陕西省西安市西安中学选修1高中物理实验：用双缝干涉测量光的波长试题(含答案)

陕西省西安市西安中学选修1高中物理实验：用双缝干涉测量光的波长试题
(含答案)
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图甲所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹．
（1）根据实验装置知，②、③、④依次是______、______、______．
（2）某次实验时，该同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心，如图乙所示，此时螺旋测微器的读数为______mm．
（3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置，再次从螺旋测微器上读数．若实验测得4条亮纹中心间的距离为∆x1=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长λ=______mm．
2．如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光
d=的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间具座上，并选用缝间距0.20mm
L=．然后，接通电源使光源正常工作．
的距离700mm
①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λ=__________m（保留2位有效数字）．
②另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好．若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加．以下改动可能实现这个效果的是__________．
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
3．某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。

双缝间距d = 0.20mm，测得屏与双缝间的距离L = 500mm。

然后，接通电源使光源正常工作：
(1)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为_________cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67cm，此时主尺上的________cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ=_________m；
(2)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有_________________（至少写一条）。

4．(1)在“单摆测重力加速度”实验中，测量周期时，秒表指针如图1所示，读数为_____秒
(2)在“双缝干涉测量光的波长”实验中，某同学观察到如图2所示的干涉条纹，于是他使分划板中心刻线与亮条纹中央对齐，移动测量头进行测量，在这种情况下光的波长的测量值（__________）
A．偏小 B．偏大 C．不变
5．某同学利用如图甲所示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，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

回答下列问题：
(1)若想使从目镜中观察到的相邻滤光片、条纹间距减小，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．使用间距更小的双缝
(2)在测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数如图丙所示，其读数为_______________mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2mm。

已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.1mm，则所测单色光的波长为__________m。

6．同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。

实验时，接通电源使光源（灯泡）正常发光，调整仪器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，下列操作可行的是__________；
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)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间距离为x，则单色光的波长λ=_________；
(3)若只将滤光片去掉，下列说法正确的是_________；
A.屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹
B.屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹
C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹
D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹
(4)随着学习的不断深入，同学们对光的本性有了更为丰富的认识。

现在我们知道光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。

①在双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上落点的准确位置_________（选填“可以”或“不可以”）预测；
②在光电效应实验中，用紫外线照射锌板可以使光电子离开锌板，如果只增加紫外线的照射强度光电子的最大初动能是否会增加。

请说明你的观点及依据________________。

7．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为 L＝75.0cm，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条明条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数1x＝________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条明条纹，如图丁所示，此时游标卡尺的读数2x＝
9.3mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是________ mm。

8．在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，从仪器注明的规格可知，双缝间距d=0.20mm．现测得像屏与双缝屏间的距离L=60.0cm．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（mm），游标尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，映入眼帘的干涉条纹如图所示，他将分划板上的三条竖线对准a条纹，此时游标尺上的读数为x1=3.60mm；接着再转动手轮，将分划板上的三条竖线对准b条纹，此时游标尺上的读数如左图，则x2=_________mm．
（2）两个相邻亮纹（或暗纹）间距离的表达式为Δx=_________（用x1、x2表示）；这种色光的波长的表达式λ=____________（用Δx、L、d表示）．利用上述测量结果，代入数据经计算可得 =_____________m（保留三位有效数字）．
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．单缝双缝遮光筒 1.680 4.8×10﹣4
【解析】
【详解】
（1）该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以光具座上放置的光学元件依次为光源、滤
解析：单缝 双缝 遮光筒 1.680 4.8×10﹣4
【解析】
【详解】
（1）该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏．注意调节光学元件各中心位于遮光
筒的轴线上．根据∆x =
L d
λ知，增大双缝和遮光屏的间距或减小双缝间的间距，可以增加相邻亮纹（暗纹）间的距离． （2）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm ，可动刻度读数为0.01×18.0 mm=0.180 mm ，所以最终读数为1.680 mm ．
（3）由题意可知，相邻条纹间距为∆x=
13x ∆=0.32 mm ，根据∆x =L d λ得， λ=xd L
∆=31.50.320110⨯⨯ mm=4.8×10﹣4 mm ． 【点睛】 解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式∆x =
L d λ． 2．D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]．图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：0mm+0.05×5=0.25mm ，
A 到
B 条纹间的
解析：0.25mm -74.810m ⨯ D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]．图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：0mm+0.05×5=0.25mm ，
A 到
B 条纹间的距离为8.40mm ，由图可知A 到B 条纹间的距离为5个条纹宽度，则
8.40mm=1.68mm 5
x ∆=
根据公式L x d λ∆=得
70.20 1.68mm 4.810m 700
d x L λ-⋅∆⨯==≈⨯ （2）[3]．对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹的宽度减小．由公式d x L λ⋅∆=得：L x d λ∆= A ．仅将滤光片移至单缝和双缝之间，λ、L 与d 都不变，则x ∆不变．故A 错误； B ．仅将单缝远离双缝移动少许，λ、L 与d 都不变，则x ∆不变．故B 错误；
C ．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉．故C 错误；
D ．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，λ减小，L 与d 都不变，则x ∆减小．故D 正确．
【点睛】
（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读；
单测量相邻两根条纹的间距误差比较大，往往采取测量多条干涉条纹的间距，然后求平均值，减小测量的偶然误差．根据L x d
λ∆=测量光波的波长． （2）对实验装置作了一下改动后，条纹数目有所增加，可知各条纹的宽度减小，然后由d x L
λ⋅∆=分析即可． 3．11 2.3 减小双缝间距d 或者增大双缝到干涉屏的距离L
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]．游标卡尺的读数为1.1cm+0.1mm×1=1.11cm；若游
解析：11 2.3 73.210-⨯ 减小双缝间距d 或者增大双缝到干涉屏的距离L
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]．游标卡尺的读数为1.1cm+0.1mm×1=1.11cm ；若游标卡尺的读数为1.67cm ，此时主尺上的2.3cm 刻度与游标尺上某条刻度线对齐；
[3]．条纹间距
1.67 1.11cm=0.08cm 7
x -∆=
则根据L x d λ∆=可得 23
70.08100.210=m 3.210m 0.5
x d L λ---∆⋅⨯⨯⨯==⨯ (2)[4]．若实验中发现条纹太密，即条纹间距太小，根据L x d
λ∆=
可采取的改善办法有：减小双缝间距d 或者增大双缝到干涉屏的距离L 。

4．5 B
【解析】
【详解】
(1)[1]分针超过的半格，故读为30s ，秒针在18.5s 位置，故总的读数为；
(2)[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距
解析：5 B
【解析】
【详解】
(1)[1]分针超过的半格，故读为30s ，秒针在18.5s 位置，故总的读数为3018.548.5s +=；
(2)[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值偏大，根据双缝干涉条纹的间距公式L x d
λ∆=，待测光的波长测量值也是偏大，故选B. 5．B 11.4
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知想减小从目镜中观察到的相邻条纹的间距，可将屏向靠近双缝的方向移动，即减小，或使用间距更大的双
解析：B 11.4 72.3810-⨯
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=可知想减小从目镜中观察到的相邻条纹的间距，可将屏向靠近双缝的方向移动，即减小L ，或使用间距更大的双缝，即增大d ，与单缝到双缝的距离没有关系，故A 、C 错误，B 正确；
故选B ；
(2)[2]分划板在A 位置时，游标卡尺的主尺读数为11mm ，游标读数为4×0.1mm=0.4mm ，所以最终读数为
111mm 0.4mm 11.4mm d =+=
则相邻条纹的间距为
3
4(15.211.4)10m 9.510m 4
x ---⨯∆==⨯ 双缝的间距为
4 0.1mm 110m d -==⨯
屏与双缝间的距离为
0.4m L =
根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=可得 44
71109.510m 2.3810m 0.4
d x L λ---⨯⨯⨯=∆==⨯ 6．B D 不可以 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间
的距离为
为减小相邻亮条纹（暗条
解析：B
(1)xd n l
- D 不可以 见解析 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为 l x d
λ∆= 为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

(2)[2]第1条暗条纹到第n 条暗条纹之间的距离为x ，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为：
1
x x n '∆=
- 则单色光的波长为： (1)x d n l
λ⋅=- (3)[3]如果没有插滤光片，各种颜色的光都会发生干涉，在光屏的中央出现白色条纹，两边是彩色条纹，故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

(4)①[4]在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点不可以预测，但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，光子在空间出现的概率遵循波动规律，所以光波是一种概率波；
②[5]只增加紫外线的照射强度不会增加光电子的最大初动能。

根据爱因斯坦的光电效应方
程k E h W ν=-，光电子的最大初动能与光的频率及金属的逸出功有关，与光的强度无关。

因此当光的频率及金属的逸出功不变时，只增加紫外线的照射强度，光电子的最大初动能不变。

7．3
【解析】
【详解】
[1]．图戊的示数主尺为：0mm ；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.1×3mm=0.3mm，总读数为0.3mm ；
[2]．根据得：
解析：3 -46.010⨯
【解析】
【详解】
[1]．图戊的示数主尺为：0mm ；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为
0.1×3mm=0.3mm ，总读数为0.3mm ；
[2]．根据L x d
λ=得： 3
4219.30.30.210mm 6.010(m 440)(.75
)m x x d x d L L λ---⋅-⨯⨯====⨯⨯ 8．60mm
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺的主尺读数为11mm ，游标读数为0.02mm×6×5=0.60mm ，所
以最终读数为．
（2）[2][3][
解析：60mm
214x x - d x L
∆ 75.6710m -⨯ 【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺的主尺读数为11mm ，游标读数为0.02mm×6×5=0.60mm ，所以最终读数为211.60x mm =．
（2）[2][3][4]两个相邻明纹（或暗纹）间的距离 214
x x x -∆=
根据
L x d
λ∆= 得
33
70.210210 5.67100.6
d x m m L λ---∆⨯⨯⨯===⨯；。