4.4实验：用双缝干涉测量光的波长 同步练习-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（解析版）

4.4、实验：用双缝干涉测量光的波长一、选择题（共15题）1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，小张同学应如何调节（）A．仅顺时针旋转单缝B．仅顺时针旋转双缝C．仅逆时针旋转测量头D．仅逆时针旋转整个遮光筒2．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（）A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源3．在光的双缝干涉实验中，光屏上出现的条纹情况是（

）A．中央明条纹最宽B．各种不同色光的暗条纹间距一样大C．对于同种色光，光屏离双缝距离越远明条纹的间距越小D．在相同装置中红光的明条纹间距比紫光的明条纹间距大4．一束单色平行光通过双缝后，在屏上得到干涉条纹，下列说法正确的是()A．相邻两条亮纹间距比相邻两条暗纹间距大B．用红光做实验比用紫光做实验时，得到的亮条纹或暗条纹间的间距小C．用白光做此实验不能形成条纹D．用白光做此实验，屏上出现彩色条纹5．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（）A．将单缝靠近双缝 B．将单缝远离双缝C．将屏向远离双缝的方向移动 D．将屏向靠近双缝的方向移动6．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，其中①是光源，现分别用a、b两束单色光进行实验，在不调整实验装置的情况下，分别得如图乙、丙所示的干涉图样：乙图是a光照射的图样，丙图是b光照射的图样。则（）A．光学元件②是单缝、③是双缝片、④是滤光片B．a光波长小于b光的波长C．在水中a光传播的速度较大D．若用a光照射某金属时打不出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子7．利用图中所示装置研究双缝干涉现象，下面几种说法正确的是（

）A．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽C．将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽8．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中（）A．光源与屏之间应依次放置双缝、滤光片、单缝B．光源与屏之间应依次放置滤光片、双缝、单缝C．实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，则屏上的干涉条纹间距将变宽D．实验中，若仅将双缝与屏幕之间距离增大，则屏上的干涉条纹间距将变窄9．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象，在不调整实验装置的情况下，仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则（）A．空气中毛玻璃上显示的条纹数目多B．介质中毛玻璃上显示的条纹数目多C．空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多D．条纹数目多少无法确定10．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（）A．相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距相等B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍C．屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距11．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(

)A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D．在光屏上能看到光的干涉图样,但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生12．图为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（）A．③、④分别是双缝、单缝B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离C．应先放上单缝和双缝，再调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心D．测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为13．英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象．图为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为像屏．现有四种刻有不同狭缝的遮光屏，实验时正确的选择是()A．N应选用遮光屏1B．N应选用遮光屏3C．O应选用遮光屏2D．O应选用遮光屏414．在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法是（）A．改用波长较长的光（如红光）作入射光 B．增大双缝到屏的距离C．减小双缝间距 D．增大双缝间距15．关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，正确的说法是（）A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B．观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数二、填空题16．在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节________和________的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离Δx=________，双缝到毛玻璃屏的距离L用________测量，用公式________可以测出单色光的波长．17．光的干涉实验最早是英国物理学家______在1801年成功完成的，杨氏实验有力地证明了光是一种______。18．如图所示是用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器材研究光的干涉现象的装置．实验中用激光照射双缝，其目的是产生________相同的两束光；为了增大光屏上干涉条纹的间距，只调节双缝间隙Δs，其它条件不变，应使Δs________（填“增大”或“减小”）；如果将红光换为紫光，其它条件不变，光屏上干涉条纹的间距将________（填“增大”或“减小”）．19．在“双缝干涉测量光的波长”实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距△y1与绿光的干涉条纹间距△y2相比，△y1________△y2（填“＞”、“=”或“＜”）。若双缝之间的距离为0.3mm，双缝与屏幕的距离为1.00m，某红光的干涉实验中测得第l条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，。则该红光波长为_________m三、综合题20．(1)在双缝干涉实验中,要减小相邻两条明条纹间的距离,正确的做法是______

A．改用频率较大的光

B．改用在真空中波长较大的光

C．减小双缝到屏之间的距离

D．改用在同一介质中传播速度较小的光

E.增强入射光强度(2)如图所示,实线是某时刻的波形图像,虚线是0.25s后的波形图.

①若波向左传播,求它传播的可能距离;

②若波向右传播,求它的最大周期;

③若波速是68m/s,判断波的传播方向.21．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，为单色光源，为一平面镜。发出的光直接照在光屏上，同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离的表达式。22．某同学在“用双缝干涉测激光的波长”实验中；如图甲所示，若将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图乙图样的平行且等宽的明暗相间的条纹，为测量该激光的波长，测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），光屏到双缝距离为L，现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a，求该激光的波长。参考答案：1．C【详解】亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。故选C。2．B【详解】试题分析：通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有：Δx＝，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故选项C、D错误；选项B正确；与光源到单缝的距离无关，故选项A错误．3．D【详解】A．双缝干涉条纹等间距、等宽度、等亮度，故A错误；B．根据双缝干涉条纹的间距公式知不同色光，波长不同，则条纹间距不同，故B错误；C．根据双缝干涉条纹的间距公式知对于同种色光，光屏离双缝距离L越远明条纹的间距越大，故C错误；D．根据可知红光波长长，则条纹间距大，故D正确。故选D。4．D【详解】干涉条纹的明纹和暗纹宽度是相等的，A错误；条纹间距与波长成正比，所以用红光做实验比用紫光做实验时，得到的明条纹或暗条纹间的间距大，B错误；用白光做此实验，屏上出现彩色干涉条纹，C错误，D正确．5．C【详解】AB．若想减少从目镜中观察到的条纹个数，则需要使条纹的宽度增大，根据相邻亮条纹间的距离公式可知改变单缝与双缝间的距离不能改变条纹的宽度。故AB错误；CD．同理，将屏向远离双缝的方向移动，可使L变大，达到增大条纹宽度的目的。故C正确；D错误。故选C。6．C【详解】A．②是滤光片，③是单缝，④是双缝，则选项A错误；B．由图样可知a光波长大于b光的波长，选项B错误；C．a在水中的折射率较小，在水中的传播速度较大，选项C正确；D．a的频率小于b光的频率，则a光不能发生光电效应时，b光可能发生光电效应，选项D错误。故选C。7．B【详解】试题分析：将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变．故A错误．将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变长，根据知，干涉条纹间距变宽．故B正确．将屏移近双缝，L变小，根据知，干涉条纹间距变窄．故C错误．换一个两缝之间距离较大的双缝，d变大，根据知，干涉条纹间距变窄．故D错误，故选B．8．C【详解】AB．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，光源与光屏之间应依次放置滤光片、单缝、双缝，故AB错误；CD．干涉条纹间距公式为实验中，若仅将绿色滤光片改为红色滤光片，即λ增大，则屏上的干涉条纹间距将变宽；若仅将双缝与屏幕之间距离增大，即l增大，屏上的干涉条纹间距将变宽，故C正确，D错误。故选C。9．B【详解】把该装置放在另一种透明介质里，则光的波长变短，则根据可知，条纹间距变小，则介质中毛玻璃上显示的条纹数目多。故选B。10．A【详解】AB．因为相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距其中d为双缝间的距离，l为双缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻两亮条纹或暗条纹之间的距离相等，故A正确，B错误；C．由公式可知l减小，屏上条纹间距减小，故C错误；D．因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D错误。故选A。11．B【详解】A、B、单缝的作用是获得相位保持不变的相干光源，双缝的作用是为了获得频率相同的两个光源，故A错误，B正确；C、光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹，光屏上距两缝的路程差等于半波长的偶数倍处出现明条纹，故C错误；D、两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便；故D错误.故选B.12．B【详解】A．③、④分别是单缝、双缝，故A错误；B．根据可知，将双缝的距离减小，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大，故B正确；C．应先调节光源高度使光沿轴线，再放上单缝和双缝，故C错误；D．条亮纹，则有个间隔，故两条亮条纹间距为故D错误。故选B。13．AC【详解】单缝衍射条纹宽度是中央亮纹最宽，双缝干涉的图线是明暗相间的条纹，条纹间距等宽，是双缝干涉．因此要先通过单缝后照到双缝上，形成相干光源，则N应选用遮光屏1，O应选用遮光屏2；故AC正确，BD错误；故选AC．14．ABC【详解】由可得当l变大，λ变长，d变小时，可使Δx增大，使条纹变疏。故选项ABC正确，D错误。故选ABC。15．ACD【详解】A．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行，选项A正确；B．观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中，由于紫光的波长最短，则紫色在最内侧，选项B错误；C．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，因红光的波长比绿光大，根据可知，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大，选项C正确；D．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数，选项D正确。故选ACD。16．

光源

滤光片

毫米刻度尺

【详解】在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节光源和滤光片的中心均位于遮光筒的中心轴线上；并使单缝和双缝竖直并且互相平行。当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时（如图所示），将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3…条明纹，最终与明纹n中心对齐，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹间距离a，则两条相邻明条纹间的距离刻度尺量得双缝到屏的距离L，然后由计算出发生干涉的光波波长。17．

托马斯·杨

波【详解】略18．

频率

减小

减小【详解】实验中用激光通过双缝，双缝的作用是形成频率相同的相干光源；由条纹间距干涉知，为了增大光屏上干涉条纹的间距，应使得双缝间距离缩小；如果仅将红光激光器换为黄光激光器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹