高考物理实验：用双缝干涉测量光的波长试题经典

高考物理实验：用双缝干涉测量光的波长试题经典
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．用双缝干涉测光的波长。

实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm。

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亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。

（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图所示，则对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm
（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号表示），λ=_____mm(保留三位有效数字)
2．某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图1),游标卡尺的示数如图2所示,第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图3),游标卡尺的示数如图4所示,已知双缝间距离为0.05mm双缝到屏的距离为1m,则图2中游标卡尺的读数为_________mm,则图4中游标卡尺的读数为________mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是__________.所测光波的波长为___________m. (保留两位有效数字)
3．利用双缝干涉实验装置测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3 mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。

则相邻亮条纹的中心间距∆x=_______mm；红色光的波长λ=______m。

（结果均保留三位有效数字）
4．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。

5．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）．
6．(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法错误的是（________）
A．“探究速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦力
B．探究“功和速度变化关系”的实验中，只打出一条纸带不能进行探究
C．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量D．利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来“探究机械能守恒定律”实验
(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中，打出了一条纸带，如图所示，已知打点计时器的频率为50Hz，则小车的加速度为______m/s2（结果保留两位有效数字）。

(3)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图丙所示。

①小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变______（选填“滤镜”、“单缝”或“双缝”）的方向，成功观察到实验现象。

②小李同学已经测量出其中3个距离L1、L2、L3，分别为光源到单缝、单缝到双缝、双缝到毛玻璃的距离，又测出第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a，已知双缝间的距离d，则产生干涉条纹的光的波长为______（用题中所给字母表示）。

7．如图，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毛玻璃。

(1)②、③、④三个光学元件依次为_____；(填正确答案的标号)
A．滤光片、单缝、双缝
B．单缝、滤光片、双缝
C．单缝、双缝、滤光片
D．滤光片、双缝、单缝
(2)如果实验时将红光滤光片换为绿光滤光片，则相邻亮纹(暗纹)间的距离_____；(选填“变大”或“变小”)
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.200mm，测得屏与双缝间的距离为1.40m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长λ为______m。

(结果保留3位有效数字)
8．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图），单缝保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝屏。

从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。

接通电源使光源正常工作。

（1）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为____________。

A．a代表单缝，b代表双缝
B．a代表双缝，b代表单缝
C．二者相互平行放置
D．二者相互垂直放置
（2）将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则_________。

A．条纹为横条纹
B．条纹为竖条纹
C．与红光相比条纹间距变窄
D．与红光相比条纹间距变宽
（3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图中A、B 位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=_________。

（4）图为上述实验装置示意图。

S 为单缝，S 1、S 2为双缝，屏上O 点处为一条亮条纹。

若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O 点处的干涉条纹________。

A ．向上移动
B ．向下移动
C ．间距变大
D ．间距变小
【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
1．190或2.191 7.869或7.870 6.76×10-4
【解析】
【详解】
（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为0.01×19.1=0.1
解析：190或2.191 7.869或7.870 ()2123d x x L - 6.76×10-4 【解析】
【详解】
（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为0.01×19.1=0.191mm ，所以最终读数为2.191mm ．
[2]．测第4条时固定刻度读数为7.5mm ，可动刻度读数为0.01×36.9=0.369mm ，所以最终读数为7.869mm ．
（2）[3][4]．根据双缝干涉条纹的间距公式L x d
λ=，知 122
4()3d x x xd L L λ-∆=
=． 代入数据得：
40.25(7.869 2.191)mm 6.7610mm 3700
λ--==⨯⨯． 2．4 15.7 减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度)
【解析】
【分析】
【详解】
[1]游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数；图2中主尺读出固定刻度
读数为：11
解析：4 15.7 减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度) 85.410-⨯
【解析】
【分析】
【详解】
[1]游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数；图2中主尺读出固定刻度读数为：11mm ，游标尺第4刻线与主尺刻线对齐为：0.14=0.4mm ⨯，故读数为：
11mm+0.1m 4=11.4mm ⨯
[2]同理图4中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为：
15mm+0.1m 7=15.7mm ⨯
故由图可知条纹间距为：
15.711.4mm 1.075mm 4
x -∆== [3]实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度).
[4]根据双缝干涉的条纹间距公式：
L x d
λ∆= 计算得出：
33
81.075100.0510m 5.410m 1
x d L λ---∆⋅⨯⨯⨯==≈⨯ 3．36
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]图乙螺旋测微器固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为，两者相加为
2.320mm ，图丙螺旋测微器固定刻度读数为18.5mm ，可动刻度读数为
解析：36 77.0910-⨯
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]图乙螺旋测微器固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为32.00.01mm ⨯，两者相加为
2.320mm ，图丙螺旋测微器固定刻度读数为18.5mm ，可动刻度读数为37.00.01mm ⨯，两者相加为18.870mm ，所以
18.870 2.320mm 2.36mm 81
x -∆=≈- 依据双缝干涉条纹间距规律可得 77.0910m xd L λ-∆=
≈⨯ 4．3
【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---⋅-⨯⨯====⨯⨯ 5．60mm
【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---∆⨯⨯⨯===⨯； 6．BD 0.8 单缝
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A ．此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A 正
确，不符合题意；
B ．探究“功和速度变化关系
解析：BD 0.8 单缝
3
(1)ad n L - 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A ．此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A 正确，不符合题意；
B ．探究“功和速度变化关系”的实验中，实验操作正确，打出一条纸带就能进行探究，故B 错误，符合题意；
C ．探究“加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量，才能保证小车受到的拉力等于物块的重力，故C 正确，不符合题意；
D ．虽然平衡了摩擦力，但摩擦力并没有消失，在物块运动的过程中有摩擦力做功，故系统机械能不守恒，所以不能用此装置验证系统机械能守恒。

故D 错误，符合题意。

故选BD 。

(2)[2]打点计时器的交变电源的频率为50Hz ，相邻两计数点之间还有四个点计时点，故相邻两个计数点之间的时间间隔为
T =5×0.02s=0.1s
由逐差法求加速度 23445122322223.35 4.18 1.76 2.5710440m /s 0.1
.8m /s x x x x a T -+--+--==⨯⨯= (3)[3]小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰，他通过左右调节拨杆，改变单缝的方向。

[4]第1条亮条纹中心到第n 条亮条纹中心间的距离为a ，则相邻两个亮条纹的间距
1a x n ∆=
- 根据
3L x d
λ∆= 得
3
(1)ad n L λ=- 7．A 变小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A 正确，
BCD 错误；
故选A ；
(2)[2]根据知，当将红光滤光片换
解析：A 变小 73.6010-⨯
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，故A 正确，BCD 错误； 故选A ；
(2)[2]根据L x d
λ∆=知，当将红光滤光片换为绿光滤光片时波长减小，则相邻亮纹(暗纹)间的距离变小；
(3)[3]条纹间距为
7.56mm=2.52m 3
x ∆=
根据L x d λ∆=得 33
72.52100.20010m 3.6010m 1.40
x d L λ---∆⋅⨯⨯⨯===⨯ 8．AC BC A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]AB ．双缝的光来自于同一个单缝，因此单缝a 距离光源更近，故A 正
确，B 错误；
CD ．双缝与单缝应该平行放置，才能观
解析：AC BC
21()6d x x L
- A 【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]AB ．双缝的光来自于同一个单缝，因此单缝a 距离光源更近，故A 正确，B 错误；
CD ．双缝与单缝应该平行放置，才能观察到双缝干涉实验，故C 正确，D 错误。

故选AC 。

（2）[2] AB ．由于单缝保持竖直，条纹的方向与单缝平行，因此条纹竖直，故B 正确，A 错误；
CD ．根据两个相邻的明纹间（或暗纹）间距为
L x d λ∆= 由于绿光的波长比红光的短，因此干涉条纹间距比红光的窄，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

（3）[3]由图可知，两个相邻的明纹间（或暗纹）间距为
216
x x x -∆=
根据两个相邻的明纹间（或暗纹）间距为 L x d λ∆=
可得波长表达式
21()6d x x d x L L
λ-=∆= （4）[4] 若实验时单缝偏离光轴向下微微移动，则主光轴变的倾斜，则可以观察到O 点处的干涉条纹向上移动，由L x d
λ∆=
可知，条纹间距不变，选项A 正确，BCD 错误。

故选A 。