实验：用双缝干涉测光的波长 练习 高中物理新人教版选择性必修第一册（2022-2023学年）

4.4实验：用双缝干涉测光的波长1．（2022·湖南·高二阶段练习）某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量紫色光的波长，测得双缝之间的距离为，光屏与双缝之间的距离为，第1条与第8条紫色亮条纹中心间的距离为，试回答下列问题：（1）相邻两条亮条纹的间距为___________；（2）实验中测得的紫色光的波长为___________m；（3）若将图中滤光片换为红色，则干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】

2.10

变大【解析】（1）相邻两条干涉亮条纹间距（2）根据可得（3）红光的波长比紫光长，所以干涉条纹间距将变大。2．（2022·海南中学高三阶段练习）（1）如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”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=0.20mm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。然后，接通电源使光源正常工作。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色光的波长=_______m（保留2位有效数字）。【答案】

0.35

【解析】主尺读数为0，游标尺第7格与主尺某条刻度线对齐，故读数为A、B之间的距离为5条明纹的间距，故条纹间距为根据解得3．（2022·重庆市第十一中学校高二阶段练习）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，要把它们放在如图甲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最佳顺序应为C、E、______、______、A。（2）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乙所示。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，记下此时图丙中手轮上的示数为______mm，进一步计算可以得到间距Δx的值。（3）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，求得所测红光波长为______m。【答案】

D

B

13.870

6.6×10-7【解析】（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最佳顺序应为C、E、D、B、A。（2）图丙中手轮上的示数为（3）图丙中手轮上的示数为条纹间距为根据解得4．（2022·浙江·镇海中学模拟预测）（1）如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中于涉条纹与分划板的刻度线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板刻度线与干涉条纹平行________。A．仅拨动拨杆B．仅旋转单缝C．仅前后移动凸透镜D．仅旋转毛玻璃处的测量头（2）小王同学将分划板刻度线与干涉条纹调平行后，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下图所示，手轮上的示数是___________mm。【答案】

D

50.15【解析】（1）若要使得分划板刻度线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D。（2）手轮上的示数是50mm+0.05mm×3=50.15m

5．（2022·河北·邢台市第二中学高二阶段练习）利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，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。（1）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（2）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中、位置时游标卡尺读数也如图2中所给出，则①分划板在图中位置时游标卡尺的读数为，在位置时游标卡尺读数为________，相邻两条纹间距________；②该单色光的波长_______；（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示。则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值________实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】

B

15.6

0.75

大于【解析】（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距，由公式可知A．将单缝向双缝靠近，不改变条纹间距，故A错误；BC．将屏向靠近双缝的方向移动，条纹间距减小，故C错误B正确；D．使用间距更小的双缝，条纹间距增大，故D错误。故选B。（2）①由图2可知，游标为10分度，且第6个小格与主尺对齐，则在位置时游标卡尺读数为则相邻两条纹间距②根据可知，该单色光的波长（3）如图3测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则测得的偏大，由公式可知，波长的测量值大于真实值。6．（2022·辽宁沈阳·三模）某实验小组利用图1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，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。（1）如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是______、______。（填“单缝”、“双缝”）（2）在目镜中看到的干涉图样是图2中______（填“甲”或“乙”）。（3）移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心，记下此时手轮上读数；转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为，如图3所示，则读数______mm；已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，则单色光的波长______。（用题目中给出的字母表示）【答案】

单缝

双缝

甲

1.700

【解析】(1)发生干涉的条件是相位差恒定且频率相同，所以组装仪器时，A处应固定单缝，产生相位差恒定的光；B处固定双缝，产生两列频率相同的光，从而可以在毛玻璃上形成稳定的干涉图样；(2)干涉图样为明暗相间且等间距的条纹，故选甲；(3)由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数1.5mm可动刻度读数为则螺旋测微器的示数为根据双缝干涉条纹的间距公式得7．（2022·吉林·延边二中高二期中）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离。接通电源使光源正常工作。（1）M、N、P三个光学元件依次为________。A．滤光片、单缝片、双缝片B．滤光片、双缝片、单缝片C．偏振片、单缝片、双缝片D．双缝片、偏振片、单缝片（2）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是___________。A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动（3）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甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图乙所示，读数为；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时游标卡尺如图丁所示，读数为_________mm。（4）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离_____mm，进而计算得到这种色光的波长_______m。【答案】

A

ACD

15.02

2.31

【解析】（1）双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹，故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，故A正确，BCD错误。故选A。（2）相邻亮条纹间的距离为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可减小双缝间距离d、增大双缝到屏的距离L或增大单色光的波长。A.改用红色激光，增大波长，A正确；B.改用蓝色激光，减小波长，B错误；C.减小双缝间距d，C正确；D.将屏幕向远离双缝的位置移动，增大L，D正确；E.将光源向远离双缝的位置移动，对条纹间距没有影响，E错误。故选ACD。（3）图丁中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02mm×1＝0.02mm，所以最终读数为x2＝15.02mm（4）两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离根据得8．（2022·河北·沧县中学高二阶段练习）用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上。（1）某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节____________。A．仅左右转动透镜B．仅旋转单缝C．仅旋转双缝D．仅旋转测量头（2）该同学正确操作后，在目镜中看到如图丙a所示的干涉条纹，A条纹中心线对应的测量头标尺如图丙b所示，其读数是____________mm；B条纹中心线对应的测量头标尺读数为13.460mm，则相邻两亮条纹的间距是____________mm（结果保留四位有效数字）。（3）已知上述装置中双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则单色光的波长为____________m（结果保留三位有效数字）。【答案】

D

2.189##2.191##2.190

1.610

【解析】（1）若要使两者对齐，应该旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，D正确，ABC错误。故选D。（2）测量头标尺读数是固定刻度读数（0.5mm的整数倍）加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读数为A条纹与B条纹间有七段间隙，故相邻两亮条纹的间距（3）由可得，改光的波长为9．（2022·北京市十一学校三模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。物理小组用如图甲所示的实验装置测光的波长。（1）实验仪器。如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A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x1=2.331mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数x6=___________mm；（2）实验原理。已知双缝间距d=0.3mm，双缝到屏的距离l=1.2m，由计算式=____________，可得所测光的波长为__________m；（计算式用题中出现的字母表示，波长保留两位有效数字）（3）误差分析。在其他操作都正确的前提下，下列操作中一定会使测量结果偏小的是_______。A．数到第7条明条纹时误记为第6条B．测量相邻两条亮条纹的间距作为ΔxC．测量单缝到屏的距离作为lD．测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐【答案】

15.376（15.375~15.379范围内均可）

C【解析】（1）由题图丙可知（2）相邻亮条纹间距离为相邻亮条纹间距公式为联立以上两式可得代入数据解得（3）A．数到第7条明条纹时误记为第6条，由λ表达式可知测量值偏大，故A不符合题意；B．测量相邻两条亮条纹的间距作为Δx，虽然没有通过累积法而减小误差，但测量结果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合题意；C．测量单缝到屏的距离作为l，即l比真实值偏大，根据λ表达式可知测量值偏小，故C符合题意；D．测间距时使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，由于明暗条纹宽度相同，所以该操作对实验结果无影响，故D不符合题意。故选C。10．（2022·山西·怀仁市第一中学校高二期中）小明同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验：（1）在该实验中，在图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三处所放置的器材依次是________（填正确选项前的字母）；A．单缝、双缝、透镜B．透镜、双缝、单缝C．透镜、单缝、双缝（2）已知双缝到屏的距离l=500mm，双缝之间的距离d=0.50mm，单缝到双缝的距离s=100mm，某同学在用测量头测量相邻两亮条纹的间距Δx时，调整手轮，如图乙所示，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图丙所示，则入射光的波长λ=________m（结果保留2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________（填正确选项