2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练6：用双缝干涉测量光的波长

2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练6：用双缝干涉测量光的波长 1．实验原理 如图1所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条亮（暗）条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ. 图1 两条相邻亮（暗）条纹间的距离Δx用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成．如图2所示． 图2 2．实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 3．实验步骤 （1）观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3所示． 图3 ②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． ③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏． ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm. ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． （2）测定单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． 图4 ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图4所示，记下手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距Δx＝. ③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）． ④重复测量、计算，求出波长的平均值． 4．注意事项 （1）调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮． （2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上． （3）调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离． （4）不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差． （5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层． 1．数据处理 （1）条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝. （2）根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝Δx，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离． （3）测量时需测量多组数据，求λ的平均值． 2．误差分析 （1）双缝到光屏的距离l的测量存在误差． （2）测条纹间距Δx带来的误差： ①干涉条纹没有调整到最清晰的程度． ②误认为Δx为亮条纹的宽度． ③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心． ④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清. 【基础巩固】 某实验小组利用如图所示装置测量某种单色光的波长。 【实验原理】 （1）单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，若相邻两条亮（暗）条纹间距为Δx、双缝间距为d、双缝到屏的距离为l，则单色光波长λ满足λ＝　　。 【实验步骤】 （2）实验时，先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。 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可　　（填选项前字母）。 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 （4）关于实验操作，下列说法错误的是　　（填选项前字母）。 A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B.测量某条亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C.为了减少测量误差，可测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两亮条纹间距Δx＝ 【数据处理】 （5）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx'，则单色光的波长λ＝　　。 （6）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm，则所测单色光的波长为　　nm（结果保留3位有效数字）。 【误差分析】　 （7）下列实验操作可能使波长的测量结果偏大的是　　（填选项前字母）。 A.双缝间距d的测量值偏小 B.相邻亮条纹间距Δx的测量值偏大 C.双缝到屏之间的距离l的测量值偏大 【能力提升】 1.利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，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。 正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出。 （1）分划板在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距Δx＝　　mm。 （2）该单色光的波长λ＝　　m。 2.在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则： ①a、b分别是( ) A．单缝和双缝        B．双缝和单缝        C．单缝和单缝        D．双缝和双缝 ②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是 。（用x、d、L表示） 3.某实验小组使用如图甲所示的装置测量某激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.36 mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示。 （1）由刻度尺读出A、B两亮纹中心间的距离x＝　　mm。 （2）通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离L＝3.6 m，已知＝（Δx为相邻两亮条纹间的距离），则该激光的波长λ＝　　 m。（结果保留3位有效数字） （3）如果在同样装置和参数下用绿色激光重新实验（绿光波长在505～566 nm之间），相邻亮纹中心间距会　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 4.洛埃德（H.Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S'。 （1）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，　　相当于另一个“缝”； （2）实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是　　（选填“亮条纹”或“暗条纹”）； （3）实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝　　m（结果保留3位有效数字）。 5.在完成“用双缝干涉实验测量光的波长”实验时， （1）实验中需测定的相邻条纹间距x指图中的    （2）实验中，目镜中心刻度线对齐第n条条纹中心和第（n+10）条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图1和图2所示，图1中游标卡尺的读数为 mm。已知双缝间距d=0.4mm，双缝到屏的距离L=1.0m，所测单色光的波长为 nm，    6.如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。然后，接通电源使光源正常工作。    （1）已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺游标尺为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、B条纹间的距离。则经滤光片射向双缝的色光的波长 （用题目中所给字母写出表达式），利用上述测量结果，经计算可得波长 m（保留两位有效数字）。    （2）另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好，若他对实验装置进行了调整后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，则该调整可能是 A．仅增加光源与滤光片间的距离 B．仅增加单缝与双缝间的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 7.图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中: ①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是 。(单选） A．旋转测量头      B．增大单缝与双缝间的距离      C．调节拨杆使单缝与双缝平行 ②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是 (单选） A．减小单缝与光源间的距离      B．减小单缝与双缝间的距离 C．增大透镜与单缝间的距离      D．增大双缝与测量头间的距离 8.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。回答下列问题： （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）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ= ； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。 9.如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： （1）观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是　　。 A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 （2）要增大观察到的条纹间距，正确的做法是　　。 A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 10.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1.2 m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。图乙读数为　　mm。已知两缝间的间距为0.3 mm，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　 　（填选项前字母）。 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0.2 mm的双缝 11.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏。从仪器注明规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。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，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙（a）所示，此时图丙（b）中游标尺上读数x2＝　　 mm。 （2）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx＝　　 mm；这种色光的波长λ＝　　 nm。 12.某校实验小组利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为　　（选填“A”或“B”）。 （2）下列说法正确的是　　（填选项前字母）。 A.若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽 B.若仅将单缝向双缝移动一小段距离，则相邻干涉条纹间距变宽 C.若去掉滤光片，则干涉现象消失 （3）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离d＝2 mm，双缝与屏之间的距离l＝0.80 m，通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645 mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，观察第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为　　mm，由此求得红光的波长为　　m（计算结果保留3位有效数字）。 13.在“用双缝干涉测光的波长”实验中。 （1）在观察白光的干涉图样时，现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、单缝E等光学元件，如图甲所示将白光光源C放在光具座最右端，依次放置其他光学元件，由右至左，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、　　、　　、　　、A。 （2）一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　　（填选项前字母）。 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 （3）实验中，用测量头得到某次条纹读数为x＝1.310 mm，则此测量数据是选用了测量头　　（选填“丙”或“丁”）测量得到的。 14.实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示，其中光源发出单色光。 （1）为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为　 　。 （2）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，此时手轮上的示数为2.320 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为　 　mm，求得相邻亮纹的间距Δx。已知双缝间距d＝2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离L＝1.000 m，求得所测单色光的波长为　　m（结果均保留2位有效数字）。 （3）图丙为上述实验原理示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来O点处的干涉条纹　　（选填“向上移动”“向下移动”或“仍在O点”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高考尖子生培养系列物理实验专项训练6：用双缝干涉测量光的波长 1．实验原理 如图1所示，光源发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条亮（暗）条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ. 图1 两条相邻亮（暗）条纹间的距离Δx用测量头测出．测量头由分划板、目镜、手轮等构成．如图2所示． 图2 2．实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺． 3．实验步骤 （1）观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3所示． 图3 ②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． ③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏． ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm. ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． （2）测定单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． 图4 ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图4所示，记下手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹，测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距Δx＝. ③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）． ④重复测量、计算，求出波长的平均值． 4．注意事项 （1）调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮． （2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上． （3）调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离． （4）不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差． （5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层． 1．数据处理 （1）条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条纹中央时读数为an，则Δx＝. （2）根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ得λ＝Δx，其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的距离． （3）测量时需测量多组数据，求λ的平均值． 2．误差分析 （1）双缝到光屏的距离l的测量存在误差． （2）测条纹间距Δx带来的误差： ①干涉条纹没有调整到最清晰的程度． ②误认为Δx为亮条纹的宽度． ③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心． ④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清. 【基础巩固】 某实验小组利用如图所示装置测量某种单色光的波长。 【实验原理】 （1）单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，若相邻两条亮（暗）条纹间距为Δx、双缝间距为d、双缝到屏的距离为l，则单色光波长λ满足λ＝　　。 【实验步骤】 （2）实验时，先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。 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可　　（填选项前字母）。 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 （4）关于实验操作，下列说法错误的是　　（填选项前字母）。 A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B.测量某条亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 C.为了减少测量误差，可测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两亮条纹间距Δx＝ 【数据处理】 （5）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx'，则单色光的波长λ＝　　。 （6）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm，则所测单色光的波长为　　nm（结果保留3位有效数字）。 【误差分析】　 （7）下列实验操作可能使波长的测量结果偏大的是　　（填选项前字母）。 A.双缝间距d的测量值偏小 B.相邻亮条纹间距Δx的测量值偏大 C.双缝到屏之间的距离l的测量值偏大 【答案】：（1）Δx （3）B（4）A（5）（6）630 （7）B 【解析】：（1）根据条纹间距公式Δx＝λ可得λ＝Δx。 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx＝λ可知，可以减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B正确，A、C、D错误。 （4）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，应先调节器件的高度，使光束能沿遮光筒轴线把屏照亮，再安装单缝和双缝，故选项A错误，符合题意；根据实验操作可知选项B、C正确，不符合题意。 （5）由题意可知＝λ，所以λ＝。 （6）将已知条件代入（5）中解得λ'＝630 nm。 （7）由λ＝可得，若双缝间距d的测量值偏小，波长的测量结果将偏小，A错误；若相邻亮条纹间距Δx偏大，波长的测量结果将偏大，B正确；若双缝到屏之间的距离l的测量值偏大，波长的测量结果将偏小，C错误。 【能力提升】 1.利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，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。 正确操作后，该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出。 （1）分划板在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距Δx＝　　mm。 （2）该单色光的波长λ＝　　m。 【答案】：（1）0.75 （2）6×10－7 【解析】：（1）10分度游标卡尺的精确度为0.1 mm，由题图可知xA＝11 mm＋1×0.1 mm＝11.1 mm，xB＝15 mm＋6×0.1 mm＝15.6 mm，则相邻两条纹间距为Δx＝＝ mm＝0.75 mm。 （2） 根据Δx＝λ可得该单色光的波长为λ＝＝ m＝6×10－7 m。 2.在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则： ①a、b分别是( ) A．单缝和双缝        B．双缝和单缝        C．单缝和单缝        D．双缝和双缝 ②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是 。（用x、d、L表示） 【答案】： A 【解析】：①由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故a、b分别单缝和双缝。故选A。 ②第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距为根据可得光的波长是 3.某实验小组使用如图甲所示的装置测量某激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.36 mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示。 （1）由刻度尺读出A、B两亮纹中心间的距离x＝　　mm。 （2）通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离L＝3.6 m，已知＝（Δx为相邻两亮条纹间的距离），则该激光的波长λ＝　　 m。（结果保留3位有效数字） （3）如果在同样装置和参数下用绿色激光重新实验（绿光波长在505～566 nm之间），相邻亮纹中心间距会　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】：（1）65.0　（2）6.50×10－7　（3）变小　 【解析】：（1）刻度尺的最小刻度值为1 mm，由刻度尺读出A、B两亮纹的位置为xA＝25.0 mm，xB＝90.0 mm　 则A、B两亮纹中心间的距离x＝xB－xA＝65.0 mm。　 （2）相邻两亮条纹间的距离Δx＝＝ mm＝6.50 mm由＝，可得该激光的波长 λ＝Δx＝×6.50×10－3 m＝6.50×10－7 m。 （3）绿光波长在505～566 nm之间，如果用绿色激光重新实验，由于绿色激光的波长比原来激光的波长小，由＝可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小。 4.洛埃德（H.Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S'。 （1）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，　　相当于另一个“缝”； （2）实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是　　（选填“亮条纹”或“暗条纹”）； （3）实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝　　m（结果保留3位有效数字）。 【答案】：（1）S经平面镜成的像S'（或S'）（2）暗条纹（3）6.33×10－7 【解析】：（1）根据题图可知，如果S被视为其中的一个缝，S经平面镜成的像S'相当于另一个“缝”。 （2）根据题意可知，把光屏移动到和平面镜接触，入射角接近90°，光线经过平面镜反射后将会有半波损失，因此接触点P处是暗条纹。 （3）每两条相邻亮条纹中心间距为Δx＝ m≈2.53×10－3 m。根据公式Δx＝ λ得λ＝ Δx 代入数据解得λ≈6.33×10－7 m。 5.在完成“用双缝干涉实验测量光的波长”实验时， （1）实验中需测定的相邻条纹间距x指图中的    （2）实验中，目镜中心刻度线对齐第n条条纹中心和第（n+10）条条纹中心时，游标卡尺的示数分别如图1和图2所示，图1中游标卡尺的读数为 mm。已知双缝间距d=0.4mm，双缝到屏的距离L=1.0m，所测单色光的波长为 nm，    【答案】： C 【解析】（1）实验需测量的是相邻条纹间距指的是相邻亮条纹中心间的距离。故选C。 （2）图1中游标卡尺的读数为图2中游标卡尺的读数为根据公式可知 6.如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离。然后，接通电源使光源正常工作。    （1）已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺游标尺为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、B条纹间的距离。则经滤光片射向双缝的色光的波长 （用题目中所给字母写出表达式），利用上述测量结果，经计算可得波长 m（保留两位有效数字）。    （2）另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好，若他对实验装置进行了调整后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，则该调整可能是 A．仅增加光源与滤光片间的距离 B．仅增加单缝与双缝间的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 【答案】： D 【解析】：（1）图丙中游标卡尺的最小分度值为0.05mm，主尺示数为0，游标尺的第7刻度线与主尺刻度线对齐，则示数为A、B条纹间的距离为5倍相邻亮（暗）条纹间的距离，故根据相邻亮（暗）条纹间的间距公式有解得代入数据可得（2）该同学对实验装置调节后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知相邻条纹间的宽度减小，由公式可知，该调节可能是更换波长更短的光做实验，即将红色滤光片换成绿色滤光片，其他调节都达不到该实验效果。故选D。 7.图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中: ①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是 。(单选） A．旋转测量头      B．增大单缝与双缝间的距离      C．调节拨杆使单缝与双缝平行 ②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是 (单选） A．减小单缝与光源间的距离      B．减小单缝与双缝间的距离 C．增大透镜与单缝间的距离      D．增大双缝与测量头间的距离 【答案】： C D 【解析】：①若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。故选C。 ②根据，可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d；故选D。 8.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。回答下列问题： （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）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ= ； （3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。 【答案】： B 630 【解析】：（1）相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确； （2）由，得 （3）所测单色光的波长 9.如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： （1）观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是　　。 A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 （2）要增大观察到的条纹间距，正确的做法是　　。 A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 【答案】：（1）C （2） D 【解析】：（1）若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行，故选C。 （2）根据Δx＝λ可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d，故选D。 10.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1.2 m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。图乙读数为　　mm。已知两缝间的间距为0.3 mm，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　 　（填选项前字母）。 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0.2 mm的双缝 【答案】：（1）8.650 7.0×10－7 （2）BD 【解析】：（1）题图乙读数为x2＝8.5 mm＋15.0×0.01 mm＝8.650 mm 题图甲读数为x1＝0.0＋25.0×0.01 mm＝0.250 mm则Δx＝根据Δx＝λ代入数据可得λ＝＝7.0×10－7 m。（2）根据上述公式可知，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。故选B、D。 11.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏。从仪器注明规格可知，像屏与双缝屏间的距离L＝700 mm。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，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙（a）所示，此时图丙（b）中游标尺上读数x2＝　　 mm。 （2）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx＝　　 mm；这种色光的波长λ＝　　 nm。 【答案】：（1）15.02 （2）2.31 660 【解析】：（1）题图丙（b）中，游标卡尺的主尺读数为15 mm，游标读数为1×0.02 mm＝0.02 mm，所以最终读数为x2＝15.02 mm； （2）两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx＝＝ mm＝2.31 mm，根据公式Δx＝λ，得λ＝＝ m＝6.6×10－7 m＝660 nm。 12.某校实验小组利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为　　（选填“A”或“B”）。 （2）下列说法正确的是　　（填选项前字母）。 A.若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽 B.若仅将单缝向双缝移动一小段距离，则相邻干涉条纹间距变宽 C.若去掉滤光片，则干涉现象消失 （3）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离d＝2 mm，双缝与屏之间的距离l＝0.80 m，通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645 mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，观察第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为　　mm，由此求得红光的波长为　　m（计算结果保留3位有效数字）。 【答案】：（1）A（2）A（3）4.943（4.942～4.944）6.50×10－7 【解析】：（1）双缝干涉条纹是明暗相间的等间距条纹，故选A。（2）相邻两亮条纹间距Δx＝λ，蓝光的波长小于红光的波长，若将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽，A正确；条纹间距与单缝和双缝间的距离无关，B错误；如果光源发出的光不是单色光，去掉滤光片，仍能发生干涉现象，则是复色光的干涉，C错误。（3）读数为4.5 mm＋44.3×0.01 mm＝4.943 mm，可知，条纹间距Δx＝＝0.260 mm，由Δx＝λ，得λ＝，代入数据得λ＝6.50×10－7 m。 13.在“用双缝干涉测光的波长”实验中。 （1）在观察白光的干涉图样时，现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、单缝E等光学元件，如图甲所示将白光光源C放在光具座最右端，依次放置其他光学元件，由右至左，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、　　、　　、　　、A。 （2）一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　　（填选项前字母）。 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 （3）实验中，用测量头得到某次条纹读数为x＝1.310 mm，则此测量数据是选用了测量头　　（选填“丙”或“丁”）测量得到的。 【答案】：（1）D E B（2）D（3）丁 【解析】：（1）在观察白光的干涉图样时光源发出的光依次通过透镜、单缝、双缝到达毛玻璃屏，因此由右至左，各光学元件排列顺序应为白色光源C、透镜D、单缝E、双缝B、毛玻璃屏A，故为C、D、E、B、A。（2）当干涉条纹与分划板竖线未对齐时，若要使两者对齐，可通过旋转测量头调节，故选D。（3）根据螺旋测微器读数精确到0.01 mm，用测量头得到某次条纹读数为x＝1.310 mm，因此此读数应该是使用的螺旋测微器，故选丁。 14.实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示，其中光源发出单色光。 （1）为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为　 　。 （2）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，此时手轮上的示数为2.320 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为　 　mm，求得相邻亮纹的间距Δx。已知双缝间距d＝2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离L＝1.000 m，求得所测单色光的波长为　　m（结果均保留2位有效数字）。 （3）图丙为上述实验原理示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来O点处的干涉条纹　　（选填“向上移动”“向下移动”或“仍在O点”）。 【答案】：（1）透镜 （2）15.920 6.8×10－7 （3）向上移动 【解析】：（1）需要将灯泡的发出的光变为点光源，因此为保证实验顺利进行，A处应安装的光学仪器为透镜。（2）题图乙读数为15.5 mm＋42.0×0.01 mm＝15.920 mm，相邻亮条纹间距Δx＝＝3.400 mm，由公式Δx＝λ可得λ＝＝6.8×10－7 m。（3）若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，光程差为零的亮纹应出现在O点上方，所以可以观察到原来O点处的干涉条纹向上移动。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$