故选C。
（2）[2]由题图可知游标卡尺读数精确度为0.1mm。A位置游标卡尺读数为
x1＝11mm＋0.1mm×1＝11.1mm
B位置读数为
x2＝15mm+0.1mm×6=15.6mm
则相邻两亮条纹的间距为
代入数据解得
（3）[3]由可知，要增大条纹间距，可改用波长较长的入射光、增大双缝到屏的距离或减小双缝间距，故AB正确，CD错误。
故选AB。