实验：用双缝干涉测量光的波长试题(含答案)

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．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．
2．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
3．(1)在“单摆测重力加速度”实验中，测量周期时，秒表指针如图1所示，读数为_____秒
(2)在“双缝干涉测量光的波长”实验中，某同学观察到如图2所示的干涉条纹，于是他使分划板中心刻线与亮条纹中央对齐，移动测量头进行测量，在这种情况下光的波长的测量值（__________）
A．偏小 B．偏大 C．不变
4．(1)如图(a)是小金同学在实验室用红光做“用双缝干涉测量光的波长”实验的器材，观到如图(b)所示的干涉条纹，图中灰色部分表示暗条纹，于是他使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，移动测量头进行测量，下列说法正确的是_______。

A．该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻线与亮条纹中心对齐
B．在实验过程中拿掉双缝，将观察不到明暗相间的干涉条纹
C．该干涉条纹虽然倾斜，但不影响波长测量的结果
D．若需得到竖直的条纹与分划板刻线平行只需要逆时针转动测量头即可
(2)小金进行必要的实验操作后，得到竖直的条纹与分划板刻线平行。

已知测量头是50分度的游标卡尺，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图(a)所示，图(a)中的数字是该同学给各亮纹的编号，此时图(b)中游标尺上的读数1x=_______cm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标尺上的读数2x=_______cm；利用
，已知双缝到屏的距离
上述测量结果，该同学经计算得该红光的波长=660nm
L=700mm，则该同学选用的双缝的缝间距d=___mm（此空计算结果保留两位有效数字）。

5．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
6．(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）。

7．某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”的实验时，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 ，双缝到屏的距离l=1m ，则：图乙中游标卡尺的示数为__mm ．图丁中游标卡尺的示数为__mm ，所测光波的波长为__m （保留两位有效数字）．
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L 1，双缝与屏的距离为L 2，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．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
∆=3
1.50.320
110⨯⨯ 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． 2．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．
3．5 B
【解析】
【详解】
(1)[1]分针超过的半格，故读为30s，秒针在18.5s位置，故总的读数为；
(2)[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距解析：5 B
【解析】
【详解】
(1)[1]分针超过的半格，故读为30s，秒针在18.5s位置，故总的读数为3018.548.5s
+=；
(2)[2]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值偏
大，根据双缝干涉条纹的间距公式
L
x
d
λ
∆=，待测光的波长测量值也是偏大，故选B.
4．BC 0.116 1.502 0.20
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心重合，故A 错误；
B．在实验过程中
解析：BC 0.116 1.502 0.20
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心重合，故A错误；B．在实验过程中拿掉双缝，将出现明暗相间衍射条纹，将观察不到明暗相间的干涉条纹，故B正确；
C．该干涉条纹虽然倾斜，但测得的该波长值仍正确，故C正确；
D．若需得到竖直的条纹与分划板刻度线平行只需顺时针转动测量头即可，故D错误；
故选BC；
(2)[2]游标卡尺的主尺读数为1mm，游标读数为0.02×8mm=0.16mm，所以最终读数为
1.16mm，即0.116cm；
[3]游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02×1mm=0.02mm，所以最终读数为15.02mm，即1.502cm；
[4]相邻亮条纹的间距为
2115.02 1.16
mm 2.31mm 7171
x x x --∆=
==-- 根据L
x d
λ∆=
可得 L
d x
λ=
∆ 代入数据可得
9
43
0.766010m 2.010m 0.20mm 2.3110
d ---⨯⨯==⨯=⨯ 5．【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11
n 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。

6．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∆=
7．50 18. 00 6.6×10﹣7
【解析】
（1）游标卡尺的固定刻度读数为，游标尺上第10个刻度游标读数为，所以最
终读数为：；
（2）游标卡尺的固定刻度读数为，游标尺上第0个
解析：50 18. 00 6.6×10﹣7 【解析】
（1）游标卡尺的固定刻度读数为12mm ，游标尺上第10个刻度游标读数为
0.05100.50mm mm ⨯=，所以最终读数为：120.5012.50mm mm mm +=；
（2）游标卡尺的固定刻度读数为1.8cm ，游标尺上第0个刻度游标读数为0，所以最终读数为：18.00mm ；
（3）18.0012.50 1.37562
mm mm x mm -∆=
=-，根据L
x d λ∆=，得：76.610m λ-=⨯． 点睛：游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读，知道条纹间距的公式L
x d
λ∆=
．
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： 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。