5.2 科学测量：用双缝干涉测光的波长 分层练习 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

5.2 科学测量：用双缝干涉测光的波长 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 ( 基础巩固 1 ) 1.在杨氏双缝干涉实验装置中，用红光做实验，在屏上呈现明暗相间、间隔距离相等的红色干涉条纹.若将其中一条缝挡住，另一条缝仍然可以通过红光，缝很窄。那么在屏上将看到( ) A.形状与原来一样的明暗相间、间距相等的红色条纹 B.形状与原来相似的明暗相间、间距相等的红色条纹，只是间距变窄了 C.形状与原来不同的明暗相间、间距不等的红色条纹 D.没有条纹，只是一片红光 2.在光的双缝干涉现象中，下列描述正确的是( ) A.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光 B.用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较短的紫光 C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的 D.在双缝干涉现象中，把入射光由红光换成紫光，相邻两亮条纹的间距将变宽 3.如图所示是双缝干涉的实验装置，使用波长为600nm的橙色光照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P的上方的处出现第一条亮纹中心，现换用波长为400nm的紫色光照射单缝S，则( ) A.P和处都为亮条纹 B.P和处都为暗条纹 C.P处是亮条纹，处是暗条纹 D.P处是暗条纹，处是亮条纹 ( 拔高提升 2 ) 4.如图所示，A代表单缝；B代表双缝，A、B间距为，双缝间距为，双缝到毛玻璃屏的距离为l，规范操作后，通过目镜能观察到干涉图样，下列说法正确的是( ) A.若仅移动单缝，使单缝与双缝之间距增大，观察到的条纹间距将变大 B.若仅把红色滤光片换成蓝色滤光片，观察到的条纹间距变小 C.若仅改用间距更大的双缝，观察到的条纹间距变大 D.若测得n条亮条纹中心距离为x，则单色光波长的表达式为 5.现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。（选填“垂直”或“平行”）； （2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，游标尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如下图所示，则读数为______mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长______nm。（保留3位有效数字）； 6.在“用双缝干涉测光的波长”实验中： （1）下列说法正确的是________。 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.测量某条干涉条纹位置时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐 C.为减小测量误差，测出n条亮条纹间的距离a，再求出相邻两条亮条纹的距离 （2）测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________mm。 （3）测得相邻两条亮条纹间的距离，且已知双缝间距d为，双缝到毛玻璃屏的距离l为0.800m，由计算式________，求得所测光的波长为________m。 7.在“用双缝干涉测光波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），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，图中a为_______缝，b为_______缝。（均选填“双”或“单”） （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2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中位置时，游标卡尺的读数分别为（），则入射的单色光波长的计算表达式为_______；分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，其读数为_______mm。 ( 思维拓展 3 ) 8.利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝相距d，双缝到光屏的距离L，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如图所示，则： （1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为___________mm，___________mm，相邻两条纹间距___________mm； （2）波长的表达式___________（用、L、d表示）； （3）若将滤光片由红色换为绿色，得到的干涉条纹间距将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）； （4）若仅将屏向远离双缝的方向移动。可以___________（填“增加”或“减少”）从目镜中观察到的条纹个数。 9.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。 （1）某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点，下列说法中正确的是_________。 A.干涉条纹与双缝垂直 B.单缝和双缝应相互平行放置 C.若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样 D.想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以将单缝向双缝靠近 （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，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为_________mm。 （3）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离L为0.600m，求所测量光的波长为_________m（结果保留三位有效数字）。 10.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），单缝保持竖直方向，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。 （1）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为_______。 A.a代表单缝，b代表双缝 B.a代表双缝，b代表单缝 C.二者相互垂直放置 D.二者相互平行放置 （2）将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则_______。 A.条纹为竖条纹 B.条纹为横条纹 C.与红光相比条纹间距变窄 D.与红光相比条纹间距变宽 （3）经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为，则这种色光的波长表达式为_______（用题中所给字母表示）。 11.用如图甲所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 （1）将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中1、2处分别应该安装的器材是________。 A.1处为单缝、2处为双缝 B.1处为单缝、2处为滤光片 C.1处为滤光片、2处为单缝 D.1处为双缝、2处为单缝 （2）实验中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.旋转目镜 B.调节拨杆 C.换测量头 D.换光源 （3）单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数也在图乙中给出。 ①分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为______； ②若双缝间距，双缝到光屏间的距离，该单色光的波长______m（结果保留两位有效数字）。 12.某同学在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，所用的实验装置如图甲所示。 (1)图甲2处固定的元件是______（填“A.单缝”“B.双缝”或“C.滤光片”）。 (2)该同学正确操作后，通过测量头观察到清晰的干涉图像，接着转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准某条亮条纹的中心，手轮的示数如图乙所示，此时手轮的读数为______mm。 (3)本实验为减小误差，并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量数条亮条纹间的距离，再求出相邻亮条纹间的距离。下列实验方法类似的是______（单选）。 A.“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中合力的测量 B.“用单摆测量重力加速度的大小”实验中单摆周期的测量 C.卡文迪许在扭秤实验中，把引力效果放大，测量引力常量 (4)如图丙所示，实验中该同学先后使分划板中心刻线对准图中C、D位置时，手轮的读数分别记为、（），双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为L，则入射的单色光的波长______（用题中涉及的物理量符号表示）。 答案以及解析 基础巩固 1.答案：C 解析：若将其中一条缝挡住，那么屏上看到的是红光的衍射条纹，衍射条纹是宽度不相等的明暗条纹，与原来不同。 故选C。 2.答案：A 解析：AB.根据知，红光的波长最长，知红光条纹的间距最大，中央是明条纹，则偏离中央明条纹较远的是红光。故A正确，B错误； C.双缝干涉条纹等间距，等宽度，C错误； D，根据得，由红光换成紫光，波长变短，条纹间距减小，D错误； 故本题选A。 3.答案：C 解析:缝到光屏中央P点的距离相等，无论什么色光，其相干光的路程差均为0，故P处都是亮条纹。对于波长为600nm的橙色光，到点的路程差恰好为橙色光的1个波长，则换用波长为400nm的紫色光时，到点的路程差恰好为橙色光的1.5个波长，因此紫色光照射时在处是暗条纹；故C正确，ABD错误；故选C。 拔高提升 4.答案：B 解析：ABC.由，知，条纹间距与单缝和双缝之间的距离无关。当仅把红色滤光片换成蓝色滤光片时，光的波长变短，则条纹间距变小。若仅改用间距更大的双缝，观察到的条纹间距变小，故AC错误，B正确；D.若测得n条亮条纹中心距离为x，则条纹间距为，所以波长为，故D错误。故选B。 5.答案：（1）平行 （2）15.02；693 解析：（1）在组装仪器时，单缝与双缝应该相互平行放置。 （2）由游标卡尺的规则为主尺读数加上游标尺的读数，可得读数为 根据 可知，光的波长 6.答案：（1）B（2）1.970（3）； 解析：（1）A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不放单缝和双缝，故A错误； B.测量某条干涉条纹位置时，应使分划板中心刻线与亮条纹的中心对齐，故B正确； C.为减小测量误差，测出n条亮条纹间的距离a，再求出相邻两条亮条纹的距离为 故C错误。 故选B。 （2）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度读数之和，故手轮上的示数为 （3）根据公式 可得 代入数据解得 7.答案：（1）单；双（2）C（3）；31.10 解析：（1）如图1所示组装仪器时，a处应固定单缝，b为双缝； （2）若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故C正确，AB错误。 （3）条纹间距为 根据 解得 游标卡尺读数为。 思维拓展 8.答案：（1）11.1；15.6；0.75（2）（3）变小（4）减少 解析：（1）游标卡尺读数分别为 相邻两条纹间距 （2）由，得。 （3）由知频率高的单色光波长短，所以根据，判断出干涉条纹间距将变小。 （4）若仅将屏向远离双缝的方向移动，根据可知条纹间距变大，则从目镜中观察到的条纹个数减少。 9.答案：（1）BC（2）13.865（3） 解析：（1）A.干涉条纹与双缝平行，故A错误； B.单缝和双缝应相互平行放置，故B正确； C.若取下滤光片，光屏上可观察到白光的干涉图样，故C正确； D.想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距减小；根据条纹间距公式 可知，可以将双缝的距离d增大，或将双缝到屏的距离L减小，或换用波长更小的光做该实验；单缝向双缝靠近，不会改变条纹间距，不会改变目镜中观察到的条纹个数，故D错误。 故选BC。 （2）螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图乙中手轮上的示数为 （3）图甲所示螺旋测微器示数为 条相邻纹间距为 由 得，所测光的波长为 10.答案：（1）AD （2）AC （3） 解析：（1）AB.双缝的光来自于同一个单缝，因此单缝a距离光源更近，A正确，B错误； CD.双缝与单缝应该平行放置，才能观察到双缝干涉实验，C错误，D正确。 故选AD。 （2）AB.由于单缝保持竖直，条纹的方向与单缝平行，因此条纹竖直，A正确，B错误； CD.由于绿光的波长比红光的短，因此干涉条纹间距比红光的窄，C正确，D错误。 故选AC。 （3）根据两个相邻的明纹间（或暗纹）间距为 可得波长表达式 11.答案：（1）A（2）B（3）11.1； 解析：（1）光先通过单缝获得单一频率的光，再通过双缝获得相干光源，故1处为单缝、2处为双缝。 故选A。 （2）使条纹变得清晰，最方便的方式是调节拨杆。 故选B。 （3）A位置时游标卡尺的示数为 B位置时游标卡尺的示数为 相邻条纹间距为 根据 代入数据得 12.答案：(1)A.单缝 (2)4.650 (3)B (4) 解析：(1)图甲1处是滤光片，2处固定的元件是单缝，3是双缝，故选：A。 (2)手轮的读数为 (3)为了减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹的距离，而是先测量n条亮条纹间距再求出相邻亮条纹间距，采用的方法是微量累积法。 A．＂探究两个互成角度的力的合成规律＂实验中合力的测量采用等效代替法；故A错误； B．＂用单摆测重力加速度＂的实验中单摆周期的测量，采用微量累计法，故B正确； C．卡文迪许在扭秤实验中，把引力效果放大，测量引力常量，是采用微量放大法，故C错误。故选：B。 (4)相邻亮条纹之间的距离为：根据双缝干涉条纹间距公式有解得单色光的波长 学科网（北京）股份有限公司 $