(完整版)实验：用双缝干涉测量光的波长单元测试题

(完整版)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，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，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的排列顺序应为C、__________、__________、__________、A；
(2)将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图选项中的__________；
A． B． C． D．
(3)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹间距将
___________；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹间距将___________；（均选填“变宽”“变窄”或“不变”）
(4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，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条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数______mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为
____mm；
(5)已知双缝间距d为4
2.010-
⨯m，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。

2．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图甲所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹．
（1）根据实验装置知，②、③、④依次是______、______、______．
（2）某次实验时，该同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心，如图乙所示，此时螺旋测微器的读数为______mm．
（3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置，再次从螺旋测微器上读数．若实验测得4条亮纹中心间的距离为∆x1=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝
到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长λ=______mm．
3．某同学用如图所示的实验装置测量光的波长。

(1)用某种单色光做实验时，在离双缝1.2m远的屏上，用测量头测量条纹的宽度：先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4条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。

图甲读数为__________mm，图乙读数为___________mm。

已知两缝间的间距为0．3mm，由以上数据，可得该单色光的波长是_________m(结果保留2位有效数字)。

(2)若实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善方法有____________。

A．改用波长较短的光作为入射光
B．增大双缝到屏的距离
C．换窄一点的单缝
D．换间距为0.2mm的双缝
4．小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长，实验老师给他提供（如图甲所示的）实验仪器。

接通电源使光源正常发光。

回答下列问题：
①一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后，在目镜中什么也看不到，两人看了说明之后，相互配合做了如下调节。

一是调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上，二是调节单缝与双缝________，使缝的中点位于遮光筒轴线上，但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不清的条纹，为了得到清晰的条纹，因仪器装置较长，一人无法完成操作，两人开始分工，小明在目镜中观察，小强必须前后微调________（填写图中所给的仪器名称）才能看到清晰的干涉条纹。

②经过认真、正确地调节，小明和小强看到了彩色干涉条纹，说明在实验装置当中缺少了________，小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距，从而测出小灯泡发出的光的波
长，因此调节出如图乙、丙、丁所示的三个彩色条纹图样，请问观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是________（填“偏左”或“偏右”）的。

③观察到图乙时，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，此时手轮上的示数为20.00mm 。

然后转动测量头，使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数为3.00mm ，求得相邻亮纹的间距x ∆=________mm 。

④已知双缝间距0.200mm d =，测得双缝到光屏的距离700mm L =，由计算表达式λ=________，求得所测灯泡发出光的波长为________（结果保留三位有效数字）nm 。

5．同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。

实验时，接通电源使光源（灯泡）正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是__________；
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
(2)若双缝的间距为d ，屏与双缝间的距离为l ，测得第1条亮纹中央到第n 条亮纹中央间距离为x ，则单色光的波长λ=_________；
(3)若只将滤光片去掉，下列说法正确的是_________；
A .屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹
B .屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹
C .屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹
D .屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹
(4)随着学习的不断深入，同学们对光的本性有了更为丰富的认识。

现在我们知道光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。

①在双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上落点的准确位置_________（选填“可以”或“不可以”）预测；
②在光电效应实验中，用紫外线照射锌板可以使光电子离开锌板，如果只增加紫外线的照射强度光电子的最大初动能是否会增加。

请说明你的观点及依据________________。

6．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
_____．
7．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)若想减小从目镜中观察到的相邻条纹的间距，该同学可__；
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向远离双缝的方向移动
C．使用间距更大的双缝
(2)某次测量时，分划板在A位置的示数如图乙所示，此时示数为__cm；若分划板在如图乙所示的B位置的示数为2.59cm，则相邻条纹的间距为__cm；
(3)该次测量时，选用的双缝的间距为0.400mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，则所测单色光的波长为__nm（结果保留三位有效数字）。

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
【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．E D B A 变宽变窄 13. 870 2. 310
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]．为获取两列单色相干
解析：E D B A 变宽 变窄 13. 870 2. 310
d x L
∆ 46.610-⨯ 【解析】
【分析】
【详解】 (1)[1][2][3]．为获取两列单色相干光，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。

排序应为C 、E 、D 、B 、A 。

(2)[4]．将激光束照在双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图样是中间为亮条纹的明暗相间的等间距条纹，则A 正确。

(3)[5][6]．根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=可知在其他条件不变，d 减小时，条纹间距变宽；而在其他条件不变，L 减小时，条纹间距变窄。

(4)[7][8]．图乙的读数：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 。

图甲的读数：甲图中固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为32. 0×0. 01mm ，两者相加的读数为2. 320mm ，由以上读数可知；
13.870 2.320mm=2.310mm 61
x -∆=
- (5)[9][10]．根据L x d λ∆=知 d x L
λ∆=
代入数据得 43
742.010 2.31010m=6.610m 6.610cm 0.700
λ----⨯⨯⨯=⨯=⨯ 2．单缝 双缝 遮光筒 1.680 4.8×10﹣4
【解析】
【详解】
（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
解析：单缝 双缝 遮光筒 1.680 4.8×10﹣4
【解析】
【详解】
（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．根据∆x =
L 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． （2）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm ，可动刻度读数为0.01×18.0 mm=0.180 mm ，
所以最终读数为1.680 mm ． （3）由题意可知，相邻条纹间距为∆x=
13x ∆=0.32 mm ，根据∆x =L d λ得， λ=xd L
∆=31.50.320110⨯⨯ mm=4.8×10﹣4 mm ． 【点睛】 解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式∆x =L d λ． 3．250 8.650 7.0
10-7 BD
【解析】
【分析】
【详解】 （1）[1] 螺旋测微器读数为
x1=0.0mm+0.01mm×25.0=0.250mm
[2]
解析：250 8.650 7.0 10-7 BD
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1] 螺旋测微器读数为
x 1=0.0mm+0.01mm×25.0=0.250mm
[2] 螺旋测微器读数为
x 2=8.5mm+0.01mm×15.0=8.650mm
[3] 根据公式L x d
λ∆= 代入数据得 721()7.010m 3d x x d x L L --∆=
=⨯=λ （2）[4] 根据公式：L x d
λ∆=，实验中发现条纹太密，可以通过增大双缝到屏的距离，或增大波长，或减小双缝间距来增大条纹间距，故BD 正确，AC 错误。

故选BD 。

4．相互平行 凸透镜 滤光片 偏右 2.125 607
【解析】
【详解】
①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件，所以必须调节单缝与双
解析：相互平行 凸透镜 滤光片 偏右 2.125
d x L
⨯∆ 607 【解析】
【详解】
①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件，所以必须调节单缝与双缝相互平行；
[2]在调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上，单缝与双缝相互平行后，还必须认真前后微调凸透镜才能使光屏上得到清晰的干涉条纹的图样。

②[3][4]不加滤光片，观察到的是复色光的彩色条纹；根据实际操作易知图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是偏右的。

③[5]根据
1920.00 3.00mm 2.125mm 918
x x x --∆===- 得相邻亮纹的间距为2.2125mm
④[6]由L x d
λ∆=知表达式为 d x L
λ⨯∆=
带入数据 40.200 2.125mm 6.0710mm 607nm 700
d x L λ-⨯∆⨯===⨯= 5．B D 不可以 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间
的距离为
为减小相邻亮条纹（暗条
解析：B
(1)xd n l
- D 不可以 见解析 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为 l x d
λ∆= 为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

(2)[2]第1条暗条纹到第n 条暗条纹之间的距离为x ，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离
为：
1
x x n '∆=
- 则单色光的波长为： (1)x d n l
λ⋅=- (3)[3]如果没有插滤光片，各种颜色的光都会发生干涉，在光屏的中央出现白色条纹，两边是彩色条纹，故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

(4)①[4]在光的双缝干涉实验中，某个光子打在光屏上的落点不可以预测，但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹，这说明光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小，光子在空间出现的概率遵循波动规律，所以光波是一种概率波；
②[5]只增加紫外线的照射强度不会增加光电子的最大初动能。

根据爱因斯坦的光电效应方程k E h W ν=-，光电子的最大初动能与光的频率及金属的逸出功有关，与光的强度无关。

因此当光的频率及金属的逸出功不变时，只增加紫外线的照射强度，光电子的最大初动能不变。

6．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． 7．C 1.12 0.21 700
【解析】
【分析】
(1)根据双缝干涉条纹间距公式：分析答题；
(2)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读。

读出分划板在A 位置
解析：C 1.12 0.21 700
【解析】
【分析】
(1)根据双缝干涉条纹间距公式：L x d
λ∆=分析答题； (2)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读。

读出分划板在A 位置的示数，即可求得相邻条纹的间距；
(3)将数据代入公式：L x d
λ∆=
，求出该单色光的波长。

【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 、B 错误，C 正确。

故选C 。

(2)[2][3]分划板在A 位置时，游标卡尺的主尺读数为11mm ，游标读数为0.2mm 所以最终读数为
1 1.12cm d =
分划板在如图乙所示的B 位置的示数为
2 2.59cm d =
则相邻条纹的间距为
321 2.59 1.12cm=2.110m 77
d d x ---∆=
=⨯ (3)[4]双缝的间距为 4410m d -=⨯
屏与双缝间的距离为
1.20m L = 根据双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=，解得 7710m 700nm -=⨯=λ
【点评】
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；要掌握双缝干涉条纹间距公式L x d
λ∆=，要知道公式中各个量的准确含义。

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。