选修1高中物理 《实验：用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案

选修1高中物理《实验：用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离
l=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为x A=______mm，x B=______mm，相邻两条纹间距Δx=______mm；
（2）该单色光的波长λ=_______m；
（3）若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”“不变”或“变小”）；若改用频率较高的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将______（填“变大”“不变”或“变小”）。

2．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,用图甲装置测量红光的波长:
(1)图甲中标示的器材“A”应为_______;
(2)图乙中测量头的读数为____mm;
(3)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
(4)下列图示中条纹间距表示正确是____。

3．(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)．
4．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)
5．(1)某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa'和bb'，O为直线AO与aa'的交点。

在直线OA上竖直地插上P1、B1两枚大头针。

①该同学接下来要完成的必要步骤有_____。

（单选题）
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3仅挡住P2和P1的像
C．入射角过大，在上表面可能发生全反射
D．入射角过大，在下表面可能发生全反射
②过P3、P4作直线交bb'于O'，过O'作垂直于bb'的直线NN，连接OO'．测量图1中角a和 的大小。

则玻璃砖的折射率n=________。

③如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa'和bb'的间距画得过宽．若其他操作正确，则图2（甲）折射率的测量值____准确值；图2（乙）折射率的测量值准确________（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

(2)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，用来测量红光的波长。

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
∆为
齐，记下此时图乙中手轮上的示数__________mm，求得相邻充纹的间距x
______mm。

③已知双缝间距d 为-42.010m ⨯，测得双缝到屏的距离L 为0.700m ，λ=_______m 。

6．(1)备有下列仪器：
A ．白炽灯
B ．双缝
C ．单缝
D ．滤光片
E ．白色光屏
把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：______(填写字母代号)．
(2)已知双缝到光屏之间的距离L ＝500mm ，双缝之间的距离d ＝0.50mm ，单缝到双缝之间的距离s ＝100 mm ，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A 条亮纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B 条亮纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示．则入射光的波长λ＝________m(结果保留两位有效数字)．
(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有________．
A ．改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B ．增大双缝到屏的距离
C ．增大双缝到单缝的距离
D ．增大双缝间距
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．（1）用双缝干涉测光的波长，实验装置如图1所示，已知单缝与双缝间的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，双缝间距为d，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2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．
（a）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3所示，则对准第1条时的读数x1=_________mm，对准第4条时的读数x2=__________mm；（b）计算波长λ的表达式为λ=_______（用符号表示）
（2）用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验时：
①甲同学在纸上正确画出矩形玻璃砖的两个分界面ab和cd，因不慎碰动了玻璃砖，使它向ab方向平移了一点，如图甲所示，以后的操作都正确无误，但在画光路图时仍以ab和cd为分界面，则测得的折射率n的值将不受影响；
②乙同学为了避免笔尖触划玻璃面，画出的a’b’和c’d’都比实际的分界面向外侧平移了一些，如图所示，后来的操作都正确，但在画光路图时仍以a’b’和c’d’为分界面，则测得的折射率n的值将偏小；
③丙同学的操作和所画的光路图都正确无误，但所用玻璃砖的两个折射界面并不平行，如图丙所示，则测得的折射率n的值将偏大；
上述说法中正确的是（_____）
A．①和② B．①和③ C．②和③ D．③
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一、实验：用双缝干涉测量光的波长 实验题
1．1 15.6 0.75 变小 变小
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]A 位置读数为
[2]B 位置读数为
[3]相邻两条纹间距为。

（2）[4]由
解析：1 15.6 0.75 76.010-⨯ 变小 变小
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]A 位置读数为
111mm 1mm 11.1mm 10
A x =+⨯
= [2]B 位置读数为 115mm 6mm 15.6mm 10B x =+⨯
= [3]相邻两条纹间距为
1(15.611.1)mm 0.75mm 6
x ∆=⨯-=。

（2）[4]由
l x d
λ∆=
得 3
370.4100.7510m 6.010m 0.5
d x l λ---⨯=∆=⨯⨯=⨯ （3）[5]由
l x d
λ∆=
可知，其他条件保持不变时，双缝间距d变大，则条纹间距x
∆变小。

[6]根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长λ越小，所以其他条件保持不变时，改用频率较高的单色光照射，则条纹间距x
∆变小。

2．红光滤色片(写滤光片也对) (10.34~10.40) mm ABC C
【解析】
【详解】
(1)[1].图甲中标示的器材“A”应为红光滤色片；
(2)[2].图乙中测
解析：红光滤色片(写滤光片也对) (10.34~10.40) mm ABC C
【解析】
【详解】
(1)[1].图甲中标示的器材“A”应为红光滤色片；
(2)[2].图乙中测量头的读数为：10mm+18×0.02mm=10.36mm;
(3)[3].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安装单缝、双缝以及装上测量头，故A正确；
B.若要小灯泡正常发光，则接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压，故B正确；
C.观察到条纹比较模糊，可能是单缝与双缝不平行，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．
(4)[4].干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的明条纹（或暗条纹）的中心之间的距离，故图C是正确的，图ABD错误．
3．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 ＝
14.490mm 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. 4．4 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---∆⋅⨯⨯⨯==≈⨯ 5．B 小于 小于 EDB 13.870 2.310
【解析】
【分析】
【详解】
(1)①[1]该同学接下来要完成的必要步骤有:确定P3大头针的位
解析：B
sin sin a
β 小于 小于 EDB 13.870 2.310 -76.610⨯ 【解析】
【分析】
【详解】 (1)①[1]该同学接下来要完成的必要步骤有:确定P 3大头针的位置的方法是插上大头针P 3，使P 3能挡住P 1、P 2的像．
故该同学接下来要完成的必要步骤有:B ．
故选B ．
②[2]应根据折射定律的:玻璃砖的折射率为
sin sin a
n β= ③[3]将玻璃砖界面aa '和bb '的间距画的过宽但仍平行，而其他操作正确，导致a 角偏大，由于
sin sin a
n β=
故折射率的测量值将偏小；
[4]如图所示，
实线是实际光线，红色虚线是该同学所做的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．
(2)①[5]为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片，单缝、双缝．表示各光学 元件的字母排列顺序为CEDBA ．
故答案为:EDB ．
②[6] 图甲中手轮上的示数为
1x =2mm+0.0132.0mm=2.320mm ⨯
图乙中手轮上的读数为
2=13.5mm+0.0137.0mm=13.870mm x ⨯
[7]相邻条纹间距
2113.870 2.320mm 2.310mm.55
x x x --∆===
③[8]根据L x d
λ∆=得 -4-3
-7210 2.31010m=6.610m 0.700
d x L ∆⨯⨯==⨯⨯λ 6．ADCBE 6.4×10－7 AB
【解析】
【详解】
（1）[1]．把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：ADCBE ；
（2）[2]．游标卡尺读数精确度为0.1mm ，
解析：ADCBE 6.4×10－7 AB
【解析】
【详解】
（1）[1]．把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：ADCBE ；
（2）[2]．游标卡尺读数精确度为0.1mm ，A 位置主尺读数为11mm ，游标尺读数为1，读数为x 1＝11mm ＋1×0.1mm ＝11.1mm
同理B 位置读数为x 2＝15.6mm
则条纹间距
Δx ＝
217x x -＝0.64mm. 利用
λ＝
d L Δx ＝6.4×10－7m. （3）[3]．由Δx ＝L d
λ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离，故AB 正确．
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---∆⋅⨯⨯⨯===⨯ 8．190 7.868 A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）（a ）[1]由图3所示可知，对准第1条时读数为：
；
[2]对准第4条时读数为：
；
（b ）[3]相邻条纹间距
解析：190 7.868
()2123d x x L - A
【解析】
【分析】
【详解】
（1）（a ）[1]由图3所示可知，对准第1条时读数为： 12mm 19.00.01mm 2.190mm x =+⨯=；
[2]对准第4条时读数为：
27.5mm 36.90.01mm 7.86mm 9x =+⨯=；
（b ）[3]相邻条纹间距为：
213
x x x -∆= 由条纹间距公式L x d λ∆=
可知波长为： 212
()3d x x L λ-=；
（2）[4] ①如图1所示：
实线表示玻璃砖向上平移后实际的光路图，虚线表示作图光路图，由图看出，画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率不变，故①正确；
②如图2所示：
乙同学画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、cd上，如图，实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时光路图，可风，入射角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律得知，测出的折射率n 将偏小，故②正确；
③丙同学的操作和所画的光路图都正确无误，所用玻璃砖的两个折射界面不平行，但不影响测量结果，故③错误；
故选项A正确。