《实验：用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案

《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．利用如图甲所示装置研究双缝干涉现象，安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。

放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样，在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样。

用米尺测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻的两条亮（或∆，换用不同颜色的滤光片，观察干涉图样的异同，并求出相应的波暗）纹间的距离x
长。

（1）关于该实验，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。

A．增大单缝到双缝的距离。

干涉条纹间距变窄
B．将蓝色滤光片换成红色滤光片，干涉条纹间距变窄
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，将观察到彩色的干涉条纹
（2）实验装置中分划板与螺旋测微器相连，第一次分划板中心刻度线对齐第1条亮纹中心，螺旋测微器读数为1.990mm，转动手轮第二次分划板中心刻度线对齐第10条亮纹中心，螺旋测微器的示数如图乙所示。

已知双缝的间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为
1m，则图乙中螺旋测微器的示数是_______mm，求得相邻亮纹的间距x∆为
________mm，所测光波的波长为_______m（结果保留两位有效数字）。

2．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________．
3．“用双缝干涉测光波波长”实验中，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划中心刻线与某条明条纹中心对齐时（如图A所示），将此明条纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2,3，…等明条纹，最终与明条纹6中心对齐，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分别如图B、C所示（游标卡尺为10分度），求：
（1）图B对应的读数为________m，相邻两个亮条纹之间的距离为________m．已知双缝到屏的距离为60.00 cm，单缝到双缝的距离为8 cm，双缝之间的间距为0.2 mm，则发生干涉的光波波长为________m．
（2）有一位同学通过测量头观察到如图D所示的清晰的干涉图样，出现这种现象的原因为__________．
A．单缝和双缝没有调平行
B．光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏没有调共轴
C．测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移
D．测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移
4．双缝干涉实验装置如图所示．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和滤光片E等光学元件，要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量光的波长．
(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)若实验测得第一条亮纹到第四条亮纹中心间的距离△x=6.930 mm，双缝间距d=0. 30 mm，双缝到屏的距离1=1. 000 m，则对应的光波波长 = ______ m；（计算结果保留两位有效数字）
(3)若分别用红、绿两束单色光做该实验，在距双缝相同距离的屏上分别得到右图所示的干涉图样，由图样可判定______（填“甲”或“乙”）是由红光得到的图样．
5．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)
6．下图为研究电磁感应现象的实验装置，部分导线已连接．
（1）用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好____________________．
（2）在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）．
（3）研究双缝干涉现象时，如图 1 所示，调节仪器使分划板的中心刻度对准一条亮条纹的中心 A，示数如图 2 所示，其读数为__________ mm．移动手轮至另一条亮条纹中心 B，读出其读数为 27.6mm．已知双缝片与光屏间距为 0.6m，所用双缝相距 0.2mm，则所测单色光波长为_________m．
图 1 图 2
7．用双缝干涉测光的波长。

实验装置如图a所示，已知单缝与双缝的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，单缝宽为d1，双缝间距为d2。

用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，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，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。

（1）分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数为x1=2.190mm，对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图b所示，则此时读数x2=______mm。

（2）相邻两条亮纹间的距离公△x=_____mm，入射光的波长为 =_______（用题中的母表示）。

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
【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．CD 13.870 1.320
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．根据，为双缝间距，L 为双缝到屏的距离，增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变，A 错误；将蓝色滤
解析：CD 13.870 1.320 76.610-⨯
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．根据L x d
λ∆=，d 为双缝间距，L 为双缝到屏的距离，增大单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变，A 错误；将蓝色滤光片换成红色滤光片，由于红光的波长比蓝光长，干涉条纹间距变宽，B 错误；换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，C 正确；去掉滤光片后，将观察到白光彩色的干涉条纹，D 正确。

（2）[1][2][3]．根据螺旋测微器的读数规则可知读数为13.870mm ，第1条亮纹中心与第10条亮纹中心有9个间距，故
13.870 1.990mm 1.320mm 9x -∆=
= 把数据代入xd L
λ∆=求得
76.610m λ-=⨯
2．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．
3．019 4 1.8×10－3 6×10－7 D
【解析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺读数＝主尺刻度读数＋游标尺读数；故B 图读数为：
19 mm ＋4×0.1 mm ＝19.
解析：019 4 1.8×10－3 6×10－7 D
【解析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺读数＝主尺刻度读数＋游标尺读数；故B 图读数为：
19 mm ＋4×0.1 mm ＝19.4 mm ＝0.0194m
[2]C 图读数为：
28 mm ＋0.1 mm×4＝28.4 mm ＝0.0284m
[3]故条纹间距为：
Δx ＝
0.02840.01945
-＝1.8×10－3 m 条纹间距公式
Δx＝L d λ
波长为：
λ＝
x d
L
∆⋅
＝
34
1.810210
0.6
--
⨯⨯⨯
m＝6×10－7 m．
(2)[4]屏幕中右侧有一部分为空白，可知测量头太过靠右，向左平移即可，D正确．4．EDB 6.9×10-7 甲
【解析】
【分析】
【详解】
(1)为获取单色线光的双缝干涉图样，白光光源后先放滤光片，再放单缝、双缝，最后放毛玻璃片．故答案为EDB．
(2) 若
解析：EDB 6.9×10-7甲
【解析】
【分析】
【详解】
(1)为获取单色线光的双缝干涉图样，白光光源后先放滤光片，再放单缝、双缝，最后放毛玻璃片．故答案为EDB．
(2)若实验测得第一条亮纹到第四条亮纹中心间的距离△x=6.930 mm，则3l
x
d λ
∆=⋅，整
理得：
33
7
6.930100.3010
6.910
33 1.000
x d
m m l
λ
--
-∆⋅⨯⨯⨯
===⨯
⨯
(3)红光波长比绿光波长长，在距双缝相同距离的屏上得到红光干涉图样的相邻亮条纹间距大，则图甲是由红光得到的图样．
5．4 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) 8
5.410-
⨯
【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---∆⋅⨯⨯⨯==≈⨯ 6．（1）如图； （2）向右偏 （3）19.4 6.8×10-7
【解析】
（1）连接电路时应组成两个回路：将大线圈和电流计串联形成一个回路；将电
键、滑动变阻器、电源、小线圈串
解析：（1）如图； （2）向右偏 （3）19.4
6.8×10-7
【解析】
（1）连接电路时应组成两个回路：将大线圈和电流计串联形成一个回路；将电键、滑动变阻器、电源、小线圈串联形成另一个回路即可，实物图如下图所示：
（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计的指针向右偏，合上开关后，将原线圈迅速从副线圈中插入时，穿过线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏；
（3）测量头工具为10分度的游标卡尺，故读数为：19mm+4×0.1mm=19.4mm ；根据条纹间距公式l x d λ∆=⋅可知，d x l
λ=⋅∆，其中127.619.4mm 2.05mm 14
n
a a x n --∆===-，d=0.2mm ，l =0.6m ，代入数据得：
λ=6.8×10-7m
【点睛】（1）注意在该实验中有两个回路，一个由大线圈和电流计串联而成，另一个由电键、电源、小线圈串联而成；
（2）根据题意应用楞次定律分析答题；
（3）利用光的干涉实验测量波长的实验原理为：l x d λ∆=
⋅，即：d x l λ=⋅∆，读出第一条手轮读数a1和第二条条纹手轮读数a2，再利用11n a a x n -∆=
-求相邻条纹间距x ∆，代
入数据便可求解波长． 7．868(7.866～7.869） 1.893（或1.892）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 图b 中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm ，可动刻度读数为0.01×3
解析：868(7.866～7.869） 1.893（或1.892） 2122
()3x x d L - 【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 图b 中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm ，可动刻度读数为
0.01×36.8mm=0.368mm ，则最终读数为
x 2=7.5mm+0.368mm=7.868mm(7.866～7.869）
（2）[2]相邻两条亮纹间的距离
7.868 2.190mm 1.893mm 3
x -∆=≈（或1.892） [3]根据双缝干涉条纹的间距公式 22L x d λ∆=
解得
()221222
3d x x xd L 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
()
21
2
3
d 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：
1
2mm19.00.01mm 2.190mm
x=+⨯=；
[2]对准第4条时读数为：
2
7.5mm36.90.01mm7.86mm
9
x=+⨯=；
（b）[3]相邻条纹间距为：
21
3
x x
x
-
∆=
由条纹间距公式
L
x
d
λ
∆=可知波长为：
21
2
()
3
d 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。