4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长（知识解读）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第一册）

4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长（知识解读）（原卷版） •知识点 实验：用双缝干涉测量光的波长 •作业 巩固训练 知识点 实验：用双缝干涉测量光的波长 1、实验目的 （1）了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 （2）观察白光及单色光的双缝干涉图样。 （3）测定单色光的波长。 2、实验原理：如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ。若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。 3、实验器材：双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头；另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 4、实验步骤 （1）将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 （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轴线到达光屏。 （4）安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。 （5）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 5、数据处理 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 （2）使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，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心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。 （4）重复测量、计算，求出波长的平均值。 6、误差分析 （1）光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大。 （2）在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”。 （3）多次测量求平均值。 7、注意事项 （1）双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 （2）滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 （3）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm。 （4）测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心。 【典例1-1】某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长，该同学通过测量头的目镜观察到如图乙所示的图像，下列说法中正确的是（　　） A．凸透镜的作用是获得平行光 B．旋转测量头，可使分划板竖线与条纹平行 C．左右拨动拨杆，调节单缝可使条纹与分划板竖线平行 D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 【典例1-2】（多选）如图甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示．他改变的实验条件可能是（　　） A．增大双缝到光屏之间的距离 B．增大双缝之间的距离 C．将绿光换为红光 D．减小光源到单缝的距离 【典例1-3】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用如图所示装置测量红光的波长： (1)图中标示的器材“A”应为 。 (2)下列操作正确的是______。 A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整 D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合 (3)下列图示中条纹间距表示正确的是______ A． B． C． D． 【典例1-4】图（a）是用双缝干涉测量光的波长的实验装置。 (1)测量过程中，下列说法正确的是______。 A．换用间距更大的双缝，相邻两亮条纹中心的距离增大 B．把绿色滤光片换成红色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离减小 C．把屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离增大 (2)在某次测量中，测量头如图（b）所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为 mm；转动手轮，使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹的中心，由螺旋测微器再读出一读数。 (3)若实验测得第1条亮条纹到第5条亮条纹中心间的距离，已知双缝间距，双缝到屏的距离，则对应的光波波长 m（本格计算结果保留3位有效数字）。 【变式1-1】关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，错误的说法是（　　） 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 【变式1-2】（多选）利用如图所示的装置测量光的波长时，若双缝间距为d，屏与双缝间距为l。当插上红色滤光片后，从目镜中观测到第1个亮条纹与第n个亮条纹的间距为Δx，则（　　） A．换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将减少 B．将屏向双缝移动，可增加目镜中观察到的亮条纹个数 C．取下红色滤光片，目镜上不会观察到干涉条纹 D．红光的波长为 【变式1-3】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，如图甲所示。 (1)以下说法正确的是______。 A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行 B．换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多 C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少 D．若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹 (2)某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。 (3)如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长 。（用d、l、x表示） (4)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，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值 （选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。 【变式1-4】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： (1)用图1所示装置测量，双缝竖直放置，观察到竖直条纹不清晰，可进行的操作是___________。 A．调节凸透镜使光聚焦到单缝 B．调节双缝与屏的距离 C．调节单缝与双缝的距离 D．调节单缝与双缝平行 (2)实验中使分划板中心刻线与其中一条亮条纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮条纹，此时手轮上示数如图2所示。同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第11条亮纹中心对齐，此时手轮上示数如图3所示，则示数为 mm，求出相邻两个亮条纹的距离 mm。若双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，则所测单色光波长的表达式为 （结果用字母表示）。 一、单选题 1．如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是（　　） A．增大③和④之间的距离 B．增大④和⑤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 2．杨氏双缝干涉实验，除给定条件外其它不变，下列说法正确的是（　　） A．两缝间距越小条纹间距越小 B．光屏离双缝越远条纹间距越大 C．七色光中，用紫光做实验时条纹间距最大 D．用白光做双缝干涉实验得到的是黑白相间的条纹 3．如图甲，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法中正确的是（    ） A．换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变小 B．若用红光替换绿光实验，观察到的条纹个数会增加 C．若实验中将条纹数量多数一条，则波长测量值将偏小 D．若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，需旋转双缝进行调整 二、多选题 4．某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是（　　） A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B．透镜的作用是使光更集中 C．单缝的作用是获得线光源 D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目内越多 5．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，经调节后在目镜中观察到如图甲的单色光干涉条纹，下面能使条纹间距变小的是（　　）    A．减小光源到单缝的距离 B．增大双缝之间的距离 C．增大双缝到光屏之间的距离 D．将红色滤光片改为绿色滤光片 三、实验题 6．如图（a）所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置。 (1)、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)已知双缝间距为d，转动手轮，分划板的中心刻线与第m条亮条纹的中心对齐，记下手轮上的读数如图（b）所示为，再转动手轮，分划板中心刻线与第n条（）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图（c）所示为 mm，则被测光的波长表达式为 （用m，n，d，，，，或其中的部分表示） 7．如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，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)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示）， ，在B位置时游标卡尺的读数；该单色光的波长 ； (2)实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小 （选填“系统误差”或“偶然误差”）； (3)在该实验中，如果分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，装置各数据不变，在双缝后的屏幕上观察到的红光条纹个数比绿光条纹个数 （选填“多”或“少”）。 8．实验小组的成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示。 (1)光具座放置的光学元件有光源、透镜、遮光筒和其他元件，其中、、、d各元件的名称依次是______（填选项前的字母）。 A．单缝、滤光片、双缝、光屏 B．滤光片、单缝、双缝、光屏 C．单缝、双缝、滤光片、光屏 D．滤光片、双缝、单缝、光屏 (2)已知单缝到双缝之间的距离是，双缝到屏的距离为，双缝之间的距离为，在屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为，在位置时读数如图丙所示为 ，则该光的波长为 （计算结果保留3位有效数字）。 (3)若在另一组同学的实验操作中，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则此情形下波长的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 (4)为减小误差，本实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有______。（多选） A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量 9．小章同学利用如图甲所示的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．使用间距更大的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，实验中得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，手轮上的读数分别为、，则入射的单色光波长的计算表达式为 （用、、d、L表示）； (3)在第（2）问的测量中，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.00m，分划板刻线在A位置时手轮上的读数为1.470mm，在B位置时手轮上的示数如图丙所示，则读数为 mm，所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。 10．(1) “测量玻璃的折射率”的实验中。某同学在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P3和P4时，应使 （选填选项前的字母）。 A．P3只挡住P1　　B．P4只挡住P2 C．P3把P1、P2都挡住　　D．P4把P1、P2、P3都挡住 另一位同学作玻璃砖的下侧界面时向外稍许偏离，以aa′、bb′为界面画光路图，其它操作均正确，如图乙所示。该同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (2)双缝干涉实验如图所示，如果增加双缝到光屏的距离， （填“能”或“不能”）增大条纹间的距离。若双缝间距为d、光屏到双缝的距离为L，则必须 （填“足够大”“足够小”或“约等于1”）。若用一束红光和一束绿光分别照射双缝中的一条缝隙，则光屏上 （填“能”或“不能”）出现干涉条纹。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长（知识解读）（解析版） •知识点 实验：用双缝干涉测量光的波长 •作业 巩固训练 知识点 实验：用双缝干涉测量光的波长 1、实验目的 （1）了解光波产生稳定的干涉现象的条件。 （2）观察白光及单色光的双缝干涉图样。 （3）测定单色光的波长。 2、实验原理：如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝λ。若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。 3、实验器材：双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头；另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 4、实验步骤 （1）将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。 （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轴线到达光屏。 （4）安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。 （5）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 5、数据处理 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。 （2）使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，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心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)。 （4）重复测量、计算，求出波长的平均值。 6、误差分析 （1）光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大。 （2）在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”。 （3）多次测量求平均值。 7、注意事项 （1）双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 （2）滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 （3）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm。 （4）测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心。 【典例1-1】某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长，该同学通过测量头的目镜观察到如图乙所示的图像，下列说法中正确的是（　　） A．凸透镜的作用是获得平行光 B．旋转测量头，可使分划板竖线与条纹平行 C．左右拨动拨杆，调节单缝可使条纹与分划板竖线平行 D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数 【答案】B 【详解】A．凸透镜的作用是使光汇聚到一点，故A错误； BC．当分划板的中心刻线与亮条纹不平行时，应该转动测量头，将图中分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行。左右拨动拨杆，调节单缝无法使条纹与分划板竖线平行，故B正确，C错误； D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应该减小条纹间距，由 应该将屏向靠近双缝的方向移动从而减小l，或者增大双缝间距d，故D错误。 故选B。 【典例1-2】（多选）如图甲所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在屏上观察到如图乙所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图丙所示．他改变的实验条件可能是（　　） A．增大双缝到光屏之间的距离 B．增大双缝之间的距离 C．将绿光换为红光 D．减小光源到单缝的距离 【答案】AC 【详解】根据乙图和丙图可知条纹宽度变大，根据条纹间距公式 可知条纹间距变大，可能是改用了波长较长的光，也有可能是增大了双缝到光屏的距离L，也有可能减小了双缝间的距离d，但是条纹间距与光源到单缝的距离无关；红光的波长大于绿光。 故选AC。 【典例1-3】在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用如图所示装置测量红光的波长： (1)图中标示的器材“A”应为 。 (2)下列操作正确的是______。 A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整 D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合 (3)下列图示中条纹间距表示正确的是______ A． B． C． D． 【答案】(1)红光滤光片（或滤光片） (2)ABC (3)C 【详解】（1）题图中标示的器材“A”应为红光滤光片。 （2）A．根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知，安装器材的过程中，先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再安装单缝、双缝以及测量头，故A正确； B．若要小灯泡正常发光，则接通电源前把输出电压调到小灯泡的额定电压，故B正确； C．观察到条纹比较模糊，可能是单缝与双缝不平行，可以调节拨杆进行调整，故C正确； D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线应与该亮纹的中心重合，故D错误。 故选ABC。 （3）干涉条纹的宽度是指相邻的明条纹（或暗条纹）的中心之间的距离，可知，第三个选择项符合要求。 故选C。 【典例1-4】图（a）是用双缝干涉测量光的波长的实验装置。 (1)测量过程中，下列说法正确的是______。 A．换用间距更大的双缝，相邻两亮条纹中心的距离增大 B．把绿色滤光片换成红色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离减小 C．把屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离增大 (2)在某次测量中，测量头如图（b）所示，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数为 mm；转动手轮，使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹的中心，由螺旋测微器再读出一读数。 (3)若实验测得第1条亮条纹到第5条亮条纹中心间的距离，已知双缝间距，双缝到屏的距离，则对应的光波波长 m（本格计算结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)C (2)1.130 (3) 【详解】（1）A．根据 可知，换用间距更大的双缝，相邻两亮条纹中心的距离减小，故A错误； B．把绿色滤光片换成红色滤光片，波长变大，结合上述可知，相邻两亮条纹中心的距离增大，故B错误； C．把屏向远离双缝的方向移动，双缝到光屏的间距增大，结合上述可知，相邻两亮条纹中心的距离增大，故C正确。 故选C。 （2）根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 （3）根据 则有 解得 【变式1-1】关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验，错误的说法是（　　） 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 【答案】B 【详解】A．实验时应调节各器件共轴，且单缝和双缝的缝应该相互平行，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于涉条纹，彩色条纹的排列，从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，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，红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大，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，D正确。 故选B。 【变式1-2】（多选）利用如图所示的装置测量光的波长时，若双缝间距为d，屏与双缝间距为l。当插上红色滤光片后，从目镜中观测到第1个亮条纹与第n个亮条纹的间距为Δx，则（　　） A．换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将减少 B．将屏向双缝移动，可增加目镜中观察到的亮条纹个数 C．取下红色滤光片，目镜上不会观察到干涉条纹 D．红光的波长为 【答案】AB 【详解】A．换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，故目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故A正确； B．将屏向双缝移动，则双缝到屏的距离l减小，可知相邻条纹间距变小，可增加目镜中观察到的亮条纹个数，故B正确； C．取下红色滤光片，目镜上不会观察到红光的干涉条纹，但是可以看到不同颜色的彩色干涉条纹，故C错误； D．根据条纹间距关系式，有 解得 故D错误。 故选AB。 【变式1-3】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，如图甲所示。 (1)以下说法正确的是______。 A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行 B．换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多 C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少 D．若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹 (2)某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。 (3)如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长 。（用d、l、x表示） (4)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，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值 （选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。 【答案】(1)A (2)0.820 (3) (4)小于 【详解】（1）A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行，故A正确； B．换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，故目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故B错误； C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长较小，根据 可知条纹间距减小，则屏上的条纹数会变多，故C错误； D．若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹，故D错误。 故选A。 （2）由图可知螺旋测微器示数为 （3）测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则相邻暗条纹间距 根据 可知，单色光的波长 （4）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，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹间距测量值将偏大，即真实值小于测量值。 【变式1-4】在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： (1)用图1所示装置测量，双缝竖直放置，观察到竖直条纹不清晰，可进行的操作是___________。 A．调节凸透镜使光聚焦到单缝 B．调节双缝与屏的距离 C．调节单缝与双缝的距离 D．调节单缝与双缝平行 (2)实验中使分划板中心刻线与其中一条亮条纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮条纹，此时手轮上示数如图2所示。同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第11条亮纹中心对齐，此时手轮上示数如图3所示，则示数为 mm，求出相邻两个亮条纹的距离 mm。若双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，则所测单色光波长的表达式为 （结果用字母表示）。 【答案】(1)AD (2) 13.451 1.1450 【详解】（1）A．凸透镜的作用是将平行的单色光聚焦于一点，以产生相干光源，观察到竖直条纹不清晰，可调节凸透镜使光聚焦到单缝，故A正确； B．调节双缝与屏的距离，可以改变条纹间距，对条纹是否清晰无影响，故B错误； C．调节单缝与双缝的距离对条纹是否清晰无影响，故C错误； D．在用双缝干涉实验装置观察双缝干涉条纹时，观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，使之更容易发生清晰的双缝干涉现象，从而使条纹变得清晰，故D正确； 故选AD。 （2）[1]图3所示螺旋测微器读数为 [2]图2所示螺旋测微器读数为 相邻两个亮条纹的距离 [3]根据条纹间距公式可得 一、单选题 1．如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是（　　） A．增大③和④之间的距离 B．增大④和⑤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 【答案】B 【详解】相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 其中l为双缝到光屏的距离，d为双缝间距，λ为光的波长，若要增大条纹中心间距，增大l或λ，或减小d，故B正确，ACD错误。 故选B。 2．杨氏双缝干涉实验，除给定条件外其它不变，下列说法正确的是（　　） A．两缝间距越小条纹间距越小 B．光屏离双缝越远条纹间距越大 C．七色光中，用紫光做实验时条纹间距最大 D．用白光做双缝干涉实验得到的是黑白相间的条纹 【答案】B 【详解】A．由双缝干涉的条纹间距公式△x=λ知条纹间距与波长成正比，与双缝间距d成反比；由公式可知，两缝间距d越小，条纹间距越大，A错误； B．光屏离双缝越远短，则条纹间距越大，B正确； C．七色光中紫光波长最短，故条纹间距最小，C错误； D．白光含有七种波长的光，发生干涉后条纹间距不同，故得到彩色条纹，D错误。 故选B。 3．如图甲，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法中正确的是（    ） A．换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变小 B．若用红光替换绿光实验，观察到的条纹个数会增加 C．若实验中将条纹数量多数一条，则波长测量值将偏小 D．若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，需旋转双缝进行调整 【答案】C 【详解】A．根据可知，换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变大，选项A错误； B．根据可知，若用红光替换绿光实验，红光波长较长，则条纹间距变大，则观察到的条纹个数会减小，选项B错误； C．若实验中将条纹数量多数一条，则条纹间距偏小，则波长测量值将偏小，选项C正确； D．若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，若要使两者对齐，则需要旋转测量头进行调整，选项D错误。 故选C。 二、多选题 4．某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是（　　） A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B．透镜的作用是使光更集中 C．单缝的作用是获得线光源 D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目内越多 【答案】BC 【详解】A．进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误； B．透镜的作用是使光更集中，故B正确； C．单缝的作用是获得线光源，故C正确； D．根据条纹间距公式可知双缝间距越小，相邻亮条纹的间距较大，测量头中观察到的条纹数目内越少，故D错误。 故选BC。 5．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，经调节后在目镜中观察到如图甲的单色光干涉条纹，下面能使条纹间距变小的是（　　）    A．减小光源到单缝的距离 B．增大双缝之间的距离 C．增大双缝到光屏之间的距离 D．将红色滤光片改为绿色滤光片 【答案】BD 【详解】A．根据双缝干涉的条纹间距公式，可知减小光源到单缝的距离，条纹间距不变，故A错误； B．根据双缝干涉的条纹间距公式，可知增大双缝之间的距离，能使条纹间距变小，故B正确； C．根据双缝干涉的条纹间距公式，可知增大双缝到光屏之间的距离，条纹间距变大，故C错误； D．根据双缝干涉的条纹间距公式，可知将红色滤光片改为绿色滤光片，波长变短，故条纹间距变小，故D正确。 故选BD。 三、实验题 6．如图（a）所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置。 (1)、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)已知双缝间距为d，转动手轮，分划板的中心刻线与第m条亮条纹的中心对齐，记下手轮上的读数如图（b）所示为，再转动手轮，分划板中心刻线与第n条（）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图（c）所示为 mm，则被测光的波长表达式为 （用m，n，d，，，，或其中的部分表示） 【答案】(1)A (2) 【详解】（1）根据“用双缝干涉实验测量光的波长”实验器材摆顺序可知，M是滤光片，让白光变为单色光，N是单缝，目的是获得线光源，P是双缝，目的是获得两个相干光。 故选A。 （2）[1][2]根据图可知，该游标卡尺进度为0.05mm，故读数为 根据双缝干涉条纹间距公式有 其中 ， 代入整理得 7．如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，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)某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示）， ，在B位置时游标卡尺的读数；该单色光的波长 ； (2)实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小 （选填“系统误差”或“偶然误差”）； (3)在该实验中，如果分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，装置各数据不变，在双缝后的屏幕上观察到的红光条纹个数比绿光条纹个数 （选填“多”或“少”）。 【答案】(1) 11.5 500 (2)偶然误差 (3)少 【详解】（1）[1] 游标卡尺的读数为 [2] 根据 解得 （2）取平均值是为了减小偶然误差； （3）根据可知，红光条纹间距大，条纹个数少。 8．实验小组的成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示。 (1)光具座放置的光学元件有光源、透镜、遮光筒和其他元件，其中、、、d各元件的名称依次是______（填选项前的字母）。 A．单缝、滤光片、双缝、光屏 B．滤光片、单缝、双缝、光屏 C．单缝、双缝、滤光片、光屏 D．滤光片、双缝、单缝、光屏 (2)已知单缝到双缝之间的距离是，双缝到屏的距离为，双缝之间的距离为，在屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为，在位置时读数如图丙所示为 ，则该光的波长为 （计算结果保留3位有效数字）。 (3)若在另一组同学的实验操作中，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则此情形下波长的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 (4)为减小误差，本实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有______。（多选） A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量 【答案】(1)B (2) 14.536（14.533~14.538） 665 (3)大于 (4)AD 【详解】（1）根据实验原理可知，、、、d各元件的名称依次是滤光片、单缝、双缝、光屏. 故选B。 （2）[1]根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 [2]A、间距 其间有6个条纹间隔，相邻两条纹间距 根据 解得所测光的波长 （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，实际值 其中为条纹值与分划板中心竖直刻线间的夹角，故可知测量值大于实际值，根据 可知波长的测量值大于其实际值。 （4）A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量，采用的放大测量取平均值的方法，故A正确； B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用等效替代的方法，故B错误； C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求平均值的方法，故C错误； D．“用油腊法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量，属于放大测量取平均值的方法，故D正确。 故选AD。 9．小章同学利用如图甲所示的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．使用间距更大的双缝 (2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，实验中得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，手轮上的读数分别为、，则入射的单色光波长的计算表达式为 （用、、d、L表示）； (3)在第（2）问的测量中，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.00m，分划板刻线在A位置时手轮上的读数为1.470mm，在B位置时手轮上的示数如图丙所示，则读数为 mm，所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)BD (2) (3) 13.870/13.871/13.872 620 【详解】（1）相邻亮条纹的间距 要增加观察到的条纹个数，即减小，需增大d或减小L，因此应将屏靠近双缝，或使用间距更大的双缝。 故选BD。 （2）根据图乙，相邻亮条纹的间距 由 得 （3）[1][2]B位置时手轮上的示数 所测单色光的波长 10．(1) “测量玻璃的折射率”的实验中。某同学在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P3和P4时，应使 （选填选项前的字母）。 A．P3只挡住P1　　B．P4只挡住P2 C．P3把P1、P2都挡住　　D．P4把P1、P2、P3都挡住 另一位同学作玻璃砖的下侧界面时向外稍许偏离，以aa′、bb′为界面画光路图，其它操作均正确，如图乙所示。该同学测得的折射率与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (2)双缝干涉实验如图所示，如果增加双缝到光屏的距离， （填“能”或“不能”）增大条纹间的距离。若双缝间距为d、光屏到双缝的距离为L，则必须 （填“足够大”“足够小”或“约等于1”）。若用一束红光和一束绿光分别照射双缝中的一条缝隙，则光屏上 （填“能”或“不能”）出现干涉条纹。 【答案】(1) CD 偏小 (2) 能 足够小 不能 【详解】（1）[1]大头针理论上都应在同一光路上，所以P3把P1、P2都挡住，P4把P1、P2、P3都挡住。 故选CD。 [2]如图所示 红线表示实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，由 可知该同学测得的折射率与真实值相比偏小。 （2）[1]根据 可知如果增加双缝到光屏的距离，能增大条纹间的距离。 [2]由上式，可得 其中，波长的数量级为，条纹间距的数量级为，可知的数量级为，若双缝间距为d、光屏到双缝的距离为L，则必须足够小。 [3]红光与绿光的频率不同，二者不是相干光，若用一束红光和一束绿光分别照射双缝中的一条缝隙，则光屏上不能出现干涉条纹。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$