假期必刷17 实验：用双缝干涉实验测量光的波长-【快乐假期必刷题】2025年高二物理暑假作业必刷题

　假期必刷１７　实验:用双缝干涉实验测量光的波长　　　　　　　　 １．原理:Δx＝ldλ． ２．相 邻 亮 条 纹 间 距 用 测 量 头 测 得,Δx＝ xn－x１ n－１ ． １．如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图, 现要利用这套装置来测量某种单色光的 波长． (１)图甲装置示意图中有三个光学元件的名称 空缺,关于它们的说法正确的是　　　　． A．①是双缝,②是单缝,③是滤光片 B．①是单缝,②是滤光片,③是双缝 C．①是滤光片,②是单缝,③是双缝 (２)用２０分度的游标卡尺测量双缝间距如 图乙所示,双缝间距d＝　　　　 mm． (３)图丙为实验得到的干涉条纹,用测量头 测出了第１条和第６条亮纹中心间的距离 为Δx,已知双缝到光屏的距离为l,则所测 单色光波长的计算式为λ＝　　　　(用题 中所给的字母表示)． ２．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)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图, 其中干涉图样是　　　　(填“甲”或“乙”)． (２)将下表中的光学元件放在图丙所示的光 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,从左至右,表示各光学元件 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􀆰５０mm, 双缝到光屏的距离l＝０􀆰５０m,在光屏上得 到的干涉图样如图(a)所示,分划板中心刻 线在图中A 位置时游标卡尺如图(b)所示, 则其示数为　　　　 mm;在B 位置时游标 卡尺如图(c)所示．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(此空保留２位有效数字)． ３．(２０２５􀅰安徽蚌埠二中高二期中)图甲为“用 双缝干涉测量光的波长”的实验装置． 甲 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ３３ (１)光具座上放置的光学元件依次为:①凸 透镜、②单缝、③　　　、④遮光筒、⑤光屏、 ⑥目镜．对于某种单色光,为增大相邻亮条 纹(暗条纹)间的距离,可　　　(选填“增 大”或“减小”)双缝到光屏的距离． (２)在实验中,某同学观察到如图乙所示的 图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉 条纹不平行,若直接测量,将会使测量结果 出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干 涉条纹与分划板中心刻线平行,下面操作可 行的有　　　． A．其他不动,测量头旋转一定角度 B．其他不动,双缝旋转一定角度 C．其他不动,单缝旋转一定角度 (３)若实验中在光屏上得到的干涉图样如图 丙所示,分划板中心刻线在图中A、B 位置 时,游标卡尺的读数分别为x１、x２(x２＞x１)． 已知双缝间的距离为d,双缝到光屏的距离 为l,则 该 单 色 光 波 长 的 表 达 式 为 λ＝ 　　　　． ４．(创新实验)小沈同学进行“用双缝干涉测波 长”的实验, (１)其中部分器材如下: A．白炽灯　　　B．凸透镜 C．单缝片　　　D．滤光片 E．测量头　　　F．双缝片 将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光 源起合理的顺序是(填字母): A、B、　　　　、　　　　、F、E． (２)某次观察时,透过测量头观察到了绿光 的干涉条纹,但条纹的亮度很低,为了便于 测量,下列方法能够使条纹亮度增加的是 　　　　． A．增加光源的功率 B．将毛玻璃换成透明玻璃 C．换一个面积更大的凸透镜 D．调节测量头的位置 (３)下列图示中条纹间 距 表 示 正 确 的 是 　　　　． (４)如图所示是小沈同学改为参考课本上 “用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验, 图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到 的干涉图线．比较甲、乙两图线可判断,第一 次实验中　　　　． A．单缝与双缝的间距一定较大 B．光强度较小 C．光源到双缝的距离较大 D．双缝到光传感器的距离可能较小 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ４３ ３．解析:(１)根据实验的原理,连接P１、P２ 表示入射光线,连接 P３、P４ 表示出射光线,连接两光线与玻璃砖的交点即为折射 光线．实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的 一侧插上两枚大头针P１ 和P２,然后在玻璃砖另一侧观察, 调整视线使P１ 的像被P２ 的像挡住,接着在眼睛所在一侧 相继又插上两枚大头针P３、P４,使P３ 挡住P１、P２ 的像,使 P４ 挡住P３ 和P１、P２ 的像,故 D正确． (２)无法透过玻璃砖看到另一侧的两枚大头针重叠在一起,可 能是沿两枚大头针的光线没能射入玻璃砖,也可能是沿两枚大 头针的光线在进入玻璃砖之后直接从 MP 或NQ侧面射出了, 因为全反射需要光线从光密介质进入光疏介质,所以光线不可 能在玻璃砖aa′界面发生全反射,故 A、B正确,C错误． (３)如图,①第一位学生的结果中,光线的入射角和折射角测 量准确,所以折射率n的值不变． ②第二位学生的结果中,光线的入射角测量准确,折射角测 量偏大,所以折射率n的值偏小． ③第三位学生的结果中,光线的入射角和折射角测量准确, 所以折射率n的值不变． (４)①甲同学的图中P１、P２ 连线与玻璃砖的交点和P３、P４ 连线与玻璃砖的交点的连线与玻璃面垂直,所以肯定是把针 插错了．乙同学的图中P１、P２、P３、P４ 的连线在同一直线上, 所以肯定是把针插错了． ②丁同学P１、P２ 之间的距离和P３、P４ 之间的距离较大,误 差较小,所以测量结果准确度最高． 答案:(１)D　(２)AB　(３)①不变　②偏小　③不变　(４)① 甲、乙　②丁 素养培优 ４．解析:(１)(２)连接P３、P４ 与弧面CD 交 于一点,此交点即为光线从玻璃砖中射 出的位置,P１、P２ 的 连 线 与 弧 面 AB 的 交点即为光线进入玻璃砖的位置,连接 两交点即可作出玻璃砖中的光路,标出入射角i,折射角r, 如图所示; (３)由折射定律可得n＝sinisinr ; (４)为了保证能在弧面CD 上有出射光线,实验过程中,光线 在弧面AB 上的入射角应适当小一些,才不会使光线在CD 面上发生全反射; (５)图像的斜率k＝sinisinr＝n ,由题图乙可知斜率为１􀆰５,即该 玻璃的折射率为１􀆰５． 答案:(１)见解析图　(２)见解析图　(３)sinisinr (４)小一些　(５)１􀆰５ 假期必刷１７ 素养训练 １．解析:(１)为获取单色线光源,光源后面要有滤光片、单缝、双 缝,则①是滤光片,②是单缝,③是双缝,故选 C． (２)游标卡尺读数为d＝０􀆰２cm＋１×０􀆰０５mm＝２mm＋ ０􀆰０５mm＝２􀆰０５mm． (３)相邻两亮条纹间距为Δx５ ,由干涉条纹间距与波长间的关 系可知Δx ５ ＝ l dλ 得λ＝dΔx５l 答案:(１)C　(２)２􀆰０５　(３)dΔx５l ２．解析:(１)题图甲中的条纹间距和亮度相同,是干涉图样,题 图乙中的条纹中央亮纹最宽,是衍射图样; (２)光源发出的白光,各种频率都有,加上透红光的滤光片后 通过的只有红光了,变成单色光,加上单缝和双缝后,就得到 两列频率相同、步调一致的相干光,最后放置光屏,干涉条纹 呈现在光屏上,所以顺序为EDBA; (３)由题图(b)可知,游标卡尺是２０分度的卡尺,其精确度为 ０􀆰０５mm,由游标卡尺可读出,主尺读数为１１１mm,可动部 分第三个刻度与主尺对齐,所以A 位置的示数为１１１mm＋ ３×０􀆰０５mm＝１１１􀆰１５mm B 位置的示数为１１５􀆰４５mm,所以题图(a)中A、B 之间的距 离为x＝(１１５􀆰４５－１１１􀆰１５)mm＝４．３０mm 则相邻亮条纹的间距为 Δx＝４．３０７ mm 根据公式可得波长为λ＝dlΔx＝ ０．５０×１０－３ ０．５０ × ４．３０ ７ ×１０ －３ m＝ ６􀆰１×１０－７ m 答案:(１)甲　(２)EDBA　(３)１１１􀆰１５　６􀆰１×１０－７ ３．解析:(１)光具座上放置的光学元件依次为:①凸透镜、②单 缝、③双缝、④遮光筒、⑤光屏、⑥目镜． 根据双缝干涉条纹间距公式 Δx＝Ldλ ,若增大相邻亮条纹 (暗条纹)间的距离,可增大双缝到光屏的距离． (２)分划板中心线与干涉条纹不平行,故应调节测量头使干 涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,可采取的措施为其 他不动,将测量头旋转一定角度．故选 A． (３)干涉图样条纹间距为 Δx＝x２－x１６ ,根据双缝干涉条纹 间距公式 Δx＝ldλ ,单色光波长的表达式为λ＝ (x２－x１)d ６l 答案:(１)双缝　增大　 (２)A　(３) (x２－x１)d ６l 素养培优 ４．解析:(１)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的 位置可知,从左向右依次为:白色光源、凸透镜、滤光片、单 缝、双缝、测量头．将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自 光源起合理的顺序是:A、B、D、C、F、E; (２)为了便于测量,要使条纹亮度增加,即使得单位时间内的 光子数目增多． 当增加光源的功率,导致单位时间内的光子数目增多,故 A 正确;将毛玻璃换成透明玻璃,不会看到亮条纹,故 B错误; 将凸透镜换成一个面积更大的凸透镜,则光的强度的增强, 导致亮度增加,故 C正确;调节测量头的位置,亮度不变,故 D错误． (３)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的 和,为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离,故 C正确． (４)由题图可知,第一次得到的条纹间距较小,根据Δx＝ldλ 可 知:单缝与双缝的间距对条纹间距无影响,选项 A 错误;光 强度对条纹间距无影响,选项 B错误;光源到双缝的距离对 条纹间距无影响,选项 C错误;双缝到光传感器的距离l较 小,则条纹间距较小,选项 D正确． 答案:(１)D　C　(２)AC　(３)C　(４)D 假期必刷１８ 素养训练 １．C　[根据安培定则可知,三个通电铁环 在圆心O 处产生的磁感应强度方向如图 所示,根据勾股定理求出合磁感应强度 为B合 ＝ B２＋(２B)２＝ ３B,故 C正确, A、B、D错误．] ２．D　[设a、b两棒的长度分别为La 和Lb, c的直径为d．由于导体棒都与匀强磁场垂直,则a、b二棒所 受安培力的大小分别为Fa＝IlaB,Fb＝IlbB＝IdB;c棒所受 安培力与长度为d 的直导体棒所受安培力的大小相等,则 Fc＝IdB,因为la＞d,则Fa＞Fb＝Fc,D正确．] ３．C　[根据右手螺旋定则可知导线框所在磁场方向向里,由 于I１＞I２,可知左侧的磁场强度大,同一竖直方向上的磁场 强度相等,故导线框水平方向导线所受的安培力相互抵消, 根据左手定则结合F＝BIL 可知左半边竖直方向的导线所 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ８１１