5.2 科学测量：用双缝干涉测量光的波长 同步测试-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

第２节　科学测量：用双缝干涉测量光的波长　同步测试 一．实验题： 1．如图所示为双缝干涉实验装置示意图，其中双缝位于图中的(　　) A．甲处 B．乙处 C．丙处 D．丁处 2．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，下列说法正确的是(　　) A．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B．仅将单缝向双缝靠近，则条纹间距增大 C．实验中将6个条纹间距误数成7个，测得的波长值偏大 D．将绿光变成红光，则条纹间距变大 3．如图所示，A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样，回答下面问题： (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________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________图样表示最合适． (3)如果将产生A图样的双缝到屏的距离变小，那么得到的图样用________图样表示最合适． (4)如果将A图样的装置从空气移入水中，那么得到的干涉图样用________图样表示最合适． 4．某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时(如图甲中的A)，测量头上的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时(如图丙中的B)，测量头上的示数如图丁所示．已知双缝间距d＝0.5 mm，双缝到屏的距离l＝1 m，则： (1)图乙中游标卡尺的示数为________ cm. (2)图丁中游标卡尺的示数为________ cm. (3)所测光波的波长为________ m(保留两位有效数字)． 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．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)． 6．在用双缝干涉测量光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题： (1)(a)、(b)两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________． (2)将下表中的光学元件放在图(c)所示的光具座上，组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长． 元件代号 A B C D E 元件名称 光屏 双缝 白光光源 单缝 透红光的滤光片 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，其他光学元件的排列顺序应为________．(填写元件代号) (3)已知该装置中双缝间距d＝0.50 mm，双缝到光屏的距离l＝0.50 m，在光屏上得到的干涉图样如图(d)所示，分划板在图中A位置时手轮如图(e)所示，则其示数xA＝________ mm；在B位置时手轮如图(f)所示，则相邻两条亮条纹间距Δx＝________ mm. (4)由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________ m. (5)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)． 7．洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，单色光从单缝S射出，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个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________ m(结果保留3位有效数字)； (3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离________． A．将平面镜稍向上移动一些 B．将平面镜稍向右移动一些 C．将光屏稍向右移动一些 D．将光源由红色光改为绿色光 (4)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，称为“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”). 8.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图甲)，并选用缝间距为d的双缝屏．从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L.接通电源使光源正常工作，发出白光． (1)组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则________； A．可观察到水平方向的干涉条纹 B．可观察到竖直方向的干涉条纹 C．看不到干涉现象 (2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中________； A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 (3)若实验中在像屏上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中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝________.分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为________ mm； (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Δx时，测量值________实际值．(选填“大于”“小于”或“等于”) 参考答案： 1.答案　C解析　双缝应紧挨着遮光筒，且位于遮光筒的前方，即题图中的丙处，故C正确，A、B、D错误． 2.答案　D解析　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，故A错误；由公式Δx＝λ，仅将单缝向双缝靠近，则条纹间距不变，故B错误；由λ＝可知实验中将6个条纹间距误数成7个，则测得的波长值偏小，故C错误；红光的波长比绿光的波长长，则条纹间距变大，故D正确． 3.答案　(1)C　(2)D　(3)C　(4)C 解析　(1)光源由红光换成紫光时，λ变小，根据公式Δx＝λ可知，Δx也变小，故选C； (2)双缝距离d减小时，Δx变大，故选D； (3)双缝到屏的距离l变小，Δx变小，故选C； (4)将装置从空气移入水中时，波长λ减小，Δx也减小，故选C. 4.答案　(1)1.250　(2)1.775　(3)6.6×10－7 5.答案　(1)B　(2)　(3)630 解析　(1)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，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误． (2)由题意可知，＝λ，解得λ＝. (3)将已知条件代入公式解得λ＝630 nm. 6.答案　(1)(a)　(2)EDBA　(3)111.15　0.60(4)6.0×10－7　(5)变小 7.答案　(1)S′　(2)6.33×10－7　(3)AC　(4)暗条纹 解析　(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，S′相当于另一个“缝”． (2)第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则相邻亮条纹间距为 Δx＝ m≈2.53×10－3 m 等效双缝间距的距离为d＝2h＝0.30 mm＝3.0×10－4 m 根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ 则有λ＝＝ m≈6.33×10－7 m (3)根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，增大D，减小d，增大波长λ，能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离，所以A、C正确，B、D错误． (4)如果把光屏移动到和平面镜接触，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”，故直接射到光屏上的光和经平面镜反射的光相位差为π，所以接触点P处是暗条纹． 8.答案　(1)B　(2)C　(3)　31.10　(4)大于 解析　(1)将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，在毛玻璃屏上可观察到竖直方向的干涉条纹，故B正确，A、C错误． (2)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C正确，A、B错误． (3)条纹间距为Δx＝＝L 解得单色光波长为λ＝ 游标卡尺读数为31 mm＋2×0.05 mm＝31.10 mm (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，条纹间距测量值将偏大． 学科网（北京）股份有限公司 $$