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

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
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．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，要把它们放在图1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CE________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2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3中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为
__________mm．
(3)为了增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离，可以________．
A．增大单缝和双缝之间的距离 B．增大双缝和光屏之间的距离
C．将红色滤光片改为绿色滤光片 D．增大双缝之间的距离
2．某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。

实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

回答下列问题：
(1)若想使从目镜中观察到的相邻滤光片、条纹间距减小，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．使用间距更小的双缝
(2)在测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头卡尺的示数如图丙所示，其读数为_______________mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头卡尺的示数为15.2mm。

已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.1mm，则所测单色光的波长为__________m。

3．用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件：
A．白炽灯 B．单缝片 C．光屏 D．双缝
E、遮光筒
F、滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：_______________．
(2)正确调节后，在屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其它条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则一定有a__ b．(填“大于”、“小于”、或“等于”)
(3)在双缝干涉实验中，滤光片的作用是_____，单缝的作用是_____，双缝的作用是
_____．
4．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，并选用缝间距d=0.4mm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=0.5m。

然后，接通电源使光源正常工作。

(1)由理论分析可知，波长为λ的单色光在双缝干涉实验中形成干涉条纹，其相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=_____（字母表达式）；
(2)用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板处于B位置时游标卡尺读数如图中所给出，则分划板在图中B位置时游标卡尺读数为x B=_____mm；
(3)若已知分划板处于A位置时，刻度为11.1mm，该单色光的波长λ=_____m（结果保留2位有效数字）；
(4)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．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换
D．仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
5．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）
6．某同学设计一个测定激光波长的实验，装置如甲图所示. 激光器发出的直径很小的红色激光进入一个一端装有双孔、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点.
①这个现象说明激光具有____性.（选填“波动”或“粒子”）.
②通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长.设双孔间距离为a=0.22mm，双孔到感光片的距离为L=1.0000m，用带10分度游标的卡尺测量感光片上的点的距离时，第1个光点到第4个光点的距离如乙图所示，相邻光点间的距离是_____mm.该激光的波长 =___m.（保留2位有效数字）
7．(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）。

8．(1)如图1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光源、滤光片、________（填写相应的器材）、双缝、遮光筒、光屏。

某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样，为了使干涉条纹的间距变宽，可以采取的方法是_________。

A．换用紫色的滤光片
B．换用红色的滤光片
C．使光源离双缝距离近一些
D．使光屏离双缝距离远一些
(2)选用缝间距为d的双缝屏。

从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离为L。

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，副尺上有50分度。

某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a ）所示，图2（a ）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b ）中游标尺上的读数1 1.16mm x =；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图3（a ）所示，此时图3（b ）中游标尺上的读数2x =______________； ②观察图2、图3，21x x -为__________个暗条纹的宽度。

③在已知条纹间距为x ∆，双缝间距d ，像屏与双缝屏间的距离为L 的情况下，这种色光的波长λ=_____________（用所给字母表示）。

【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．DB ； 13.870； 2.310； B
【解析】
(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝D 、双缝B ；
(2)图3螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm ，可动刻
解析：DB ； 13.870； 2.310； B
【解析】
(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝D 、双缝B ；
(2)图3螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm ，可动刻度读数为37.0×0.01mm ，两者相加为13.870mm
同理：图2的读数为：2.320mm
所以13.870 2.320 2.3105
x mm mm -∆==； (3) 依据双缝干涉条纹间距规律L x d λ∆=
可知： A 项：x ∆ 与单缝和双缝间的距离无关，故增大单缝与双缝之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离，故A 错误；
B 项：增大双缝与光屏之间的距离L ，由上式知，可增大相邻两条亮纹之间的距离，故B 正确；
C 项：绿光的波长比红光短，由上知，将红色滤光片改为绿色滤光片，干涉条纹的间距减小，故C 错误；
D 项：增大双缝之间的距离d ，干涉条纹的间距减小，故D 错误．
点晴：为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．
2．B 11.4
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知想减小从目镜中观察到的相邻条纹的间距，可将屏向靠近双缝的方向移动，即减小，或使用间距更大的双
解析：B 11.4 72.3810-⨯
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=可知想减小从目镜中观察到的相邻条纹的间距，可将屏向靠近双缝的方向移动，即减小L ，或使用间距更大的双缝，即增大d ，与单缝到双缝的距离没有关系，故A 、C 错误，B 正确；
故选B ；
(2)[2]分划板在A 位置时，游标卡尺的主尺读数为11mm ，游标读数为4×0.1mm=0.4mm ，所以最终读数为
111mm 0.4mm 11.4mm d =+=
则相邻条纹的间距为
3
4(15.211.4)10m 9.510m 4
x ---⨯∆==⨯ 双缝的间距为
4 0.1mm 110m d -==⨯
屏与双缝间的距离为
0.4m L = 根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=可得 44
71109.510m 2.3810m 0.4
d x L λ---⨯⨯⨯=∆==⨯ 3．AFBDEC 大于 获得单色光 形成线光源 形成相干光源
【解析】
【分析】
为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过
双缝在光屏上形成干涉
解析：AFBDEC 大于获得单色光形成线光源形成相干光源
【解析】
【分析】
为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样．
【详解】
（1）双缝干涉实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以元件安装在光具
座正确顺序是AFBDEC．（2）根据
L
x
d
λ
∆=知条纹间距与波长成正比，故红光的条纹间距
大于绿光的条纹间距；（3）滤光片的作用是获取单色光．单缝的作用是提供线状光源，双缝的作用是提供干涉光源．
【点睛】
本题考查了实验装置、条纹间距公式的应用，知道双缝干涉实验的原理、熟练应用双缝干
涉条纹距公式
L
x
d
λ
∆=即可正确解题．
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]根据实验原理，则有
（2）[2] 图中B位置时游标卡尺读数为（3）[3] 条纹的间距
根据
得该单色光的波长
解析：
l
x
d
λ
∆=15.6mm0.60mm D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]根据实验原理，则有
l x d
λ∆=
（2）[2] 图中B 位置时游标卡尺读数为 15mm 60.1mm 15.6mm +⨯=
（3）[3] 条纹的间距
15.611.1mm 0.75mm 6
x -∆=
= 根据 l x d
λ∆=
得该单色光的波长 0.60mm xd l
λ∆== （4）[4]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，条纹数目不变，A 错误；
B ．仅将单缝远离双缝移动少许，λ、l 与d 都不变，则x ∆不变，条纹数目不变，B 错误；
C ．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，C 错误；
D ．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，条纹数目将有所增加，D 正确。

故选D 。

5．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--⨯⨯⨯⨯∆===⨯⎛⎫ ⎪⎝⎭－ 6．波动性 2.87mm
【解析】
【详解】
①[1]这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有
波动性;
②[2] 主尺读数为8mm ，游标读数为0.1×6=0
解析：波动性 2.87mm 76.310m -⨯
【解析】
【详解】
①[1]这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性;
②[2] 主尺读数为8mm ，游标读数为0.1×
6=0.6mm ，所以第一个光点到第四个光点的距离是8.6mm ．第1到第4个光点的距离是8.6mm ．
相邻光点间的距离是
8.5mm 2.87mm 3
x ∆=
≈ [3] 根据
L x d
λ∆= 可知
x d L
λ∆⋅==6.3ⅹ10-7m 7．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 2344512232222
3.35
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=- 8．单缝 BD 15.02 6
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据实验原理，即可确定，再依据双缝干涉条纹间距公式，若要增加条纹宽
度，则分析即。

(2)根据可知要求
解析：单缝 BD 15.02 6
xd L
∆ 【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据实验原理，即可确定，再依据双缝干涉条纹间距公式L x d λ∆=
，若要增加条纹宽度，则分析即。

(2)根据L x d λ∆=可知要求波长λ，已知L 和d ，则必需知道条纹间距x ∆，根据图2(a )指示的为第0条亮条纹中央所在的位置，而图3(a )指示的为第6条亮条纹中间所在的位置。

故图2(a )中亮条纹与图3(a )中亮纹间的间隔为6个，从而求出x ∆，最后求出λ。

本题关键根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=
列式分析，要明确公式中的各个物理量的含义。

【解答】
(1)[1]该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。

注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上。

[2]根据L x d λ∆=知，增大双缝和遮光屏的间距或减小双缝间的间距，可以增加相邻亮纹暗纹间的距离，若将黄色滤光片改成红色滤光片，则λ变大，故条纹间距变大。

选项BD 正确，AC 错误。

故选BD 。

(2)①[3]由3(b )知
215.0mm 10.02mm 15.02mm x =+⨯=
②[4]观察图2、图3，很容易得到图中暗纹2(a )与图3(a )中暗纹间的间隔为6个； ③[5]由L x d
λ∆=得
xd L
λ∆=。