4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长【分层作业】-【鼎力课堂】2025-2026学年高二上学期物理同步精编备课与分层练（人教版选择性必修第一册）

**基本信息** 练习围绕“用双缝干涉测量光的波长”，分“传统原型实验”和“创新实验方案”两层，基础巩固实验操作与计算，进阶培养科学探究与创新思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |传统原型实验|实验装置组装、步骤规范、基本读数与计算|基础题型，聚焦实验原理与操作技能，如元件排序、螺旋测微器读数| |创新实验方案|光传感器应用、介质影响、实验改进与误差分析|综合题型，结合现代技术与变式情境，如光传感器图像分析、折射率对条纹间距影响|

鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 选择性必修第一册(人教版) 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 （分层作业） 一、传统原型实验 1．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，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，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排列顺序应为C、___________、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意________。 (3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，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条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距为__________mm。 (4)已知双缝间距d为测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式________，求得所测红光波长为__________nm。 【答案】(1)EDB (2)使单缝与双缝相互平行 (3) 13.870 2.310 (4) 【详解】（1）由左至右依次为白光光源、滤光片、单缝、双缝和光屏，即表示各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。 （2）在操作步骤②时还应注意使单缝与双缝相互平行； （3）[1][2]第1条亮纹对应的示数为x1=2mm+0.01mm×32.0=2.320mm； 第6条亮纹对应的示数为x6=13.5mm+0.01mm×37.0=13.870mm 相邻亮纹的间距 （4）[1][2]根据可得 代入数据可得 2．某小组同学用下图装置进行“用双缝干涉测量光的波长”实验，光具座上放置的光学元件从左向右依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜）。 (1)M、N、P三个光学元件依次为过______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (2)某次测量中，小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，手轮示数，调节测量头，让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时，手轮示数如右图所示，此时示数______。 (3)若测出装置中双缝的间距、双缝到屏的距离，则形成此干涉图样的单色光的波长为______。 (4)另一同学安装好实验装置后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，则该调整可能是______。 A．仅增大光源与滤光片间的距离 B．仅增大单缝与双缝的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将绿色滤光片换成紫色滤光片 【答案】(1)C (2)12.100 (3) (4)D 【详解】（1）双缝干涉实验的光学元件顺序为：光源→透镜（会聚光）→滤光片（获取单色光）→单缝（形成线光源）→双缝（形成相干光源）。因此 M、N、P 依次是滤光片、单缝、双缝；故选C。 （2）测量头的固定刻度部分读数为12mm，可动部分读数为 总读数 （3）双缝干涉条纹间距公式为 条纹间距 代入公式可得 （4）AB．双缝干涉条纹间距公式为，仅增大光源与滤光片间的距离或仅增大单缝与双缝的距离，对条纹间距没有影响，故AB错误； C．交换单缝双缝会破坏相干条件，无法得到清晰条纹，故C错误； D．紫色光波长 λ 比绿色光短，Δx 减小，条纹数目增加，故D正确。故选D。 二、创新实验方案 3．“用光传感器做双缝干涉的实验”装置图如图甲所示，光传感器可以把光的强度在轴上各点分布情况，通过计算机显示成图像。 (1)双缝挡光片应该是图甲中__________（填“”或“”）。 (2)光源有红光和绿光两种，其中红光在计算机屏幕上显示的图像是__________（填“乙”或“丙”） (3)某次实验中，已知双缝间距为，双缝到光传感器间的距离为，计算机上显示第1条明条纹中心的横坐标为，第5条明条纹中心的横坐标为，由以上数据可测得该单色光的波长是__________（保留三位有效数字）。 【答案】(1)Q (2)丙 (3)520 【详解】（1）双缝实验原理图，如图所示。 题干中所给光源为单色光源，所以不需要滤光片，则根据先后顺序，为单缝挡光片，为双缝挡光片。 （2）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离 其中，为两缝到屏的距离，为两缝的间距，为光波的波长。 对于题干中的红光和绿光，、一样， 所以 乙图为绿光，丙图为红光。 （3）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离 代入数据得 4．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 (1)图1为依次安装该实验装置三个器材时的图示，、、箭头所指器材依次为（　　） A．单缝、双缝、滤光片 B．滤光片、单缝、双缝 C．双缝、单缝、滤光片 (2)已知双缝间距为，单缝与双缝间距为，双缝与目镜的间距为，转动手轮，分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，（记为第条亮条纹）记下手轮上的读数为，再转动手轮，分划板中心刻线移动到与第条（）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图2所示为______mm，已知，则被测光的波长表达式为______。（用或其中的部分表示） (3)如图3所示为“用光传感器做双缝干涉的实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图4和图5两种干涉图样。则（　　） A．图4对应的双缝之间的距离比图5的大 B．图5对应的双缝之间的距离比图4的大 (4)图6为实验装置简化示意图。S为单缝，，为双缝，屏上点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来点处的干涉条纹______（“向上移动”“向下移动”“仍在点”） 【答案】(1)C (2) /// (3)A (4)向上移动 【详解】（1）由双缝干涉的原理可知，a是双缝，b是单缝，c是滤光片。 故选C。 （2）[1]根据螺旋测微器的读法可知 [2]由题可知，条纹间距 结合 联立解得 （3）由图可知，图4相邻亮条纹间距比图5小，根据 可得图4对应双缝间的距离大于图5双缝间的距离。 故选A。 （4）实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，如图所示 对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0 SS1>SS2，SS1+S1P=SS2+S2P则有S1P<S2P即中央亮纹O的位置略向向上移动。 5．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝干涉实验装置正确安装后，接通电源使光源正常工作。 (1)下列图示中条纹间距表示正确的是（　　） A． B． C． D． (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　） A．减小单缝与双缝间的距离 B．增大透镜与单缝间的距离 C．增大双缝与测量头间的距离 (3)实验时，观察到测量头中，分划板的中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，下列操作中可行的有（　　）（多选） A．左右调节拨杆，将单缝旋转一个较小角度 B．遮光筒不动，就只有测量头旋转一个较小角度 C．测量头不动，就只有遮光筒旋转一个较小角度 D．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度 【答案】(1)C (2)C (3)BC 【详解】（1）双缝干涉的条纹间距定义为相邻两条亮条纹（或暗条纹）的中心之间的距离，只有选项C测量的是相邻条纹中心间的距离。 故选C。 （2）根据双缝干涉条纹间距公式 其中是双缝到测量头（光屏）的距离，是光的波长，是双缝间距，所以条纹间距和单缝与双缝的距离、透镜与单缝的距离无关，增大双缝与测量头间的距离，条纹间距增大. 故选C。 （3）首先要明确各器件的作用，拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰的干涉图样，所以不用调节；题中出现的问题是分划板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线同一方向上，故应其他不动，测量头旋转一个较小角度；或者其他不动，遮光筒旋转一个较小角度，BC正确，AD错误。 故选BC。 6．某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 (1)如图乙所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 (2)M、N、P三个光学元件依次为______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (3)在用游标卡尺测定某干涉条纹位置时，得到卡尺上的示数如图所示，则该干涉条纹位置是______cm。 (4)在测定某单色光波长的实验中，测得光源到单缝间距为，单缝到双缝间距为，双缝到光屏间距为，单缝宽为，双缝间距为，测得连续五条亮纹位置，其中第一条纹位置为，第五条纹位置为，则该单色光的波长为______（答案选用，，，，，，表示）。 【答案】(1)D (2)C (3)1.725 (4) 【详解】（1）若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可。 故选D。 （2）M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故选C； （3）该干涉条纹位置是1.7cm+0.05mm×5=1.725cm。 （4）条纹间距为 根据，可得 7．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”）。 【答案】(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。 8．某小组同学用下图装置进行“用双缝干涉测量光的波长”实验，光具座上放置的光学元件从左向右依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜）。 (1)M、N、P三个光学元件依次为过______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (2)某次测量中，小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，手轮示数，调节测量头，让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时，手轮示数如右图所示，此时示数______。 (3)若测出装置中双缝的间距、双缝到屏的距离，则形成此干涉图样的单色光的波长为______。 (4)另一同学安装好实验装置后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，则该调整可能是______。 A．仅增大光源与滤光片间的距离 B．仅增大单缝与双缝的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将绿色滤光片换成紫色滤光片 (5)某次实验后，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在空气中实验时的一半，则该透明介质的折射率______。（该光在空气中的折射率近似为1） 【答案】(1)C (2)12.100 (3) (4)D (5)2 【详解】（1）双缝干涉实验的光学元件顺序为：光源→透镜（会聚光）→滤光片（获取单色光）→单缝（形成线光源）→双缝（形成相干光源）。因此 M、N、P 依次是滤光片、单缝、双缝。 故选C。 （2）测量头的固定刻度部分读数为12mm，可动部分读数为 总读数 （3）双缝干涉条纹间距公式为 条纹间距 代入公式可得 （4）AB．双缝干涉条纹间距公式为，仅增大光源与滤光片间的距离或仅增大单缝与双缝的距离，对条纹间距没有影响，AB错误； C．交换单缝双缝会破坏相干条件，无法得到清晰条纹，C错误； D．紫色光波长 λ 比绿色光短，Δx 减小，条纹数目增加，D正确。 故选D。 （5）介质中波长，条纹间距 因，所以 9．某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 (1)如图乙所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 (2)实验操作过程中，干涉条纹的形态由图丙①变为图丙②，下列操作中能够实现这一变化的是（　　） A．换用长度更长的遮光筒 B．增大单缝到双缝的距离 C．换用间距更小的双缝 D．将红色滤光片更换为紫色滤光片 (3)某次测量条纹间距时，因游标卡尺零刻度线标识模糊，采用目镜测量头进行观测，其示数如图丁所示（箭头所指为游标卡尺与主尺的对齐位置），则该次测量的读数为_____。 【答案】(1)D (2)D (3) 【详解】（1）若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，仅旋转毛玻璃处的测量头即可。 故选D。 （2）A．干涉条纹由图丙1变为图丙2，观察到的条纹数目增加，即条纹间距减小，由公式可知，换用长度更长的遮光筒，条纹间距增大，故A错误； B．增大单缝到双缝的距离，可知条纹间距不变，故B错误； C．换用间距更小的双缝，即减小，则条纹间距增大，故C错误； D．红色滤光片换成紫色滤光片，即变小，则条纹间距减小，故D正确。 故选D。 （3）由图可知，主尺的读数为，游标卡尺为20分度，故其精确度为 则游标卡尺的分度值为 其读数为 10．小明学习了光的干涉后，利用图中所示生活中的物品，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出双缝；按如图所示的方法，用红色激光笔和自制的双缝做双缝干涉实验，并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备： 实验步骤： （1）对齐捏紧两片刀片，在玻璃片的黑面划出两条平直划痕作为双缝； （2）如图所示，将红色激光光源和玻璃片固定好，并将光屏放在距离合适的地方； （3）打开激光光源，调整光源高度使激光沿水平方向射出，恰好能垂直玻璃片射在两划痕上； （4）在光屏上的干涉条纹如下图所示中的____ A．    B．   C．    D． （5）若已知双缝间的宽度，双缝到投影屏间的距离。使用刻度尺测量出光屏上条纹间距，如下图所示。 由图可以读出A、B两亮纹间的距离，从而得到相邻亮条纹的条纹间距____，由双缝干涉条纹间距公式可计算出该红色激光的波长____（结果均保留2位有效数字）： （6）在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时____（填“大”或“小”）。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____（设空气折射率为1） 【答案】 A 5.4 小 2 【详解】（4）[1]双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，故在光屏上的干涉条纹如下图所示中的A。 （5）[2]刻度尺的分度值为，需要估读到分度值下一位，所以AB两亮纹间的距离 则相邻亮条纹的条纹间距 [3]根据，可得 代入数据可得 （6）[4]在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，根据，由于蓝色光的波长小于红色光的波长，则用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时小； [5]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，根据可知，波长变为原来的一半，根据可知，光速变为原来的一半，即在该透明介质的光速变为，则该透明介质的折射率 11．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。请按照题目要求回答下列问题。 (1)用双缝干涉测量光的波长实验，操作中将表中的光学元件放在如图所示的光具座上，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，表示各光学元件的排列顺序应为C、________（填写元件代号）。 (2)如图，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行（　　） A．仅旋转双缝 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转测量头 (3)实验中已知双缝间的距离d=0.4mm，双缝到光屏的距离L=1.6m，某种单色光照射双缝时，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甲所示为2.332mm；然后同方向转动手轮，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乙所示为_________mm，则这种单色光的波长为________m（最后一空结果保留两位有效数字）。 (4)上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距_________（选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】(1)CEDBA (2)D (3) 15.325/15.324/15.323/15.326/15.327 6.5×10-7 (4)减小 【详解】（1）白光光源C放在光具座最左端，向右依次为透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏，故各光学元件的排列顺序应为CEDBA。 （2）若目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，则旋转测量头可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行。 故选D。 （3）[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以手轮上的示数为 [2]根据相邻条纹间距公式， 解得 （4）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，波长减小，根据相邻条纹间距公式可知，相邻亮条纹中心间距减小。 12．利用平面镜也可以进行双缝干涉实验。基本装置如图甲所示，S为单色光源，M为平面镜，S光源直接发出的光和经过平面镜M反射的光形成一对相干光。光源S到光屏的垂直距离为L到平面镜的垂直距离为a，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。 (1)已知光屏上第一条亮条纹读数为，第七条亮条纹如图丙所示读数记为_____________，该单色光的波长_____________（用a，L，，表示）。 (2)如图甲，若光源在水平面上的投影离平面镜左端距离为b，平面镜宽为c，则光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度为_____________（用L、a、b和c表示） (3)如图甲，某同学做实验时，平面镜意外沿纸面向下平移了一小段。与未发生平移时相比，干涉条纹间距将_____________（变大、变小或不变） (4)若改用激光器进行双缝干涉实验，在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片相比_____________（变大、变小或不变） 【答案】(1) 13.870 (2) (3)变小 (4)不变 【详解】（1）[1]由图丙可得读数为 [2]相邻亮条纹中心间距为 由题意可知，等效的双缝间距为 又 联立，解得 （2）画出光路图 根据几何关系，打到最上面的点A到P点距离设为，则 打到最下面的点B到P点距离设为，则 出现干涉条纹区域的竖直长度为 （3）光源S到平面镜中虚像的间距看成双缝的间距d，平面镜意外沿纸面向下平移了一小段，则d变大，根据可知，干涉条纹间距将变小。 （4）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，不影响光的波长，则测得的干涉条纹间距与不加偏振片相比不变。 13．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，装置如图1所示。 (1)下列说法正确的是__________。 A．单缝的作用是为了获得线光源，因此将光源换成激光后，没有单缝也无法看到干涉条纹 B．在双缝的两条缝上分别加上红色和蓝色滤光片，则能在光屏上看到红蓝相间的干涉条纹 C．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在光屏中心时，应取下单缝和双缝 D．为方便起见，可用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离代入公式 (2)安装好实验仪器后，镇同学通过目镜观察到光屏上有光照亮，但没有看到清晰的干涉条纹，则接下来需要进行下列哪一步操作_________。 A．调节凸透镜高度，使光聚焦在单缝上 B．保持测量头不动，直接用手转动整个遮光筒 C．保持其他光学元件不动，直接用手转动单缝 D．眼睛继续看目镜视野中的光屏，用手调节拨杆 (3)正确操作后，镇同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为，在图中B位置时游标卡尺读数如图3所示。则相邻两条亮条纹中心间距______。（计算结果保留两位有效数字） (4)蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，下列做法正确的是______（多选）。 A．适当减小单缝和双缝间的距离 B．使用间距更大的双缝 C．使用波长更短的光 D．将光屏向远离双缝的方向移动 【答案】(1)C (2)AD (3)0.60 (4)BC 【详解】（1）A．单缝的作用是为了获得线光源，将光源换成激光后，因为激光的相干性好，所以没有单缝也能看到干涉条纹，故A错误； B．在双缝的两条缝上分别加上红色和蓝色滤光片，就不是相干光源了，不会发生光的干涉现象了，则不能在光屏上看到红蓝相间的干涉条纹，故B错误； C．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在光屏中心时，应取下单缝和双缝，故C正确； D．因为条纹间距比较小，如果用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离代入公式，则误差会非常大，所以都是采用读出几条条纹间距，然后计算相邻条纹间距代入公式计算，故D错误。 故选C。 （2）A．凸透镜的作用是将平行的单色光聚焦于一点，以产生相干光源，观察到干涉条纹不清晰，可调节凸透镜使光聚焦到单缝，故A正确； B．保持测量头不动，直接用手转动整个遮光筒，这样不能改变到光屏上的光的传播情况，所以仍不能看到清晰的条纹，故B错误； CD．在光屏上看到的干涉条纹不清晰，可能是单缝与双缝不平行，透射到光屏上的光比较少，可以保持其他光学元件不动，不能直接用手转动单缝，应该眼睛继续看目镜视野中的光屏，用手调节拨杆，使单缝和双缝平行，使之更容易发生清晰的双缝干涉现象，从而使条纹变得清晰，故D正确，C错误； 故选AD。 （3）图3的读数为 则相邻两条亮条纹中心间距 （4）A．蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，则需要减小条纹间距，若适当减小单缝和双缝间的距离，根据 可知不影响条纹间距，故A错误； B．蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，则需要减小条纹间距，若使用间距更大的双缝，即d变大，根据 可知条纹间距减小，则可以增加观察的条纹数目，故B正确； C．蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，则需要减小条纹间距，若使用波长更短的光，根据 可知条纹间距减小，则可以增加观察的条纹数目，故C正确； D．蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，则需要减小条纹间距，若将光屏向远离双缝的方向移动，增大了，根据 可知条纹间距增大，则观察到的条纹数目减少，故D错误。 故选BC。 14．“用双缝干涉测光的波长”实验的装置如图甲所示。 (1)某次测量中，小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，手轮示数x1=1.700 mm，调节测量头，让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时，手轮示数如图乙所示，此时示数x2=____mm，由此可得相邻两亮条纹间的距离Δx=____mm。 (2)若测出装置中双缝的间距d=0.2 mm、双缝到屏的距离L=1.00 m，则形成此干涉图样的单色光的波长的表达式为λ=____（用d、L和Δx表示），形成此干涉图样的单色光的波长为____mm。 (3)另一同学安装好实验装置后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，则该调整可能是　　　　。 A．仅增大光源与滤光片间的距离 B．仅增大单缝与双缝间的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将绿色滤光片换成紫色滤光片 【答案】(1) 12.100 2.600 (2) 5.2×10-4 (3)D 【详解】（1）[1]螺旋测微器的最小分度值为0.01 mm，示数为12mm+10.0×0.01mm=12.100mm [2]则相邻两亮条纹间的距离 （2）[1][2]根据相邻两亮条纹间距公式 可得形成此干涉图样的单色光的波长的表达式为 代入数据可得λ=5.2×10-4 mm （3）该同学对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，可知相邻条纹的间距减小。由公式可知，该调整可能是更换波长更短的光做实验，即将绿色滤光片换成紫色滤光片。 故选D。 15．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 (1)图1为依次安装该实验装置三个器材时的图示，a、b、c箭头所指器材依次为__ A．单缝、双缝、滤光片 B．滤光片、单缝、双缝 C．双缝、单缝、滤光片 (2)图2中对条纹的间距Δx表示正确的是___________（选“A”或“B”） (3)在（2）中正确操作并读取数据后，通过测量得到条纹间距的数量级为___ A．10−1m B．10−3m C．10−5m D．10−7m (4)如图3所示为“用光传感器做双缝干涉的实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图4和图5两种干涉图样。则___ A．图4对应的双缝之间的距离比图5的大 B．图5对应的双缝之间的距离比图4的大 【答案】(1)C (2)B (3)B (4)A 【详解】（1）遮光筒上先装双缝、再装单缝、然后装滤光片，则a、b、c箭头所指器材依次为双缝、单缝、滤光片。 故选C。 （2）条纹的间距Δx指相邻亮纹的中心距离，或者是相邻暗纹的中心距离。 故选B。 （3）估算时装置的双缝间距d≈0.50mm，双缝到光屏的距离L≈1.0m，红光的波长λ≈600nm，可得 则条纹间距的数量级为10−3m。 故选B。 （4）两种干涉图样可得图4的相邻亮纹条纹中心距离Δx窄一些，由可知图4的双缝之间的距离d要大一些。 故选A。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $鼎力物理 https://shop.xkw.com/650102 选择性必修第一册(人教版) 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 （分层作业） 一、传统原型实验 1．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，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，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排列顺序应为C、___________、A。 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤②时还应注意________。 (3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，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条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距为__________mm。 (4)已知双缝间距d为测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式________，求得所测红光波长为__________nm。 2．某小组同学用下图装置进行“用双缝干涉测量光的波长”实验，光具座上放置的光学元件从左向右依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜）。 (1)M、N、P三个光学元件依次为过______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (2)某次测量中，小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，手轮示数，调节测量头，让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时，手轮示数如右图所示，此时示数______。 (3)若测出装置中双缝的间距、双缝到屏的距离，则形成此干涉图样的单色光的波长为______。 (4)另一同学安装好实验装置后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，则该调整可能是______。 A．仅增大光源与滤光片间的距离 B．仅增大单缝与双缝的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将绿色滤光片换成紫色滤光片 二、创新实验方案 3．“用光传感器做双缝干涉的实验”装置图如图甲所示，光传感器可以把光的强度在轴上各点分布情况，通过计算机显示成图像。 (1)双缝挡光片应该是图甲中__________（填“”或“”）。 (2)光源有红光和绿光两种，其中红光在计算机屏幕上显示的图像是__________（填“乙”或“丙”） (3)某次实验中，已知双缝间距为，双缝到光传感器间的距离为，计算机上显示第1条明条纹中心的横坐标为，第5条明条纹中心的横坐标为，由以上数据可测得该单色光的波长是__________（保留三位有效数字）。 4．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 (1)图1为依次安装该实验装置三个器材时的图示，、、箭头所指器材依次为（　　） A．单缝、双缝、滤光片 B．滤光片、单缝、双缝 C．双缝、单缝、滤光片 (2)已知双缝间距为，单缝与双缝间距为，双缝与目镜的间距为，转动手轮，分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，（记为第条亮条纹）记下手轮上的读数为，再转动手轮，分划板中心刻线移动到与第条（）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图2所示为______mm，已知，则被测光的波长表达式为______。（用或其中的部分表示） (3)如图3所示为“用光传感器做双缝干涉的实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图4和图5两种干涉图样。则（　　） A．图4对应的双缝之间的距离比图5的大 B．图5对应的双缝之间的距离比图4的大 (4)图6为实验装置简化示意图。S为单缝，，为双缝，屏上点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到原来点处的干涉条纹______（“向上移动”“向下移动”“仍在点”） 5．“用双缝干涉测量光的波长”实验中，双缝干涉实验装置正确安装后，接通电源使光源正常工作。 (1)下列图示中条纹间距表示正确的是（　　） A． B． C． D． (2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（　　） A．减小单缝与双缝间的距离 B．增大透镜与单缝间的距离 C．增大双缝与测量头间的距离 (3)实验时，观察到测量头中，分划板的中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，下列操作中可行的有（　　）（多选） A．左右调节拨杆，将单缝旋转一个较小角度 B．遮光筒不动，就只有测量头旋转一个较小角度 C．测量头不动，就只有遮光筒旋转一个较小角度 D．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度 6．某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 (1)如图乙所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 (2)M、N、P三个光学元件依次为______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (3)在用游标卡尺测定某干涉条纹位置时，得到卡尺上的示数如图所示，则该干涉条纹位置是______cm。 (4)在测定某单色光波长的实验中，测得光源到单缝间距为，单缝到双缝间距为，双缝到光屏间距为，单缝宽为，双缝间距为，测得连续五条亮纹位置，其中第一条纹位置为，第五条纹位置为，则该单色光的波长为______（答案选用，，，，，，表示）。 7．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”）。 8．某小组同学用下图装置进行“用双缝干涉测量光的波长”实验，光具座上放置的光学元件从左向右依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜）。 (1)M、N、P三个光学元件依次为过______。 A．单缝、双缝、滤光片 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 D．滤光片、双缝、单缝 (2)某次测量中，小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，手轮示数，调节测量头，让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时，手轮示数如右图所示，此时示数______。 (3)若测出装置中双缝的间距、双缝到屏的距离，则形成此干涉图样的单色光的波长为______。 (4)另一同学安装好实验装置后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，则该调整可能是______。 A．仅增大光源与滤光片间的距离 B．仅增大单缝与双缝的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将绿色滤光片换成紫色滤光片 (5)某次实验后，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在空气中实验时的一半，则该透明介质的折射率______。（该光在空气中的折射率近似为1） 9．某物理兴趣小组采用图甲所示的双缝干涉实验装置，开展光的波长测定实验，实验过程中通过目镜清晰观测到光屏上的干涉条纹。 (1)如图乙所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是（　　） A．仅拨动拨杆 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转毛玻璃处的测量头 (2)实验操作过程中，干涉条纹的形态由图丙①变为图丙②，下列操作中能够实现这一变化的是（　　） A．换用长度更长的遮光筒 B．增大单缝到双缝的距离 C．换用间距更小的双缝 D．将红色滤光片更换为紫色滤光片 (3)某次测量条纹间距时，因游标卡尺零刻度线标识模糊，采用目镜测量头进行观测，其示数如图丁所示（箭头所指为游标卡尺与主尺的对齐位置），则该次测量的读数为_____。 10．小明学习了光的干涉后，利用图中所示生活中的物品，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出双缝；按如图所示的方法，用红色激光笔和自制的双缝做双缝干涉实验，并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备： 实验步骤： （1）对齐捏紧两片刀片，在玻璃片的黑面划出两条平直划痕作为双缝； （2）如图所示，将红色激光光源和玻璃片固定好，并将光屏放在距离合适的地方； （3）打开激光光源，调整光源高度使激光沿水平方向射出，恰好能垂直玻璃片射在两划痕上； （4）在光屏上的干涉条纹如下图所示中的____ A．    B．   C．    D． （5）若已知双缝间的宽度，双缝到投影屏间的距离。使用刻度尺测量出光屏上条纹间距，如下图所示。 由图可以读出A、B两亮纹间的距离，从而得到相邻亮条纹的条纹间距____，由双缝干涉条纹间距公式可计算出该红色激光的波长____（结果均保留2位有效数字）： （6）在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时____（填“大”或“小”）。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____（设空气折射率为1） 11．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。请按照题目要求回答下列问题。 (1)用双缝干涉测量光的波长实验，操作中将表中的光学元件放在如图所示的光具座上，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，表示各光学元件的排列顺序应为C、________（填写元件代号）。 (2)如图，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行（　　） A．仅旋转双缝 B．仅旋转单缝 C．仅前后移动凸透镜 D．仅旋转测量头 (3)实验中已知双缝间的距离d=0.4mm，双缝到光屏的距离L=1.6m，某种单色光照射双缝时，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甲所示为2.332mm；然后同方向转动手轮，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乙所示为_________mm，则这种单色光的波长为________m（最后一空结果保留两位有效数字）。 (4)上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距_________（选填“增大”“减小”或“不变”） 12．利用平面镜也可以进行双缝干涉实验。基本装置如图甲所示，S为单色光源，M为平面镜，S光源直接发出的光和经过平面镜M反射的光形成一对相干光。光源S到光屏的垂直距离为L到平面镜的垂直距离为a，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。 (1)已知光屏上第一条亮条纹读数为，第七条亮条纹如图丙所示读数记为_____________，该单色光的波长_____________（用a，L，，表示）。 (2)如图甲，若光源在水平面上的投影离平面镜左端距离为b，平面镜宽为c，则光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度为_____________（用L、a、b和c表示） (3)如图甲，某同学做实验时，平面镜意外沿纸面向下平移了一小段。与未发生平移时相比，干涉条纹间距将_____________（变大、变小或不变） (4)若改用激光器进行双缝干涉实验，在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距与不加偏振片相比_____________（变大、变小或不变） 13．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，装置如图1所示。 (1)下列说法正确的是__________。 A．单缝的作用是为了获得线光源，因此将光源换成激光后，没有单缝也无法看到干涉条纹 B．在双缝的两条缝上分别加上红色和蓝色滤光片，则能在光屏上看到红蓝相间的干涉条纹 C．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在光屏中心时，应取下单缝和双缝 D．为方便起见，可用测量头直接测出相邻两条亮条纹间的距离代入公式 (2)安装好实验仪器后，镇同学通过目镜观察到光屏上有光照亮，但没有看到清晰的干涉条纹，则接下来需要进行下列哪一步操作_________。 A．调节凸透镜高度，使光聚焦在单缝上 B．保持测量头不动，直接用手转动整个遮光筒 C．保持其他光学元件不动，直接用手转动单缝 D．眼睛继续看目镜视野中的光屏，用手调节拨杆 (3)正确操作后，镇同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为，在图中B位置时游标卡尺读数如图3所示。则相邻两条亮条纹中心间距______。（计算结果保留两位有效数字） (4)蛟同学想要增加目镜视野中观察到的条纹数目，下列做法正确的是______（多选）。 A．适当减小单缝和双缝间的距离 B．使用间距更大的双缝 C．使用波长更短的光 D．将光屏向远离双缝的方向移动 14．“用双缝干涉测光的波长”实验的装置如图甲所示。 (1)某次测量中，小明将测量头的分划板中心刻线对准第1条亮条纹中心，手轮示数x1=1.700 mm，调节测量头，让分划板中心刻线对准第5条亮条纹中心时，手轮示数如图乙所示，此时示数x2=____mm，由此可得相邻两亮条纹间的距离Δx=____mm。 (2)若测出装置中双缝的间距d=0.2 mm、双缝到屏的距离L=1.00 m，则形成此干涉图样的单色光的波长的表达式为λ=____（用d、L和Δx表示），形成此干涉图样的单色光的波长为____mm。 (3)另一同学安装好实验装置后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置进行调整后，在屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目增加，则该调整可能是　　　　。 A．仅增大光源与滤光片间的距离 B．仅增大单缝与双缝间的距离 C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将绿色滤光片换成紫色滤光片 15．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 (1)图1为依次安装该实验装置三个器材时的图示，a、b、c箭头所指器材依次为__ A．单缝、双缝、滤光片 B．滤光片、单缝、双缝 C．双缝、单缝、滤光片 (2)图2中对条纹的间距Δx表示正确的是___________（选“A”或“B”） (3)在（2）中正确操作并读取数据后，通过测量得到条纹间距的数量级为___ A．10−1m B．10−3m C．10−5m D．10−7m (4)如图3所示为“用光传感器做双缝干涉的实验”的实验装置图，轨道的左侧是激光光源，中间是刻有双缝的挡光座，右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离，其他不变，在电脑上得到图4和图5两种干涉图样。则___ A．图4对应的双缝之间的距离比图5的大 B．图5对应的双缝之间的距离比图4的大 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $