4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 分层作业-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则： ①a、b分别是( ) A．单缝和双缝        B．双缝和单缝        C．单缝和单缝        D．双缝和双缝 ②如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是__________。（用x、d、L表示） 2．杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。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，如图甲所示。 (1)下列说法正确的是（　　） A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．若仅增大单缝与双缝的间距，干涉条纹间距变窄 C．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 D．去掉滤光片后，干涉现象消失 (2)双缝间距为d，毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻线对齐亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为________mm。若两条亮纹中央间距为x，则所测光的波长为________（用所给物理量的字母表示）。 (3)若测量头中观察到的图样如图丁所示，波长的测量值________真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。 3．如图1为双缝干涉测光波波长的实验装置，光源发出的光经滤光片（装在单缝前）成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的遮光筒内发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。 （1）图1中仪器A是______，仪器B是______（填写仪器的名称）； （2）用刻度尺测量双缝到光屏的距离； （3）用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示。图2读数为______，图3读数为______； （4）已知双缝间距，根据以上实验，测得光的波长是______。 B层 4．下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 (1)某实验小组利用图甲装置研究自由落体运动，如图乙所示为实验中选出的一条点迹清晰的纸带。O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点。已知打点频率为50Hz，重锤质量为200g，当地的重力加速度为。计算到B点时重锤的瞬时速度，甲同学用，乙同学用，其中所选择方法正确的是______（选填“甲”或“乙”）同学；计算出重锤下落的加速度为______（保留两位有效数字），进一步计算重锤和纸带下落过程中所受的阻力______N（保留一位有效数字）。 (2)在“用单摆测重力加速度的大小”实验中，用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数______cm。用秒表记录时间的起点应该是摆球运动过程中的______（填“最高点”或“最低点”）。 (3)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光筒的中心轴线上，使单缝与双缝______，二者间距约2~5cm。若实验中观察到单色光的干涉条纹后，撤掉滤光片，则会在毛玻璃屏上观察到______。 5．某同学设计的测定激光波长的实验装置如图所示，当激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一端装有双缝，另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点。 (1)下列说法正确的是（　　） A．该实验的原理与光纤通信的原理完全一致 B．感光片上出现一排等距的亮点，说明激光具有粒子性 C．该实验装置中不需要用到滤光片，说明激光器发出的光波频率相同 (2)实验时测得感光片上第1个亮点中心到第6个亮点中心的距离为x，双缝间的距离为d，双缝到感光片的距离为L，则红色激光的波长λ=________（用给定的物理量符号表示）。 (3)若将遮光筒整体充满某种透明液体，则感光片上的相邻两亮点中心间的距离将________（填“增大”或“减小”）。 6．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）。 C层 7．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右表示各光学元件的字母的排列顺序应为C、__________、__________、__________、A； (2)将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图选项中的__________； A． B． C． D． (3)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹间距将___________；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹间距将___________；（均选填“变宽”“变窄”或“不变”） (4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数______mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为____mm； (5)已知双缝间距d为m，测得双缝到屏的距离L为0.700m，由计算式λ=__________，求得所测红光波长为__________mm。 8．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。    （1）下列说法中正确的是( ) A．滤光片应置于单缝与双缝之间 B．拨杆的作用是为了调节缝的宽度 C．保持双缝位置不变，增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密 D．保持双缝位置不变，增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏 （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）设图甲、乙中螺旋测微器的读数分别为x1和x2。 ①则两相邻亮条纹间距Δx=_____（用所给物理量的符号表示）。 ②已知双缝间距为d，测得双缝到屏的距离为L，则所测光的波长λ=____（用所给物理量的符号表示）。 （4）若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率n=___。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1． A 【详解】①[1]由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故a、b分别单缝和双缝。 故选A。 ②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间距为 根据可得光的波长是 2．(1)AC (2) 9.15 (3)大于 【详解】（1）A．将屏移近双缝，L变小，根据干涉条纹间距公式 可知，条纹间距变窄，故A正确； B．若仅增大单缝与双缝的间距，干涉条纹间距不变，故B错误； C．根据干涉条纹间距公式 将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变大，则干涉条纹间距变宽，故C正确； D．去掉滤光片后，干涉屏上出现彩色的干涉条纹，故D错误。 故选AC。 （2）[1]由于游标尺为20分度，其精确度为0.05mm，所以游标卡尺的示数为 [2]若A、B两条亮纹中央间距为x，则条纹间距为 根据干涉条纹间距公式 解得 （3）条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值 为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角，则有 根据干涉条纹间距公式 可知波长的测量值大于实际值。 3． 单缝 目镜 1.750 9.300 604 【详解】（1）[1][2]根据双缝干涉测光波波长的实验装置结构可知仪器A是单缝，仪器B是目镜，故填单缝，目镜； （3）[1][2]根据螺旋测微器读数规则，由图2、3可知 故填1.750，9.300； （4）相邻两条亮纹间距的表达式为 根据 联立解得 根据题意可知，代入数据解得 故填604。 4．(1) 乙 9.5 0.06 (2) 1.66 最低点 (3) 平行 彩色条纹 【详解】（1）[1]由于重锤下落过程中有阻力作用，则不能用计算，只能用计算，即所选择方法正确的是乙同学； [2]重锤下落的加速度为 [3]重锤和纸带下落过程中所受的阻力 （2）[1]游标卡尺测量摆球直径d =1.6cm+0.1mm×6=1.66cm [2]摆球在最低点的速度最大，选作起点计时误差小，用秒表记录时间的起点应该是摆球运动过程中的最低点。 （3）[1][2]在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光筒的中心轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约2~5cm。若实验中观察到单色光的干涉条纹后，撤掉滤光片，则仍能在光屏上发生干涉现象，会在毛玻璃屏上观察到彩色的干涉条纹。 5．(1)C (2) (3)减小 【详解】（1）A．该实验的原理是光的干涉，光纤通信的原理是光的全反射，故A错误； B．感光片上出现一排等距的亮点，说明激光具有波动性，故B错误； C．该实验装置中不需要用到滤光片，说明激光器发出的光波频率相同，故C正确。 故选C。 （2）相邻两个亮点中心间的距离 解得 （3）若将遮光筒整体充满某种透明液体，由于激光在液体中的波长小于在空气中的波长，因此感光片上的相邻两亮点中心间的距离将减小。 6． B 630 【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确； （2）[2]由 得 （3）[3]所测单色光的波长 7． E D B A 变宽 变窄 13. 870 2. 310 【详解】(1)[1][2][3]．为获取两列单色相干光，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。排序应为C、E、D、B、A。 (2)[4]．将激光束照在双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图样是中间为亮条纹的明暗相间的等间距条纹，则A正确。 (3)[5][6]．根据双缝干涉条纹间距公式可知在其他条件不变，d减小时，条纹间距变宽；而在其他条件不变，L减小时，条纹间距变窄。 (4)[7][8]．图乙的读数：螺旋测微器固定刻度读数为13. 5mm，可动刻度读数为37. 0×0. 01mm，两者相加为13. 870mm。图甲的读数：甲图中固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为32. 0×0. 01mm，两者相加的读数为2. 320mm，由以上读数可知； (5)[9][10]．根据知 代入数据得 8． D 13.867/13.868/13.869/13.870/13.871/13.872 2 【详解】（1）[1] A．“用双缝干涉测光的波长”的实验中滤光片应放在透镜和单缝之间，故A错误； B．该实验中拔杆得作用是调节两个狭缝的间距、亮度和位置，故B错误； C．增大单缝与双缝间距时干涉条纹的疏密不变，故C错误； D．根据条纹间距得表达式 可知增大双缝与毛玻璃屏间距，条纹间距变大，干涉条纹变疏，故D正确。 故选D。 （2）[2] 图乙中手轮上的示数为 （3）[3] 第1条亮纹到第6条亮纹之间又5个相邻的两条问，所以相邻亮条纹间距为 [4]根据 得 （4）[5] 根据双缝间距的表达式在空气中 在介质中 所以在介质中 由此可得光在空气中和绝缘透明均匀介质中 所以 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $