课时作业(27) 实验：用双缝干涉测量光的波长（配套练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课时作业(二十七) 实验:用双缝干涉测量光的波长 答案精解Ps (建议用时:40分钟) [基础题组练 (1)如果A图样是红光通过双缝产生的,那么换用 紫光得到的图样用 1.(多选)下列关干双缝干涉实验的说法中正确的是 图样表示最合适 ( (2)如果将产生B图样的双缝距离变小,那么得到 __ 的图样用 A.单缝的作用是获得一个线光源 图样表示最合适. B.双缝的作用是获得两个振动情况相反的相干 (3)如果将产生A图样的双缝到屏的距离变小,那 光源 么得到的图样用 阁样表示最合适 C.频率相同、相位差恒定的两列单色光能够产生干 (4)如果将A图样的装置从空气移人水中,那么得 涉现象 到的干涉图样用 图样表示最合适 D.照射单缝的单色光的频率越高,光屏上出现的条 4.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长,实验 纹宽度越宽 时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目 2.(多选)利用如图所示的实验装置研究双缝干涉现 镜中可以观察到干涉条纹,回答下列问题; 象并测量光的波长,下列说法正确的是 滤光片 双缝 ( 转轮 III 测量头 遮光筒 A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学 双缝 可采取的措施是 B.将滤光片由紫色换成红色,干涉条纹间距变宽 A.将单缝向双缝靠近 C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距 B.将屏向靠近双缝的方向移动 变宽 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.测量过程中误将5个条纹间距数成6个,波长涩 D.使用间距更小的双络 量值偏大 (2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为/.测 3.如图所示,A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图 得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为 样,回答下列问题 72/ 1274742 Ar.则单色光的波长三 A B (3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm.测 D□T 777474 C D 得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第 .165. 条暗条纹之间的距离为7.56mm.则所测单色光的 6. 如图甲所示是利用双缝于涉测量某单色光波长的 波长为 nm(结果保留三位有效数字) 实验装置,测得双缝屏到毛玻璃屏的距离/为0.2m、 [能力提升 双缝间的距离/为0.4mm,图乙是通过该仪器的 5.在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一 观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2 起,在涂有墨汗的玻璃片上划出不同间隙的双缝 3.4、5...是亮条纹的编号,图丙、图工是利用该仪器 按图所示的方法,让激光束通过自制的双缝 测光的波长时观察到的情景,图丙是测第1号亮条 纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为 □ 用 山制双筵 mm;图工是测第4号亮条纹的位置,此 时观测装置上于分尺的读数为 mm.根据 上面测出的数据可知,相邻两条亮条纹间的距离 △一 mm,计算波长的数学表达式a一 (1D保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双 ,被测光的波长为 缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距 nm. (选填“越大”或“越小”). (2)保持双缝的间隙不变,光屏到双缝的距离越大 遮光问 屏上明暗相间的条纹间距 (选填“越大”或 测装置 “越小”). 光H座 lf (3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条 亮条纹 件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝光做实验 在屏上明暗相间的条纹间距比用红光做实验时 (选填“大”或“小”). 12345..... 暗条纹 (4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹,试运 乙 用波动理论对亮条纹的形成予以解释: 1T7 .166.(2②)知国乙所示，设与光轴相距警的光线在球面B点发生 形状没有要求，选项A,B错误：当薄膜厚度均匀时，不会出 现干涉条纹，但能发生干涉现象，如果是复色光照射，这时某 折射时的入射角和折射角分别为i1和门· 些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光因干涉而加强， 减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜 的颜色是振动加强的光的颜色，但没有形成干涉条纹，选项 C错误：由薄膜干涉中相干光的来源可知，干涉的区域应在 入射光一侧，选项D正确. 9.C解析看到的明暗条纹由从膜前后表面分别反射形成的 两列相干波发生干涉形成的，肥皂膜中的液体由于重力作用 导致从上至下的薄膜厚度不同，反射回来的两列波的同步性 不同，明条纹是相干加强形成的，暗条纹是相干减弱形成的， 由折错定律有品会， 选项C正确 10.A解析根据形成明条纹的条件可知，相邻明条纹对应的 设折射光线与光轴的交点为C,在△OBC中，由正弦定理 有，mC_sm(180°-h) 路程差等于入射光的波长，抽去一张纸片，样板的倾角变 R C 小，要使相邻明条纹对应的路程差仍等于入射光的波长，则 样板上条纹间的距离将会增大，即千涉条纹将变疏，选项A 由几何关系有，∠C=n-i1,sini=3, 1 正确 联立上述各式及题给条件解得 1山.D解析A和B之间形成一个厚度均匀的空气膜，则光在 0C=322+BR≈2.74R. 空气膜的前表面（即B的下表面）和后表面（即A的上表 面)反射出的两列光波产生干涉，形成千涉条纹，选项A,B 昏系1)号R(2)2.74R 错误：当温度为时最亮，说明形成亮条纹，然后亮度逐渐 减弱至最暗，当温度升到丝时，亮度再一次回到最亮，又一 次形成亮条纹，由干涉的原理知，温度为1和时，光程差 课时作业（二十六） 均为波长的整数倍，由于材料A具有热膨胀特性，所以温度 1.BD解析用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈 为红时比时高度增加，使光程差减小一个波长，则A的 现彩色条纹，选项A错误，D正确：用红光作为光源，屏上将 高度增加分，选项D正确.C错误。 呈现相间的红色条纹与暗条纹（即黑条纹），选项B正确：红 光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，选项C错误。 2.A解析各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的千涉 12.图霸双缝千涉条线间距△=治，红光波长长，所以红光 的双缝千涉条纹间距大，即△>△2， 条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹，选 项A正确， 相邻亮条纹间距△r=10.5mm=2.1mm=2.1X103m, 5 3.D解析在光屏P点出现第3条暗条纹，说明S1、S:到P点 距高之差为号，而=子，所以n-=号X=舒选项D 根据△一台A可得d-及-030mm 答率>0.300 正确。 13.解析1)条纹间距△x=76×10 m=1.9×101m 4.D解扬单色光的双缝干涉图样中条纹间距相等，选项D 正确 因4x= 5.A解福同一双缝干涉装置中，条纹间距与光的波长成正 d 比，在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏离中央 亮条纹最远的是红光，选项A正确，B错误：双缝干涉现象 则=号4 中，相年两亮条纹和相邻两暗条纹是等间距的，选项C错误； 代入数据，解得单色光的波长1=4.75×101m. 红光的波长比紫光的波长长，所以换成紫光后，相邻两亮条 2国=号-头-克， 纹间距将变窄，选项D错误。 则该光在增透膜中的波长 6.B解扬=6X10m=3 家4×10m=之：在P点，对橙光有4 x=A=4.75×10 1.3 -tm≈3.65×10-7m. 以e对紫光有△=以e=n·号=3n·受.周为橙光在 增透膜的厚度至少为 P1点与P点形成相邻的亮条纹，所以n=1,紫光在P1点形 d=X=365×10 -m≈9.13×108m 成暗条纹：在P点，因为△=0，所以紫光在P点形成亮条 答案(1)4.75×101m(2)3.65×107m9.13×108m 纹.选项B正确. 7.B解析由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光 课时作业（二十七） 波和遇时通过的路程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄 1.AC解析双缝千涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源， 膜的厚度，因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚 双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，选项A 的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水平线上，故同一条干 正确，B错误：频率相同、相位差恒定的两列光可以发生千涉 涉条纹必然是水平的，由此可知，选项B正确. 8.D解析当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两面 现象，选项C正确：由=入∫可得入=气，频率越高，波长越 反射回来的光波的光程差满足振动加强的条件，就会出现明 短，光屏上出现的条纹宽度越窄，选项D错误. 条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹.要形成明暗相 2.AB解析滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作 间的条纹，只有在薄膜厚度不均匀时才会出现，但对薄膜的 用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其 ·215· 排列顺序合理，选项A正确：将滤光片由紫色换成红色，波 将缝调宽，则现象应与上述的描述相反，选项A正确，B,C、D 长入变长，根据双缝干涉条纹的间距公式△x=子入知，条纹 错误 3.B解析双缝干涉条纹是等间距的条纹，单缝衍射条纹是中 间距△增大，选项B正确：将单缝向双缝移动一小段距离 间最宽、两边越来趣窄的条纹，因此1、3是干涉条纹，2、4是 后，由△虹=入可知，△x与此距离无关，故千涉条纹间距不 衍射条纹：干涉条纹中，光的波长越长，条纹越宽，因此1是 红光，3是蓝光，同一单缝衍射条纹，波长越长，条纹越宽，因 变，选项C错误：测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导 此2是紫光，4是黄光. 致△r变小，则波长测量值偏小，选项D错误 4.B解析题图甲中，条纹等间距为单色光的双缝干涉图样， 3匠团)光源由红光换成紫光时，以支小，根据公式△x一宁入 题图乙中，条纹不等间距为单色光的单缝衍射图样，题图两 可知，相应△x也变小，选项C正确。 为单色光通过小圆孔的衍射图样，题图丁为单色光通过小圃 盘的衍射图样，选项A错误：题图甲中，根据千涉条纹间距 (2)双缝距离d减小时，△x变大，选项D正确」 (3)双缝到屏的距离【变小，得到的图样的△工变小，选项C 公式△r一子入知条钱间距越大，该色光的波长越长，选项B 正确， 正确：题图乙中单缝越宽，衍射现象越不明显，中央亮纹越 (4)将装置从空气移入水中时，波长入变小，△x也变小，选项 窄，选项C错误：题图丙中國孔尺寸越大，图样现象越不明 C正确. 显，选项D错误 答累(1)C(2)D(3)C(4)C 5.B解析太阳光是自然光，光在垂直于光的传播方向的平面 4.解析(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条 内，光的振动沿任意方向，且各个方向上的光振动强度相同， 纹间距，由公式△一子8可知，需要减小双建到屏的距高 所以旋转偏振片只能改变光振动的方向，不能改变光的 强度 或增大双缝间的距离d,选项B正确，A,C、D错误. 6.BD解析通过一块偏振片去观察电灯，烛焰时，透射光的强 （2)由题意可知，气台，解得箭 弱不随偏振片的旋转而变化，因为灯光、烛光都是自然光，沿 (3)将已知条件代入公式解得A=630nm. 各个方向振动的光的强度相同，因此当偏振片旋转时，透射 出来的光的振动方向虽然改变了，但光的强弱没有改变：月 累(1)B(2)·△ (n-1)1 (3)630 球和黑板反射的光已经是偏振光，它通过偏振片透射过来的 光线和强弱都会随偏振片的旋转发生周期性的变化，选项 5服团a)根据△r=子A知，d越小，4虹慧大. B、D正确，A、C错误 (2)l越大，△x越大 7,C解析在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜，是利用了 (③)红光的波长长，蓝无的波长短，根据4r=宁入知，用蓝光 激光的亮度高、能量强的特点，选项C正确， 8.A解析激光的平行度好，容易会聚成一个很小的光点，让 照射时的条纹间距比红光小， 激光照射到VCD机、CD机、DVD机或计算机的光盘上，传 (4)同一色光透过双缝的光形成相千光源，在光屏相遇，有的 感器把光盘反射的光转化为电信号进行处理，还原出声音或 区城光振动加强，有的区域光振动减弱，光振动加强的区域 图像，选项A正确 呈现亮条纹，光振动减弱的区战呈现暗条纹， 9.AC解析将入射光由可见光换成X射线，即波长入变小，则 答案(1)越大(2)越大(3)小(4)见解析 衍射条纹间距变窄，同理，当波长入变大时，衍射条纹间距变 6.解析题图丙是测第1号亮条纹的位置，此时千分尺的读数为 宽，选项A,C正确：使单缝宽度变小，即d变小，测衍射条纹 0.5mm+0.01×1.0mm=0.510mm: 间距变宽，选项B错误：增大单缝到屏的距离，即（变大，则 题图丁是测第4号亮条纹的位置， 衍射条纹问距变宽，选项D错误. 此时千分尺的读数为1mm+0.01×48.5mm=1.485mm: 10.BD解杨根据光发生明显衍射现象的条件知，发生沙尘暴 相邻两条亮条纹间的距离 4x=L485-0.510 时，只有波长较长的一部分光能到达地面，据入=知，到 mm=0.325mm: 达地面的光是频率较低的一部分光，选项BD正确。 根据双缝千涉条铁的间距公式△=宁，得=△， 1山.D解析如果每辆汽车的前灯玻璃和司机座位前面的玻璃 都改为偏振玻璃，并使它们的透振方向都跟水平方向成 代入数据得1=0325X101×0,4X10 45°，就可以解决这个问题，这时，从对面车灯射来的偏振 0.2 m=6.5×107m= 光，由于振动方向跟司机座位前玻璃上的透振方向垂直，所 650nm. 以不会射进司机眼里：而从自己车灯射出去的偏振光，由于 答累0.5101.4850.325A650 振动方向跟自己窗玻璃上的透振方向相同，所以司机仍能 看济自己车灯照亮的路面和物体. 课时作业（二十八） 12.BC解析由于激光站与火箭相距较远，为了减少能量损 失，必须要求激光具有很好的平行度，同时利用激光的高能 1,AB解析衍射条纹是光在秩缝间隙后相互叠加干涉的结 量特点 果，选项A正确：双缝千涉中光源通过每一个单一狭缝时有 13.AD解析由于是激光束越过细丝，也就是道过障碍物，所 衍射现象，选项B正确：只有当缝隙的间距（或障碍物的尺 以这是利用光的衍射现象，选项A正确，B错误：当细丝较 寸)接近波长或者小于波长时才会发生明显的衍射现象，选 细时，细丝的直径比较接近激光的波长，衍射现象会较明 项C错误：光通过缝隙的时候，缝隙从大到小依次会出现影 显，条纹宽度会更宽一些，选项C错误，D正确. 子、像以及衍射条纹，光学原理依次为光的直线传播、小孔成 14.解析激光的亮度高，可以在很小的空间和很短的时间内集 像和衍射，固此不矛盾，选项D错误， 中很大的能量，可以用于切割、焊接以及在坚硬材料上打 2.A解析由单缝衍射实验的调整与观察可知，狭缝宽度越 孔等 小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽，条纹间距也越大，若是 答案见解析 ·216·