北京市西城区第四中学高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题

北京市西城区第四中学高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图，现要利用这套装置来测量某种单色光的波长。

(1)装置示意图中有三个电学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是_____。

A．①是双缝，③是滤光片
B．②是双缝，③是单缝
C．②是单缝，③是双缝
(2)用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图乙所示，双缝间距d=_____mm。

(3)图丙为实验得到的干涉条纹，用测量头测出了第1条和第6条亮纹中心间的距离为
x∆，已知双缝到光屏的距离为l，则所测单色光波长的计算式为λ=_____（用题中所给的字母表示）。

2．(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取__________________或
__________________的方法．
(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(选填数字代号)．
(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，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条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm.
(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是________m(取三位有效数字)．
3．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，目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合 ②下列图示中条纹间距表示正确是________．
4．在利用双缝干涉测量光的波长的实验中,需要从标尺上读出某条亮纹的位置．图甲中所示的读数是________mm ．
若缝与缝间相距d,双缝到屏间的距离为L,相邻两个亮条纹中心的距离为x ∆,则光的波长可表示为λ= ________(字母表达式),某同学在两个亮条纹之间测量,测出以下结果,其他数据为：0.20d mm =, 700L mm =,测量x ∆的情况如图乙所示．由此可计算出该光的波长为
λ=________m ．
5．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，装置如图1所示。

(1)对于单色光，下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是______。

A ．把③向左侧移动少许 B ．把⑤向右侧移动少许
C ．将绿色滤光片改为红色滤光片
D ．增大双缝之间的距离
(2)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图2所示。

然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数为______mm ，求得相邻亮纹的间距Δx 为______mm 。

(3)已知双缝间距为0.2mm ，双缝到屏的距离为0.7m ，则所测光的波长为______nm 。

6．如图(甲)是用“双缝干涉测量光的波长”实验设备实物图．
(1)已知单缝与双缝间的距离1200L mm =,双缝与屏的距离2800L mm =,双缝间距
0.25d mm =．用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜手轮等构成,转动
手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心(如图(乙)所示),记下此时手轮上的读数______mm ,转动测量头,使分划板中心刻线对准第4条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数，如图(丙)所示．则该光被的波长为_____m ． (保留两位有效数字) (2)若在调节过程中观察到如右图(丁)所示的千涉条纹,则出现这种现象的原因是______
A ．单缝与双缝不平行
B ．单缝与双缝的距离太近
C ．设备安装时,没有调节光源的高度,使光线把整个光屏都照亮
7．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中某同学将所有器材安装在如图甲所示的光具座上，已知实验中选用缝间距d =0.2mm 的双缝，屏与双缝之间的距离L =0.60m 。

然后接通电源使光源正常工作。

(1)以上安装的各器件位置存在的问题是：______________________。

(2)已知测量头主尺的分度值是毫米，游标卡尺为10分度。

图乙为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，A对应的读数为___________m，相邻两个亮条纹之间的距离为___________m。

(3)发生干涉的光波波长为___________m。

(4)下列现象中能够观察到的有___________。

（填选项前的字母）
A．将滤光片由蓝色的换成红色的，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．换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹问距变窄
D．去掉滤光片后，干涉现象消失
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）测量数条亮纹间的距离。

在操作步骤②时还应注意______和______。

（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，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为______mm，求得相邻亮纹的间距 x为
______mm。

（4）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，由计算式
λ=______。

求得所测红光波长为______mm。

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一、实验：用双缝干涉测量光的波长 实验题
1．C 2.05 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]为获取单色线光源，光源后面要有滤光片、单缝、双缝，则①是滤光片，②是单缝，③是双缝，故AB 错误，C 正确。

故选C (2)
解析：C 2.05 5d x
l
λ∆= 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]为获取单色线光源，光源后面要有滤光片、单缝、双缝，则①是滤光片，②是单缝，③是双缝，故AB 错误，C 正确。

故选C
(2)[2]游标卡尺读数0.2cm 10.05mm 2mm 0.05mm 2.05mm d =+⨯=+= (3)[3]相邻两亮条纹间距为
5
x
∆，由干涉条纹与波长间的关系可知 5x l d
λ∆= 得
5d x
l
λ∆=
2．滤光片 单缝 双缝 增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒) 减
小双缝之间的距离 ②③ 1.610 5.37×10－7
【解析】 【详解】
(1
解析：滤光片 单缝 双缝 增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒) 减小双缝之
间的距离 ②③ 1.610 5.37×10－
7
【解析】 【详解】
(1)[1][2][3]由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝．
[4][5]由Δx＝l
d
λ可知，要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取的办法有：
增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；②减小双缝之间的距离．
(2[6])由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③.
(3)[7]甲图固定刻度读数为0mm，可动刻度读数为0.01×4.5=0.045mm，所以最终读数
x1=0.045mm，图乙中固定刻度读数为14.5mm，可动刻度读数为0.01×3.5mm=0.035mm，则x2=14.535mm．它们的差值是14.490 mm，
中间跨越了10－1＝9个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是
Δx＝14.490
mm
9
mm＝1.610mm.
(4)[8]根据
l
x
d
λ
∆=,则光的波长：
λ＝
xd
l
∆
＝5.37×10－7 m.
3．ABC C
【解析】
A、根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知，安装器材的过程中，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单缝和双缝及测量
头，故A正确；
B、要
解析：ABC C
【解析】
A、根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知，安装器材的过程中，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单缝和双缝及测量头，故A正确；
B、要小灯泡发光，则接通电源前把输出电压调到小于或等于小灯泡额定的电压，故B错误；
C、观察到条纹比较模糊，可能是单缝和双缝不平行，可以调节拨杆进行调整，故C正确；
D、测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线与该亮纹的中心重合，故D错误；
故选ABC．
(2) 干涉条纹的宽度是一个明条纹与一个暗纹之间的宽度的和，为两个相邻的明（或暗纹）条纹中心之间的距离，故C图是正确的．
【点睛】知道实验步骤和注意事项；条纹宽度是相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间的距离．
4．24
【解析】
【分析】
【详解】
从图中可以看出，主尺示数为5 mm ，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm=0.24 mm ，图中的游标
解析：24 d
x L
∆ 75.610-⨯ 【解析】 【分析】 【详解】
从图中可以看出，主尺示数为5 mm ，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm=0.24 mm ，图中的游标卡尺的示数为：5 mm+0.24 mm=5.24 mm. 由干涉条纹间距的计算公式：△x= L d λ，解得光的波长表达式为：λ= d x L ∆. 由图中可以求出条纹间距为：△x= 9.80
5
mm=1.96 mm,代入数据解得光的波长为：λ=5.6×10−7 m.
5．BC 13.780 2.310 660 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]A ．把③向左侧移动少许，由可知，条纹间距不变，故A 错误； B ．把⑤向右侧移动少许，L 变大，
解析：BC 13.780 2.310 660 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]A ．把③向左侧移动少许，由L
x d
λ∆=
可知，条纹间距不变，故A 错误； B ．把⑤向右侧移动少许，L 变大，由L
x d
λ∆=
可知，条纹间距变大，故B 正确； C ．将绿色滤光片改为红色滤光片，波长λ变大，由L
x d
λ∆=可知，条纹间距变大，故C 正确；
D ．增大双缝之间的距离d ，由L
x d
λ∆=可知，条纹间距减小，故D 错误。

故选BC ；
(2)[2][3]由图2所示可知，螺旋测微器示数为
12mm 32.00.01mm 2.320mm x =+⨯=
由图3所示可知，螺旋测微器示数为
213.5mm 37.00.01mm 13.870mm x =+⨯=
条纹间距
2113.870 2.320
mm 2.310mm 55
x x x --∆=
== (3)[4]由双缝干涉条纹间距公式L
x d
λ∆=
可知，波长 437210 2.31010 6.610m 660nm 0.7
d x L λ---∆⨯⨯⨯===⨯=
6．【解析】 【详解】
（1）手轮测量装置为螺旋测微器，第一条读数为
2mm+19.2×0.01mm=2.192mm ，第4条读数为7.5mm+37.0×0.01mm=7.870m
解析：2.191mm ~2.193mm 75.910-⨯ C 【解析】 【详解】
（1）手轮测量装置为螺旋测微器，第一条读数为2mm+19.2×0.01mm=2.192mm ，第4条读数为7.5mm+37.0×0.01mm=7.870mm ．根据11
n a a x n -∆=
-，d
x l
λ=
⋅∆，代入数据得：75.910λ-=⨯m
（2）分析可知，出现丁图原因为光路调节中，没有调节好光源得高度，导致光路不正．故C 正确，AB 错误。

7．滤光片应在单缝挡板前面 AC 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]滤光片应在单缝挡板前面。

(2)[2][3]图A 游标卡尺主尺读数为，游标尺读数为 因此
解析：滤光片应在单缝挡板前面 0.0194 31.810-⨯ 7610-⨯ AC 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]滤光片应在单缝挡板前面。

(2)[2][3]图A 游标卡尺主尺读数为19mm ，游标尺读数为
40.1mm 0.4mm ⨯=
因此游标卡尺读数为
19mm 0.4mm 19.4mm 0.0194m +==
同理可得图B 的读数为0.0284m 。

因此条纹间距为
30.02840.0194
1.810m 5
x --∆=
=⨯
(3)[4]根据
x d
L
λ∆⋅=
代入数据得
7610m λ-=⨯
(4)[5]A ．根据双缝干涉条纹的间距公式
L x d
λ∆=
可知，将滤光片由蓝色换成红色，频率将减小，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故A 正确；
B ．根据双缝干涉条纹的间距公式
L x d
λ∆=
可知，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故B 错误； C ．根据双缝干涉条纹的间距公式
L x d
λ∆=
换成一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，故C 正确；
D ．去掉滤光片后，通过单缝和双缝的光变成白色光，白色光通过双缝后，仍能发生干涉现象，故D 错误。

故选AC 。

8．E D B 单缝和双缝间距要适当 单缝与双缝相互平行 13.870 2.310 6.6×10-4 【解析】 【分析】 【详解】 （1）[1]
解析：E D B 单缝和双缝间距要适当 单缝与双缝相互平行 13.870 2.310
d x
l
∆ 6.6×10-4 【解析】 【分析】 【详解】
（1）[1][2][3]由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为CEDBA 。

（2）④[4][5]在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间距要适当和单缝与双缝相互平行。

（3）[6][7]图甲读数2.320mm ；图乙读数13.870mm ；得相邻亮纹的间距
13.870 2.320
mm=2.310mm 61
x -∆=
-
（4）[8][9]根据
l x d
λ∆=
可得
=
d x
l
λ∆ 代入数据
442.310=mm 6.610mm 0.2.010700
λ--⨯⨯=⨯。