高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第四章 光及其应用5 实验：用双缝干涉测量光的波长测试题

课时素养评价21　实验：用双缝干涉测量光的波长

　A组　合格性考试练

1．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中(　　)

A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝

B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝

C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽

D．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变窄

2．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

3．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图所示．已知双缝间的距离d＝3 mm.

(1)若测量红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．

(2)若测得双缝与光屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示，则可求出红光的波长λ＝________ m.

4．利用双缝干涉测量单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图甲)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图丙)，游标卡尺的示数如图丁所示．已知双缝间距为0.5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图乙中游标卡尺的示数为________ mm，图丁中游标卡尺的示数为________ mm.在实验中，所测单色光的波长为________ m．在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将________(选填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹．

5．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，要把它们放在下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)本实验的步骤如下：

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)测量数条亮纹间的距离．

在操作步骤②时还注意：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

(3)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，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＝________(用字母表示)，求得所测红光波长为________ nm.

B组　选择性考试练

6.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线对准如图丙所示的第1条亮条纹中心，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数x1＝________ mm；然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条亮条纹中心，如图丁所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图己所示，则游标卡尺的读数x2＝________ mm.由以上已知数据和测量数据，可得该单色光的波长是________ mm.

课时素养评价21　实验：用双缝干涉测量光的波长

1．解析：本实验先由滤光片得到单色光，再经单缝形成线光源，最后经过双缝，得到频率相同的光，进行干涉，故光源与屏之间应依次放置滤光片、单缝、双缝，故A、B错误；根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ知，增大双缝到屏间的距离，或减小双缝间距，或换波长较长的光照射，可以增大条纹的间距，从而便于测量，故C正确，D错误．

答案：C

2．解析：根据双缝干涉条纹间距的关系式Δx＝λ，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，A、B错误，C正确；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，D错误．

答案：C

3．解析：(1)要测量红光的波长，应用红色滤光片．由Δx＝λ可知要想测λ必须测定双缝到光屏的距离l和条纹间距Δx.

(2)由测量头的数据可知a1＝0，a2＝0.640 mm，

所以Δx＝＝ mm＝1.60×10－4 m，

λ＝＝ m≈6.86×10－7 m.

答案：(1)红　双缝到光屏的距离l　条纹间距Δx

(2)6.86×10－7 m

4．解析：根据游标卡尺的原理，可读出图乙的示数为11.4 mm，图丁的示数是16.8 mm.Δx＝ mm＝1.35 mm.根据Δx＝λ，得λ＝＝6.75×10－7 m.

当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹．

答案：11.4　16.8　6.75×10－7　不能

5．解析：(1)滤光片E是用来从白光中选出单色红光的，单缝屏是用来获得线光源的，双缝屏是用来获得相干光源的，最后成像在毛玻璃屏上．所以排列顺序为C、E、D、B、A.

(2)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；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．

(3)测量头的读数应先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm，图甲读数为2 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm，所以相邻亮条纹间距Δx＝ mm＝2.310 mm.

(4)由条纹间距公式Δx＝λ得λ＝

代入数据得λ＝6.6×10－7 m＝6.6×102 nm.

答案：(1)E　D　B　(2)见解析　(3)13.870　2.310　(4)　6.6×102

6．解析：由游标卡尺读数规则读出x1＝0.3 mm，x2＝9.6 mm.

Δx＝＝ mm

单色光的波长λ＝＝ mm＝6.2×10－4 mm.

答案：0.3　9.6　6.2×10－4