南阳市实验：用双缝干涉测量光的波长试题(含答案)

南阳市实验：用双缝干涉测量光的波长试题(含答案)
一、实验：用双缝干涉测量光的波长实验题
1．(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示．
①转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm．
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了白炽灯换成激光发射器以外，其他不必要的器材元件有________．
(2)在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．
正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图2甲、乙所示．在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n=_________（用代表线段长度的字母ED、FG表示）．
2．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
3．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．
4．(1)备有下列仪器：
A．白炽灯B．双缝C．单缝D．滤光片E．白色光屏
把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：______(填写字母代号)．
(2)已知双缝到光屏之间的距离L＝500mm，双缝之间的距离d＝0.50mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A条亮纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B条亮纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示．则入射光的波长λ＝________m(结果保留两位有效数字)．
(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有________．
A．改用波长较长的光(如红光)作为入射光
B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝到单缝的距离
D．增大双缝间距
5．利用双缝干涉实验装置测量光的波长实验中，双缝间距d=0.3 mm，双缝到光屏的距离L=1.0m，用红色光照射双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。

则相邻亮条纹的中心间距∆x=_______mm；红色光的波长λ=______m。

（结果均保留三位有效数字）
6．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为 L＝75.0cm，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数1x＝________mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条明条纹，如图丁所示，此时游标卡尺的读数2x＝
9.3mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是________ mm。

7．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中某同学将所有器材安装在如图甲所示的光具座上，已知实验中选用缝间距d=0.2mm的双缝，屏与双缝之间的距离L=0.60m。

然后接通电源使光源正常工作。

(1)以上安装的各器件位置存在的问题是：______________________。

(2)已知测量头主尺的分度值是毫米，游标卡尺为10分度。

图乙为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，A对应的读数为___________m，相邻两个亮条纹之间的距离为___________m。

(3)发生干涉的光波波长为___________m。

(4)下列现象中能够观察到的有___________。

（填选项前的字母）
A．将滤光片由蓝色的换成红色的，涉条纹间距变宽
B．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C．换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹问距变窄
D．去掉滤光片后，干涉现象消失
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
1．610 滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
(1)[1][2]．第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm ；第10亮条纹 解析：610 滤光片和单缝 乙 ED
FG
【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1][2]．第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm ；第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm ，故相邻亮条纹之间的距离为
14.5350.045
mm 1.610mm 9
x -∆=
≈
由于激光是单色的相干光源，所以不需要单缝和滤光片．
(2)[3][4]．设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于甲图
sin DE
R
α=
sin GF
OG β=
对于乙图
sin DE
R α= sin GF
R
β=
可知仅通过测量ED 、FG 的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率
sin sin DE
n GF
αβ=
=. 【点睛】
知道双缝干涉实验的原理及操作步骤，以及掌握螺旋测微器的读数方法；几何光学的实验
要理解实验原理，正确作出光路图，结合折射定律进行求解．
2．250 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】
（1）[1] 螺旋测微器读数为
x1=0.0mm+0.01mm×25.0=0.250mm [2] 螺旋测微器读数为
x2=8.5mm+0.01mm×15.0=8.650mm
[3] 根据公式
L
x
d
λ
∆=代入数据得
7
21
()
7.010m
3
d 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。

3．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．
4．ADCBE 6.4×10－7 AB
【解析】
【详解】
（1）[1]．把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：ADCBE；（2）[2]．游标卡尺读数精确度为0.1mm，
解析：ADCBE 6.4×10－7 AB
【详解】
（1）[1]．把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：ADCBE ；
（2）[2]．游标卡尺读数精确度为0.1mm ，A 位置主尺读数为11mm ，游标尺读数为1，读数为x 1＝11mm ＋1×0.1mm ＝11.1mm 同理B 位置读数为x 2＝15.6mm 则条纹间距
Δx ＝
21
7
x x -＝0.64mm. 利用
λ＝
d
L
Δx ＝6.4×10－7m. （3）[3]．由Δx ＝
L
d
λ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离，故AB 正确．
5．36 【解析】 【分析】 【详解】
[1][2]图乙螺旋测微器固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为，两者相加为2.320mm ，图丙螺旋测微器固定刻度读数为18.5mm ，可动刻度读数为
解析：36 77.0910-⨯ 【解析】 【分析】 【详解】
[1][2]图乙螺旋测微器固定刻度读数为2mm ，可动刻度读数为32.00.01mm ⨯，两者相加为2.320mm ，图丙螺旋测微器固定刻度读数为18.5mm ，可动刻度读数为37.00.01mm ⨯，两者相加为18.870mm ，所以
18.870 2.320
mm 2.36mm 81
x -∆=
≈-
依据双缝干涉条纹间距规律可得
77.0910m xd
L
λ-∆=
≈⨯ 6．3 【解析】 【详解】
[1]．图戊的示数主尺为：0mm ；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为
0.1×3mm=0.3mm，总读数为0.3mm ；
[2]．根据得：
解析：3 -46.010⨯ 【解析】 【详解】
[1]．图戊的示数主尺为：0mm ；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.1×3mm=0.3mm ，总读数为0.3mm ； [2]．根据L
x d
λ=
得： 3
4219.30.30.210mm 6.010(m 440)(.75
)m x x d x d L L λ---⋅-⨯⨯====⨯⨯
7．滤光片应在单缝挡板前面 AC
【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]滤光片应在单缝挡板前面。

(2)[2][3]图A 游标卡尺主尺读数为，游标尺读数为
因此
解析：滤光片应在单缝挡板前面 0.0194 31.810-⨯ 7610-⨯ AC 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]滤光片应在单缝挡板前面。

(2)[2][3]图A 游标卡尺主尺读数为19mm ，游标尺读数为
40.1mm 0.4mm ⨯=
因此游标卡尺读数为
19mm 0.4mm 19.4mm 0.0194m +==
同理可得图B 的读数为0.0284m 。

因此条纹间距为
30.02840.0194
1.810m 5
x --∆=
=⨯
(3)[4]根据
x d
L
λ∆⋅=
代入数据得
7610m λ-=⨯
(4)[5]A ．根据双缝干涉条纹的间距公式
L x d
λ∆=
可知，将滤光片由蓝色换成红色，频率将减小，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故A 正确；
B ．根据双缝干涉条纹的间距公式
L x d
λ∆=
可知，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故B 错误； C ．根据双缝干涉条纹的间距公式
L x d
λ∆=
换成一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，故C 正确；
D ．去掉滤光片后，通过单缝和双缝的光变成白色光，白色光通过双缝后，仍能发生干涉现象，故D 错误。

故选AC 。

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 ()212
3d 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：
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。