14.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 专项训练 -2026届高三物理一轮复习考点题组分层练

14.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 题组1：基础实验 1 题组2：拓展实验 3 14.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 题组1：基础实验 1.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： 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 若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长          ； 某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为。则所测单色光波长为          结果保留位有效数字。 2.某同学在“探究小车做匀加速运动时速度随时间变化规律”的实验中，打出一条如图所示的纸带，“”、“”、“”为相应的计数点，相邻计数点间的时间间隔为，相邻计数点间距离如图所示。则打点计时器打下点“”时纸带的速度大小为          ，纸带的加速度表达式为          。 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、、、、遮光筒、毛玻璃、放大镜目镜，如图所示，其中双缝为          填“”“”或“”。某同学调试好仪器后能观察到清晰的干涉条纹，若要使毛玻璃上条纹数目有所增加，且仍能观察到清晰的干涉条纹，下列调整可能正确的是          填正确答案标号。 A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片 B.仅减小双缝间的距离 C.仅换用更长的遮光筒 D.仅增大滤光片与单缝之间的距离 3.“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图所示。 下列说法正确的是           A.上下拨动拨杆可使单缝与双缝平行 B.透镜的作用是使射向单缝的光更集中 C.转动目镜可使条纹与分划板竖直刻线平行 D.仅将红色滤光片改为绿色滤光片条纹间距将变大 经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹可能是           A.                             B. C.                             D. 4.某同学在学习了“用双缝干涉测量光的波长”实验后，自制了一套双缝干涉演示仪图，所用单缝的缝宽可调图，并用电子显微镜头代替光屏，通过计算机呈现实验现象。 若调节单缝的宽度由图所示逐渐变窄，下列说法正确的是          。 A.当单缝宽度较宽时，无法观察到清晰的条纹 B.当单缝宽度较窄时，随着缝宽变窄，条纹间距逐渐变大 已知双缝间的距离为，光源与单缝的距离为，单缝与双缝的距离为，双缝到电子显微镜头的距离为，计算机显示图样中相邻两条亮条纹间的距离为，显示图样的放大倍数为，则对应的光波波长为          用题中所给物理量符号表示。 5.在双缝干涉测量波长的实验中，实验装置如图甲所示，用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。某次实验中，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示，记下此时手轮上的读数为，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数为。 已知单缝与双缝的距离，双缝与屏的距离，单缝宽，双缝间距为，写出计算波长的表达式，          用、、、、、表示。求得所测单色光波长为          。 若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将          填“变大”“不变”或“变小”； 若改用频率较高的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将          填“变大”“不变”或“变小”。 题组2：拓展实验 6.某实验小组用如图甲所示装置来测量光的波长，为单色光源，发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，在光屏上可以观察到明暗相间的条纹。已知光源到平面镜和到光屏的距离分别为和，，镜面与光屏垂直。 上述实验中相当于光的“双缝干涉实验”中的一个“缝”，则          相当于另外一个“缝”，“双缝”的间距为           以下哪项操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹中心线之间的距离          。 A.将平面镜稍向下平移一小段距离 B.将光源水平向左平移一小段距离 C.将平面镜水平向右平移一小段距离 D.将光源由红光改为绿光 测得第条和第条亮条纹中心线的的间距为，则入射光的波长          用，，表示。 若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图乙所示，在这种情况测量相邻条纹间距，则波长的测量值          填“大于”“小于”或“等于”实际值。 7.某兴趣小组利用如图甲所示装置研究光的波动性。处为单色激光笔，处为狭缝片。处为水平放置的光强传感器。 若仅改变图甲中间的距离，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图乙，图丙所示下列判断中正确的是           A.处为双缝，图乙中间的距离大 B.处为双缝，图丙中间的距离大 C.处为单缝，图乙中间的距离大 D.处为单缝，图丙中间的距离大 若在处安装双缝，测出间的距离为，间的距离为；连续四条亮纹间的距离为，使用的双缝间距为，则该激光的波长为          ； 在利用此装置测量激光的波长时，下列说法中正确的是           A.适当增加间的距离可以减小测量误差 B.适当增加间的距离可以减小测量误差 C.实验中应保证连线与接收器垂直 8.细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝和细丝，在光屏上形成的衍射图样如图甲中和所示，已知细丝的直径为，现用螺旋测微器测量细丝的直径，如图乙所示，细丝的直径为          图中的          填“”或“”是细丝的衍射图样． 小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验．单缝和平面镜的放置如图丙所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹．小明测得单缝与镜面延长线的距离为，与光屏的距离为，则条纹间距          ，随后小明撤去平面镜，在单缝下方处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上          填“能”会“不能”观察到干涉条纹． 9.雅明干涉仪可以利用光的干涉来测定气体在各种压强下的折射率，其光路图如图所示。图中为光源，、为两块完全相同的平行玻璃板，彼此平行放置，每一块玻璃板都有一个镀银面。为两个等长度的玻璃管，长度均为测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入玻璃管中，在处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率。兴趣小组成员设计了如下实验： 保持温度不变，将待测气体充入管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在处看到恰好移过条干涉亮条纹，已知待测光在真空中的波长为，该气体在标准状态下的折射率为          。 该兴趣小组研究了波长为的光通过气体，在温度一定的情况下气体的折射率与压强的关系，实验数据如下表： 压强 亮条纹移动数  通过分析关系，可判断折射率和压强的关系是          选填“线性”“非线性”“不确定” 已知玻璃管长度为，当压强时，气体的折射率为          结果保留位小数。 10.图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置，单色光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形长边分布着许多光敏单元，传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀，若厚度不均匀，进一步精确测量其厚度差。计算结果均保留位有效数字 请回答下面问题： 该小组同学检测前先测量所用单色光的波长：调整双缝的高度和光传感器位置，显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示，则相邻两条亮纹或暗纹间距          ；该小组又测得双缝到光传感器的距离，已知双缝间距，则该单色光的波长          ； 保持双缝和光传感器的位置不变，将玻璃板紧贴挡板放置，如图丙所示，此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示，说明          选填“”或“”处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为，则与两处玻璃板的厚度差          。 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 题组1：基础实验 1 题组2：拓展实验 5 14.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 题组1：基础实验 1.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： 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 若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长          ； 某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为。则所测单色光波长为          结果保留位有效数字。 【答案】  【解析】解：增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为，为减小相邻亮条纹暗条纹间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B正确，ACD错误 故选：； 第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明纹或暗纹间的距离 则单色光的波长 将双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，以及代入公式可得：； 故答案为：；； 2.某同学在“探究小车做匀加速运动时速度随时间变化规律”的实验中，打出一条如图所示的纸带，“”、“”、“”为相应的计数点，相邻计数点间的时间间隔为，相邻计数点间距离如图所示。则打点计时器打下点“”时纸带的速度大小为          ，纸带的加速度表达式为          。 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、、、、遮光筒、毛玻璃、放大镜目镜，如图所示，其中双缝为          填“”“”或“”。某同学调试好仪器后能观察到清晰的干涉条纹，若要使毛玻璃上条纹数目有所增加，且仍能观察到清晰的干涉条纹，下列调整可能正确的是          填正确答案标号。 A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片 B.仅减小双缝间的距离 C.仅换用更长的遮光筒 D.仅增大滤光片与单缝之间的距离 【答案】    【解析】点“”的瞬时速度近似为点“”到点“”的平均速度，即 根据逐差法，纸带的加速度为。 、、应该依次为滤光片、单缝、双缝，故双缝为 根据公式，要减小条纹间距，应该减小光的波长，或减小遮光筒长度，或者增大双缝间距离，故A项正确。 3.“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图所示。 下列说法正确的是           A.上下拨动拨杆可使单缝与双缝平行 B.透镜的作用是使射向单缝的光更集中 C.转动目镜可使条纹与分划板竖直刻线平行 D.仅将红色滤光片改为绿色滤光片条纹间距将变大 经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹可能是           A.                             B. C.                             D. 【答案】  【解析】左右拨动拨杆可使单缝与双缝平行，故A错误； B.透镜的作用是使射向单缝的光更集中，故B正确； C.转动测量头可使条纹与分划板竖直刻线平行，故C错误； D.根据  可知，仅将红色滤光片改为绿色滤光片，波长减小，则条纹间距将变小，故D错误。 故选B。 经调节后使单缝与双缝相互平行且沿竖直方向，在测量头观察到的单色光干涉条纹应保持竖直且与分划板的中心刻线平行，分划板的中心刻线处于光屏中心。 故选CD。 4.某同学在学习了“用双缝干涉测量光的波长”实验后，自制了一套双缝干涉演示仪图，所用单缝的缝宽可调图，并用电子显微镜头代替光屏，通过计算机呈现实验现象。 若调节单缝的宽度由图所示逐渐变窄，下列说法正确的是          。 A.当单缝宽度较宽时，无法观察到清晰的条纹 B.当单缝宽度较窄时，随着缝宽变窄，条纹间距逐渐变大 已知双缝间的距离为，光源与单缝的距离为，单缝与双缝的距离为，双缝到电子显微镜头的距离为，计算机显示图样中相邻两条亮条纹间的距离为，显示图样的放大倍数为，则对应的光波波长为          用题中所给物理量符号表示。 【答案】  【解析】在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得线光源，当单缝宽度较宽时，通过单缝的光不是线光源，无法形成稳定的干涉条件，所以无法观察到清晰的干涉图样，故A正确； B.干涉条纹间距公式  其中  为双缝到屏的间距，  表示波长，  表示双缝间距 所以条纹间距宽度与单缝宽度无关，当单缝宽度变窄时，条纹间距不变，故B错误。 故选A。 双缝条纹间距公式  其中  是实际的相邻两亮条纹间的间距  那么显示的相邻亮条纹间距和实际的相邻亮条纹间距之间的关系为  即  整理得 ． 5.在双缝干涉测量波长的实验中，实验装置如图甲所示，用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。某次实验中，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图乙所示，记下此时手轮上的读数为，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数为。 已知单缝与双缝的距离，双缝与屏的距离，单缝宽，双缝间距为，写出计算波长的表达式，          用、、、、、表示。求得所测单色光波长为          。 若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将          填“变大”“不变”或“变小”； 若改用频率较高的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将          填“变大”“不变”或“变小”。 【答案】 变小 变小  【解析】由得，则，代入数据解得。 由可知，当双缝间距增大，波长不变时，可知干涉条纹间距变小。 当改用频率较高的单色光照射时，由可知，波长减小，由可知，干涉条纹间距将减小。 题组2：拓展实验 6.某实验小组用如图甲所示装置来测量光的波长，为单色光源，发出的光一部分直接照在光屏上，一部分通过平面镜反射到光屏上，在光屏上可以观察到明暗相间的条纹。已知光源到平面镜和到光屏的距离分别为和，，镜面与光屏垂直。 上述实验中相当于光的“双缝干涉实验”中的一个“缝”，则          相当于另外一个“缝”，“双缝”的间距为           以下哪项操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹中心线之间的距离          。 A.将平面镜稍向下平移一小段距离 B.将光源水平向左平移一小段距离 C.将平面镜水平向右平移一小段距离 D.将光源由红光改为绿光 测得第条和第条亮条纹中心线的的间距为，则入射光的波长          用，，表示。 若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图乙所示，在这种情况测量相邻条纹间距，则波长的测量值          填“大于”“小于”或“等于”实际值。 【答案】关于平面镜所成像 大于  【解析】实验中相当于光的“双缝干涉实验”中的一个“缝”，则关于平面镜所成像相当于另外一个“缝”，“双缝”的间距为 A.将平面镜稍向下平移一小段距离，增大双缝之间的距离，根据可知，相邻条纹间距变小，故A错误； B.将光源水平向左平移一小段距离，增大双缝与屏之间的距离，根据可知相邻条纹间距变大，故B正确； C.将平面镜水平向右平移一小段距离，和都不变，根据可知，相邻条纹间距不变，故C错误； D.将光源由红光改为绿光，波长变短，根据可知，则相邻条纹间距变小，故D错误。 相邻两条两条亮条纹的间距 由条纹间距公式 可知波长： 若干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，则测量的条纹间距大于实际值，根据条纹间距公式 可知波长的测量值大于实际值． 7.某兴趣小组利用如图甲所示装置研究光的波动性。处为单色激光笔，处为狭缝片。处为水平放置的光强传感器。 若仅改变图甲中间的距离，先后在电脑上获得的光强关于位置分布的图像如图乙，图丙所示下列判断中正确的是           A.处为双缝，图乙中间的距离大 B.处为双缝，图丙中间的距离大 C.处为单缝，图乙中间的距离大 D.处为单缝，图丙中间的距离大 若在处安装双缝，测出间的距离为，间的距离为；连续四条亮纹间的距离为，使用的双缝间距为，则该激光的波长为          ； 在利用此装置测量激光的波长时，下列说法中正确的是           A.适当增加间的距离可以减小测量误差 B.适当增加间的距离可以减小测量误差 C.实验中应保证连线与接收器垂直 【答案】  【解析】从图中乙、丙的光强分布看，都出现了一系列间距几乎均匀的明暗相间条纹，这更符合“双缝干涉”而非“单缝衍射”特征单缝衍射条纹中央亮纹最宽、最亮，旁侧亮纹迅速减弱，因此处为双缝，乙图条纹间距大于丙图，根据  可知，乙图间距大。 故选A。 根据题意有  得  由  可知，波长与间的距离  无关，所以适当增加间的距离并不能减小测量误差，故A错误； B.适当增加间的距离，测量  的相对误差会减小，同时相邻亮条纹间的距离也会增大，测量的相对误差也会减小，由  可知，波长的测量误差减小，故B正确； C.若连线与接收器不垂直，会导致相邻两条亮条纹间的距离随着沿平行于条纹方向的移动而变化，因此，保证连线与接收器垂直可使相邻亮条纹间距离的测量误差减小，故C正确。 故选BC。 8.细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝和细丝，在光屏上形成的衍射图样如图甲中和所示，已知细丝的直径为，现用螺旋测微器测量细丝的直径，如图乙所示，细丝的直径为          图中的          填“”或“”是细丝的衍射图样． 小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验．单缝和平面镜的放置如图丙所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹．小明测得单缝与镜面延长线的距离为，与光屏的距离为，则条纹间距          ，随后小明撤去平面镜，在单缝下方处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上          填“能”会“不能”观察到干涉条纹． 【答案】 不能 【解答】螺旋测微器的读数为：； 当细丝的直径越大时，衍射现象越不明显，由读数可知，细丝Ⅱ的直径大，由题目中图甲可知，图的衍射条纹间距较窄，因此图是细丝Ⅱ的衍射图样； 由实验图可知，平面镜对单缝成像，相当于双缝，间距为，因此条纹间距， 随后小明撤去平面镜，在单缝下方处放置同样的另一单缝，虽然形成双缝结构，但两缝的光不是相干光，不能观察到干涉条纹。 9.雅明干涉仪可以利用光的干涉来测定气体在各种压强下的折射率，其光路图如图所示。图中为光源，、为两块完全相同的平行玻璃板，彼此平行放置，每一块玻璃板都有一个镀银面。为两个等长度的玻璃管，长度均为测量时，先将两管抽空，然后将气体徐徐充入玻璃管中，在处观察干涉条纹的变化，即可测得该气体的折射率。兴趣小组成员设计了如下实验： 保持温度不变，将待测气体充入管中，从开始进气至到达标准状态的过程中，在处看到恰好移过条干涉亮条纹，已知待测光在真空中的波长为，该气体在标准状态下的折射率为          。 该兴趣小组研究了波长为的光通过气体，在温度一定的情况下气体的折射率与压强的关系，实验数据如下表： 压强 亮条纹移动数  通过分析关系，可判断折射率和压强的关系是          选填“线性”“非线性”“不确定” 已知玻璃管长度为，当压强时，气体的折射率为          结果保留位小数。 【答案】 线性  【解析】每看到一条亮条纹移过，一定是光程差增大了一个波长，时间差为一个周期。由于移动条干涉亮纹，时间差为，有，又，得 根据，解得。 从第一问中折射率的表达式和表格中数据可知，图像是一条不过原点倾斜的直线。 当压强为时，移动条纹数为，。 10.图甲为用光传感器做双缝干涉实验的装置，单色光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面带有白色狭长矩形的小盒是光传感器，沿矩形长边分布着许多光敏单元，传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。某实验小组要用该装置在暗室里检测一块玻璃板的厚度是否均匀，若厚度不均匀，进一步精确测量其厚度差。计算结果均保留位有效数字 请回答下面问题： 该小组同学检测前先测量所用单色光的波长：调整双缝的高度和光传感器位置，显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的实线所示，则相邻两条亮纹或暗纹间距          ；该小组又测得双缝到光传感器的距离，已知双缝间距，则该单色光的波长          ； 保持双缝和光传感器的位置不变，将玻璃板紧贴挡板放置，如图丙所示，此时显示器上显示的干涉条纹光强分布如图乙中的虚线所示，说明          选填“”或“”处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为，则与两处玻璃板的厚度差          。 【答案】  【解析】从图乙中，选取清晰可辨的相邻亮纹或暗纹，测量其峰值横坐标差值。通过数格子等方式，可看出相邻条纹间距占了个小格，己知每小格代表，故 根据双缝干涉条纹间距公式，代入数据 当在一缝处放置玻璃板后，光程会发生变化。若处放置较厚玻璃板，光程增加，条纹会向轴负方向移动若处放置较厚玻璃板，光程增加，条纹会向轴正方向移动。从图乙虚线放置玻璃板后的条纹相对实线未放置玻璃板的条纹向右移动，可知处玻璃板较厚 设光在玻璃板中的传播路程为，在空气中传播路程为。光程差，由于条纹移动了个条纹间距，根据双缝干涉条纹移动与光程差关系，从图中可看出条纹移动了个条纹间距， 即，，，由，可得， 代入数据。 学科网（北京）股份有限公司 $