江苏省常州市田家炳高级中学高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试题

江苏省常州市田家炳高级中学高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长测试
题
一、实验：用双缝干涉测量光的波长 实验题 1．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线对齐A 条纹中心时(如图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度线对齐B 条纹中心线时(如图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，A 与B 间有3条条纹，已知双缝间距为0.5 mm ，从双缝到屏的距离为1 m ，则图丙中游标卡尺的示数为____________mm ．图丁中游标卡尺的示数为__________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)
2．在利用双缝干涉测量光的波长的实验中,需要从标尺上读出某条亮纹的位置．图甲中所示的读数是________mm ．
若缝与缝间相距d,双缝到屏间的距离为L,相邻两个亮条纹中心的距离为x ∆,则光的波长可表示为λ= ________(字母表达式),某同学在两个亮条纹之间测量,测出以下结果,其他数据为：0.20d mm =, 700L mm =,测量x ∆的情况如图乙所示．由此可计算出该光的波长为λ=________m ．
3．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：
(1)以下哪些操作能够增大屏上相邻两条亮纹之间的距离________
A ．将绿色滤光片换为红色滤光片
B ．增大双缝之间的距离
C ．增大单缝与双缝之间的距离
D ．增大双缝与屏之间的距离
(2)调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹(并将其记为第一条)的中心，如图乙所示，此时手轮上的读数为___mm ；转动手轮，使分划线向右侧移动到第四条亮条纹的中心位置，读出手轮上的读数，并由两次读数算出第一条亮条纹中央到第四条亮条纹中央之间的距离 a ＝9.900mm ，又知双缝间距 d ＝0.200mm ，双缝到屏的距离 l ＝1.00m ，则对应的光波的波长为___m 。

（保留三位有效数字）
4．如图(甲)是用“双缝干涉测量光的波长”实验设备实物图．
(1)已知单缝与双缝间的距离1200L mm =,双缝与屏的距离2800L mm =,双缝间距0.25d mm =．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第1条亮纹的中心(如图(乙)所示),记下此时手轮上的读数______mm ,转动测量头,使分划板中心刻线对准第4条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数，如图(丙)所示．则该光被的波长为_____m ． (保留两位有效数字)
(2)若在调节过程中观察到如右图(丁)所示的千涉条纹,则出现这种现象的原因是______
A ．单缝与双缝不平行
B ．单缝与双缝的距离太近
C ．设备安装时,没有调节光源的高度,使光线把整个光屏都照亮
5．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距 d =0.25mm 的双缝屏。

从仪器注明的规格可知，单缝与双缝之间的距离为5.00cm ，光屏与双缝屏间的距离L=60.00cm 。

接通电源使光源正常工作。

（1）在图甲中，要使单缝与双缝相互平行，干涉条纹更加清晰明亮，以下操作最合理的是______ ；
A．移动光源B．转动双缝C．调节拨杆D．转动遮光筒
（2）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，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．将屏向远离双缝的方向移动
D．使用间距更小的双缝
（3）某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第 1 次看到的干涉条纹如图乙所示，图乙中的数字是该同学给各暗纹的编号，分划板中心刻线对准 1、2 间的亮纹中心，此时游标尺的读数x1=9.30 mm；接着再转动手轮，看到的的干涉条纹如图丙所示，此时游标卡尺读数如图丁所示，则读数x2=_____mm；利用上述测量结果，经计算可得这种色光的波长
λ=____ nm（计算结果保留三位有效数字）。

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具座上，并选用双缝间距d=0.20mm的双缝屏。

从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700mm。

接通电源使光源正常工作。

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单色光的波长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．仅将单缝与双缝的位置互换
C．仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
8．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）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；
②按合理的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用刻度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，记下此时如图乙所示的手轮上的示数为______mm，求得相邻亮纹的间距 x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，由计算式
λ=______。

求得所测红光波长为______mm。

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一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．6 16.6 减小误差 6.3×10-7
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3][4]图丙读数为
图丁读数为
实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小条纹宽度的
解析：6 16.6 减小误差 6.3×10-7
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2][3][4]图丙读数为
11mm 60.1mm 11.6mm +⨯=
图丁读数为
16mm 60.1mm 16.6mm +⨯= 实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小条纹宽度的误差；根据L x d
λ∆=求得 76.310m xd L
λ-∆=≈⨯ 2．24
【解析】
【分析】
【详解】
从图中可以看出，主尺示数为5 mm ，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对
齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm=0.24 mm ，图中的游标
解析：24
d x L ∆ 75.610-⨯ 【解析】
【分析】
【详解】
从图中可以看出，主尺示数为5 mm ，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm=0.24 mm ，图中的游标卡尺的示数为：5 mm+0.24 mm=5.24 mm. 由干涉条纹间距的计算公式：△x=
L d λ，解得光的波长表达式为：λ= d x L ∆. 由图中可以求出条纹间距为：△x=
9.805
mm=1.96 mm,代入数据解得光的波长为：λ=5.6×10−7 m.
3．AD 1.180 6.60×10－7
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]A．根据
可知将绿色滤光片换为红色滤光片，波长变大，则相邻条纹间的间距变大，故A 正确；
B．根据
解析：AD 1.180 6.60×10－7
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]A．根据
L x
d λ
∆=
可知将绿色滤光片换为红色滤光片，波长变大，则相邻条纹间的间距变大，故A正确；B．根据
L x
d λ
∆=
可知增大双缝之间的距离d，相邻条纹间距变小，故B错误；C．根据
L x
d λ
∆=
可知增大单缝和双缝之间的距离，相邻条纹间距不变，故C错误；D．根据
L x
d λ
∆=
可知增大双缝与屏之间的距离L，则相邻条纹间距变大，故D正确。

故选AD。

（2）[2]螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为
0.01×18.0mm=0.180mm
所以最终读数为1.180mm
[3]根据
l x
d λ
∆=可得
33710.200109.900103m 6.60101.00
m d x l λ--⨯⨯⨯⨯∆===⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭－ 4．【解析】
【详解】
（1）手轮测量装置为螺旋测微器，第一条读数为
2mm+19.2×0.01mm=2.192mm ，第4条读数为7.5mm+37.0×0.01mm=7.870m 解析：2.191mm ~2.193mm 75.910-⨯ C
【解析】
【详解】
（1）手轮测量装置为螺旋测微器，第一条读数为2mm+19.2×0.01mm=2.192mm ，第4条读数为7.5mm+37.0×0.01mm=7.870mm ．根据11n
a a x n -∆=-，d x l
λ=⋅∆，代入数据得：75.910λ-=⨯m
（2）分析可知，出现丁图原因为光路调节中，没有调节好光源得高度，导致光路不正．故C 正确，AB 错误。

5．）C B 18.45 635
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 要使单缝与双缝相互平行，应通过调节拔杆，带动单缝转动，使单缝与双缝平行，故C 正确，ABD 错误。

故
解析：）C B 18.45 635
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 要使单缝与双缝相互平行，应通过调节拔杆，带动单缝转动，使单缝与双缝平行，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

(2)[2] 由于目镜观察范围确定，要想观察到的条纹个数增加，应使条纹间距变窄，根据相邻亮条纹间距的公式
L x d
λ∆= 可减小屏与双缝的距离，增大双缝间距离，减小波长，故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

(3)[3]游标卡尺读数
218mm 0.059mm 18.45mm x =+⨯=
[4]根据
216
x x x -∆=
解得 1.525mm x ∆=
根据 L x d
λ∆= 代入数据
33
721.525100.2510m 6.3510m 635nm 60.0010
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=- 7．35 C
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]．游标卡尺的精确度为0.05mm ；图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标
尺的第7刻度与上边对齐，则读数为：0mm+0.05×7=0.
解析：35 74.810-⨯ C
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]．游标卡尺的精确度为0.05mm ；图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第7刻度与上边对齐，则读数为：0mm+0.05×7=0.35mm ；
[2]．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 5x =
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L x d λ=
，则有： 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 ．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，故B 错误；
C ．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C 正确。

故选C 。

8．E D B 单缝和双缝间距要适当 单缝与双缝相互平行 13.870 2.310
6.6×10-4
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]
解析：E D B 单缝和双缝间距要适当 单缝与双缝相互平行 13.870 2.310
d x l
∆ 6.6×10-4
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2][3]由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为CEDBA 。

（2）④[4][5]在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间距要适当和单缝与双缝相互平行。

（3）[6][7]图甲读数2.320mm ；图乙读数13.870mm ；得相邻亮纹的间距 13.870 2.320mm=2.310mm 61
x -∆=
- （4）[8][9]根据 l x d
λ∆=
可得 =
d x l
λ∆ 代入数据 442.310=mm 6.610mm 0.2.010700
λ--⨯⨯=⨯。