高中人教版 (2019)4 实验：用双缝干涉测量光的波长课时训练

课时跟踪训练（二十三）  实验：用双缝干涉测量光的波长

A级—双基达标

1．用如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

解析：选A　分光法获得干涉光源，所以A正确。白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的，B错。屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗条纹，C错。相邻亮条纹间距等于相邻暗条纹间距，D错。

2．[多选]物理学家托马斯·杨最先验证了光的干涉现象，实验装置如图所示，M为竖直(水平)的线光源a(b)，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏，下列说法正确的是(　　)

A．若M选a(竖直线光源)，N应选3，O应选4，干涉图样为5

B．若M选a(竖直线光源)，N应选1，O应选2，干涉图样为6

C．若M选b(水平线光源)，N应选1，O应选2，干涉图样为6

D．若M选b(水平线光源)，N应选3，O应选4，干涉图样为5

解析：选BD　若M选a(竖直线光源)，单缝与双缝都要与之平行，且单缝距光源近，形成的干涉图样也与之平行，若选b(水平线光源)，也是同样的道理。故B、D正确，A、C错误。

3．在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________(选填“>”“＝”或“<”)Δx2。若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________mm。

解析：由公式Δx＝λ可知，Δx1＞Δx2。相邻亮条纹之间的距离为Δx＝ mm＝2.1 mm，双缝之间的距离d＝，代入数据得d＝0.300 mm。

答案：>　0.300

4．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，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划板中心刻线对准如图丙所示的第1条亮条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则游标尺上的读数x1＝________mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划板中心刻线向右边移动，直到对准第5条亮条纹，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示，则游标卡尺上的读数x2＝________mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是________mm。

解析：由游标卡尺读数规则读出

x1＝0.1×3 mm＝0.3 mm，

x2＝9 mm＋6×0.1 mm＝9.6 mm。

则相邻两亮条纹间距Δx＝＝ mm。由Δx＝λ可得λ＝＝ mm＝6.2×10－4 mm。

答案：0.3　9.6　6.2×10－4

5．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，按要求调整好实验装置。

(1)为测定相邻两个亮条纹的间距，转动手轮使目镜中能观察到如图所示的分划板中心刻度与干涉条纹，记下此时手轮上的读数。然后再次转动手轮，使目镜中能观察到图________(在A、B、C、D中选填一个)所示的分划板中心刻度与干涉条纹，再次记下手轮上的读数。

(2)测得相邻两个亮条纹间距为Δx，双缝间距为d，单缝与双缝的距离为l1，双缝到屏的距离为l2，目镜的放大倍数为k，则对应的光波波长为________。

解析：(1)亮条纹间距指的是亮条纹中心之间的距离，因此选项C最合理。

(2)根据Δx＝可知，λ＝。

答案：(1)C　(2)

B级—选考提能

6．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2 mm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＝700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________ mm。

(2)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Δx＝________ mm；这种色光的波长λ＝________ nm。

解析：(1)由游标尺的读数规则可知：

x2＝(15.0＋1×0.02)mm＝15.02 mm。

(2)题图乙(a)中暗条纹与题图丙(a)中暗条纹间的间隔为6个，故Δx＝＝2.31 mm；

由Δx＝λ可知λ＝＝660 nm。

答案：(1)15.02　(2)2.31　660

7．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，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；

②按合理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用米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时还注意单缝、双缝应______________且____________。

(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，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条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为______ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx＝________ mm。

(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________ nm。

解析：(1)由左至右依次放置白色光源C、滤光片E、单缝D、双缝B、毛玻璃屏A。

(2)单缝、双缝应相互平行并跟遮光筒轴线垂直。

(3)甲的示数为2.320 mm，乙的示数为13.870 mm，则Δx＝ mm＝2.310 mm。

(4)由Δx＝λ得

λ＝Δx＝×2.310×10－3 m＝6.60×10－7 m＝660 nm。

答案：(1)E、D、B 　(2)相互平行　与遮光筒轴线垂直　(3)13.870　2.310　(4)Δx　660