高中物理 13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长课时训练 新人教版选修3-4(2021年整理)

河北省邢台市高中物理13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长课时训练新人教版选修3-4
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实验：用双缝干涉测量光的波长
基础夯实
一、选择题。

1．（多选）做“双缝干涉测光的波长”实验时,一同学在光屏上隐约看到亮光,根本无法看见明暗相间的条纹，其原因可能是( )
A．光源的高度不合适 B．没有放入滤光片
C．单缝和双缝不平行 D．单缝和双缝的前后位置放反了2．做双缝干涉实验时，要增大屏上相邻亮条纹之间的距离，可以采取的措施是( )
A．减小双缝到屏的距离 B．增大光的频率
C．增大双缝之间的距离 D．增大光的波长
3．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的（）
A．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏 B．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏
C．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏 D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏
4．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹。

如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：①O点是红光的亮条纹;②红光的第一条亮条纹在P点的上方；③O点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方。

其中正确的是( ）
A．只有①②正确 B．只有①④正确
C．只有②③正确 D．只有③④正确
5．某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A）,游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮
纹的中心时(如图丙中的B）,游标卡尺的示数如图丁所示。

已知双缝间距d＝0。

5mm，缝到屏的距离L＝1m。

则（）
（1）图乙中游标卡尺的示数为________cm。

（2)图丁中游标卡尺的示数为________cm。

（3）所测光波的波长为____m(保留两位有效数字）。

6．如图所示，A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样,回答下面问题：
(1)如果A图样是红光通过双缝产生的,那么换用紫光得到的图样用________图样表示最合适。

(2）如果将B图样的双缝距离变小,那么得到的图样用________图样表示最合适。

（3)如果将A图样的双缝到屏的距离变小，那么得到的图样用________图样表示最合适。

(4)如果将A图样的装置从空气移入水中，那么得到的干涉图样用________图样表示最合适。

7．某位同学在做用双缝干涉测光的波长的实验中，透过测量头上的目镜观察干涉图样，若只在左侧视野中有明暗相间的条纹，而右侧较暗（没有条纹)，这是怎么回事？应如何调节？
8．在“用双缝干涉测量光的波长"实验中，实验装置如图甲所示。

(1）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后,总结出以下几点：A．灯丝和单缝及双缝必须平行放置
B ．干涉条纹与双缝垂直
C ．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关
D ．干涉条纹间距与光的波长有关
以上几点中你认为正确的是________。

(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm 。

(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值________实际值。

(填“大于”、“小于”或“等于"）
能力提升
1。

激光散斑测速是一种崭新的技术,它应用了光的干涉原理，用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝,待测物体的速度
v 与二次曝光的时间间隔t ∆的乘积等于双缝间距,
实验中可测得二次曝光时间间隔t ∆、双缝到屏之距
离l 以及相邻亮纹间距x ∆，若所用的激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式为（ ）
A 。

t l x v ∆∆=λ
B 。

t
x l v ∆∆=λ C.t x l v ∆∆=λ D.x
t l v ∆∆=λ 2．图①是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置。

测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2m 、双缝的距离为0。

4mm 。

图②是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是明条纹的编号。

图③、图④是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图③是测第1号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为____________mm ，图④是测第4号明条纹
的位置，此时观测装置上千分尺的读数为__________mm.根据上面测出的数据可知,被测光的波长为____________nm。

3．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，要把它们放在下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)本实验的实验步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理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用米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，记下此时图乙中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx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，由计算公式λ＝________，求得所测红光波长为________mm.
4。

用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d ＝0。

20 mm，双缝到毛玻璃屏间距离l的大小由右图中毫米刻度尺读出（如右图戊所示）,实验时先移动测量头(如右图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最
左边的一条明条纹（如右图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如右图丙所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7（如上图丁所示)，由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图示中双缝的位置L1＝________mm,毛玻璃屏的位置L2＝________mm.螺旋测微器的读数x1＝________m m.螺旋测微器的读数x7＝________mm。

请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式________________．其波长为________nm。

5．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d＝0。

1mm，双缝到屏的距离l＝6。

0m，测得屏上干涉条纹中相邻亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是错误!的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
第四节
基础夯实
1．ACD
2．D解析：由双缝干涉中条纹宽度的表达式Δx＝错误!λ可知，增大条纹宽度Δx，可以增大双缝到屏的距离l、减小双缝之间的距离d，或者增大光的波长λ，故A、C错，D对；增大光的频率，则减小了光的波长，条纹宽度减小，故B错。

3．C
4．A解析：O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光，O点均为亮条纹，所以①正确,③错误；由Δx＝错误!λ可知，红光的波长比绿光的大，条纹间距也比绿光大，因此，红光的第一条亮条纹在P点的上方；②正确；同理，蓝光的波长比绿光的小,蓝光的第一条亮条纹在P 点的下方，④错误；综上所述,只有A正确.
5．（1)1。

250 (2)1.770 (3)6.5×10－7
解析：(1）图乙中游标卡尺是20个等分刻度,精确度为0。

05mm,读数为12mm＋0.05mm×10＝12。

50mm＝1.250cm.
(2)图丁中游标卡尺也是20个等分刻度，读数为17mm＋0.05mm×14＝17.70mm＝1。

770cm。

(3)由Δx＝错误!λ可得
λ＝Δx·错误!＝错误!×错误!m＝6。

5×10－7m.
6．（1）C (2)D （3)C （4)C
解析：利用Δx＝错误!λ公式，光源由红光换成紫光时，λ变小，相应Δx也变小，（1）中应选C；双缝距离d减小时,Δx变大,(2)中应选D;双缝到屏的距离l变小，得到的图样的Δx变小，(3）中应选C；将装置从空气移入水中时，波长λ减小，Δx也减小,（4)中应选C. 7．解析:既然在光屏上出现了明暗相间的条纹，说明双缝和单缝是平行的，符合干涉条件，而视野中右侧没有干涉条纹,可能是目镜过于偏向右侧，偏离了遮光筒轴线所致。

所以可转动测量头上的手轮，使分划板连同目镜向左侧移动适当距离即可.
8．(1)ACD (2)0。

702 (3)大于
解析：（1）为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由Δx＝错误!λ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关，所以A、C、D选项正确.
（2)固定刻度读数为0.5mm,可动刻度读数为20。

2，所以测量结果为0。

5mm＋20。

2×0。

01mm＝0。

702mm.
（3）测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离。

能力提升
1。

C
2．0。

506～0。

509 1.507～1.509 665～669
解析：①螺旋测微器的读数为：0．5mm ＋0.01mm ×0。

8＝0。

508mm
②读数为：1。

5mm ＋0.01mm ×0。

9＝1.509mm
③两相邻明条纹之间的间距为:Δx ＝1.509－0。

5083
mm ＝0。

334mm 由Δx ＝错误!λ有λ＝错误!＝错误!m ＝0。

667×10－6m ＝667nm
3．(1）E 、D 、B (2)单缝与双缝的间距为5cm ～10cm ，使单缝与双缝相互平行.
（3）13.870 2。

310 (4）错误!Δx 6。

6×10－4 解析：(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E 、D 、B 。

(2）单缝与双缝的间距为5cm ～10cm,使单缝与双缝相互平行。

（3）甲图的读数为2。

320mm 乙图的读数为13。

870mm
Δx ＝错误!mm ＝2.310mm
(4)由Δx ＝错误!λ可得：λ＝错误!Δx
可求出λ＝错误!×2.310mm ＝6.6×10－4mm
4. 100。

0，938。

0,0。

300,14。

700,
)
(6)(1217L L x x d --,570 5. 6。

3×10－7m 2。

8×10－2m
解析：由条纹间距Δx ,双缝间距离d ，双缝到屏的距离l 及波长λ的关系,可测波长。

同理,知道水的折射率，可知该光在水中的波长，然后由d 、Δx 、l 、λ的关系，可求条纹间距. 由Δx ＝l d
·λ，可以得出，红光的波长λ λ＝错误!·Δx ＝错误!m ＝6。

3×10－7m
激光器发出的红光的波长是6.3×10－7
m.
如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为λ′，由光的特点可知：光在传播过程中，介质发生变化,波长和波速发生改变，但频率不变。

由此可知错误!＝错误!，而错误!＝n
则λ′＝错误!＝错误!m＝4。

7×10－7m
这时屏上条纹的间距是
Δx′＝错误!·λ′＝错误!m＝2.8×10－2m。