高中粤教版 (2019)第五节 用双缝干涉实验测定光的波长课时练习

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．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．下列实验中能证实光具有粒子性的是（　　）

A．光电效应实验 B．光的色散实验

C．光的圆孔衍射实验 D．光的双缝干涉实验

3．“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

4．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

5．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

6．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（　　）

A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源

B．用红光和绿光分别做双缝干涉实验（λ红>λ绿），绿光干涉图样的条纹间距比红光大

C．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源

D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生

7．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

8．下列四幅示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是（　　）

A． B．

C． D．

9．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

10．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

11．一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

12．1834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．

13．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

14．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

15．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，其中①是光源，现分别用a、b两束单色光进行实验，在不调整实验装置的情况下，分别得如图乙、丙所示的干涉图样：乙图是a光照射的图样，丙图是b光照射的图样。则（　　）

A．光学元件②是单缝、③是双缝片、④是滤光片

B．a光波长小于b光的波长

C．在水中a光传播的速度较大

D．若用a光照射某金属时打不出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子

二、填空题（共4题）

16．(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波，一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上，两狭缝就成了两个光源，它们发出的光波满足干涉的必要条件，则两列光的________相同．如图所示，在这两列光波相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如果放置光屏，在________(选填“A”、“B”或“C”)点会出现暗条纹．

(2)在上述杨氏干涉实验中，若单色光的波长λ＝5.89×10－7 m，双缝间的距离d＝1 mm，双缝到屏的距离l＝2 m．求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距．

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．（某同学用如图甲所示的装置测量激光的波长。将一束激光照在双缝上，在光屏上观察到如图乙所示平行且等宽的明暗相间的条纹。该同学测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄可忽略），光屏到双缝的距离为L，经测量得出5条亮条纹中心之间的距离为a，图乙中的条纹是因为激光发生了______（填“干涉”、“衍射”）现象而产生的，经计算该激光的波长为______。

19．(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示．

①转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm．

②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了白炽灯换成激光发射器以外，其他不必要的器材元件有________．

(2)在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．

正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图2甲、乙所示．在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n=_________（用代表线段长度的字母ED、FG表示）．

三、综合题（共4题）

20．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）

21．1801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。

22．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得了成功，若他在此基础上将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动，实验仍能成功吗？为什么？

23．如图所示，用激光束照射双缝干涉实验装置，后面屏上出现干涉条纹，其中单缝的作用是产生线光源，单缝、双缝应平行放置。

（1）若将单缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？

（2）若将双缝绕中心轴旋转（不超过90°），条纹将发生什么变化？

参考答案：

1．B

2．A

3．D

4．A

5．A

6．C

7．D

8．C

9．C

10．A

11．D

12．C

13．B

14．C

15．C

16．     频率，C;    

17．     得到频率相等的两束光     明暗相间、等宽等亮的条纹

18．     干涉    

19．     1.610     滤光片和单缝     乙    

20．

21．

22．能，

实验仍能成功，因为干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在叠加，遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许时，根据

L变小、d、λ均没变，只是条纹间距变小

23．

（1）在双缝干涉实验中，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成振动情况相同的相干光源，当单缝旋转时，双缝被照亮的面积减小，双缝虽然仍能形成相干光源，但由于通过双缝的光能量减少，所以屏上仍能产生干涉条纹，但条纹变暗。

（2）当双缝旋转时，同样会导致干涉条纹变暗。同时，干涉条纹保持与双缝平行，也随双缝的旋转而旋转。