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

**基本信息** 练习以A、B、C三层设计，覆盖双缝干涉实验的基础操作、数据处理及拓展应用，梯度从单一知识点到综合探究，适配新授课分层巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|实验器材作用、波长公式直接应用|基础选择与填空，强化物理观念中的实验仪器认知| |B层|条纹间距变化分析、多数据计算波长|条件变式题，培养科学探究中的证据处理能力| |C层|干涉图样判断、误差分析及拓展实验|综合辨析与创新应用，发展科学思维中的质疑创新|

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．(1)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，拨杆的作用是__________； A．调节单缝，使单缝和双缝平行 B．调节单缝，使单缝和双缝垂直 C．调节双缝，使单缝和双缝平行 D．调节双缝，使单缝和双缝等高 (2)实验中，测得相邻亮条纹的间距为、单缝宽度为、双缝间距为、透镜到单缝的距离为、单缝与双缝距离为，双缝与屏的距离为，则测量得到的单色光波长__________（选用以上测量值的字母表示）。 2．用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如下图所示。 (1)双缝应该放置在图1中_______处（填“A”或“B”）。 (2)分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2所示，读数为_______mm。 3．“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图1所示， (1)将各元件按图1方式安装在光具座上，图中________（选填“A”、“B”或“C”）位置是安装双缝的位置； (2)某次实验分别采用双缝间距和的双缝获得绿光干涉条纹如图2所示，其中对应的是图________（选填“A”或“B”）。 4．用如图所示的装置测量某种单色光的波长，其中光学元件A为________（选填“单缝”或“双缝”）；若想增大相邻亮条纹间的距离，可以________（选填“增大”或“减小”）双缝中心之间的距离。 B层 5．某物理兴趣小组在用如图甲所示的双缝干涉实验装置测定光的波长实验中，通过目镜成功观察到光屏上的干涉条纹。 (1)某同学在实验过程中通过有关操作使干涉条纹由图乙变为图丙，他的操作是以下的哪项（　　） 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．红色滤光片换成紫色滤光片 (2)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。 (3)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x1，第五条纹位置为（），则该单色光的波长为___________。 (4)由杨氏双缝干涉条纹间距公式可知，对于单色光而言，其波长为定值，干涉图样应为等距的明暗相间的条纹，但物理教科书中所给的干涉图样并非如此，只有在靠近中央部分的条纹是等距的，边缘部分的间距变_______（选填“窄”或“宽”），有兴趣的同学可以探究其原因。 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）。 C层 7．某兴趣小组利用如图甲所示装置研究光的波动性。О处为单色激光笔，A处为狭缝片。B处为水平放置的光强传感器。 (1)若仅改变图甲中AB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．A处为双缝，图乙中AB间的距离大 B．A处为双缝，图丙中AB间的距离大 C．A处为单缝，图乙中AB间的距离大 D．A 处为单缝，图丙中AB间的距离大 (2)若在A处安装双缝，测出OA间的距离为，AB间的距离为；连续四条亮纹间的距离为，使用的双缝间距为d ，则该激光的波长为____________； (3)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OA间的距离可以减小测量误差 B．适当增加AB间的距离可以减小测量误差 C．实验中应保证OAB连线与接收器B垂直 8．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______。 A．单缝 B．双缝 C．滤光片 (2)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节______。 A．仅旋转遮光筒 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头 (3)调整好实验器材后，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，毛玻璃屏与双缝间的距离为，则入射的单色光的波长的表达式为______。（用题中涉及的物理量符号表示） (4)另一同学以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），下列说法正确的______。 A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上无任何光亮 (5)1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图丁所示，S为单色光源，M为一平面镜。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距的表达式______。 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 《4.4 实验： 用双缝干涉测量光的波长 分层作业》参考答案 1．(1)A (2) 【详解】（1）实验过程中，金属拨杆的作用是调节单缝与双缝平行，使不够清晰的干涉图样变清晰。故选A。 （2）根据条纹间距表达式 解得 2．(1)B (2)3.184 【详解】（1）在双缝干涉实验中，光的传播顺序是：光源→透镜→滤光片→单缝→双缝→遮光筒→测量头。单缝的作用是获得线光源，双缝的作用是将一束光分成两束相干光。因此，双缝应放置在滤光片之后、遮光筒之前的B处。 （2）螺旋测微器的读数规则是：固定刻度读数+可动刻度读数×0.01mm。 图中固定刻度：3.0mm 可动刻度：18.4×0.01mm=0.184mm 读数：3.0mm+0.184mm=3.184mm（3.182~3.186mm均合理） 3．(1)C (2)B 【详解】（1）双缝干涉实验的元件安装顺序为：光源、滤光片（A）、单缝（B）、双缝（C）、遮光筒、毛玻璃屏。因此，图中C位置是安装双缝的位置 （2）根据可知，d越小条纹间距越稀疏，由图2可知图B的条纹间距更稀疏且，因此对应的是B。 4． 单缝 减小 【详解】[1]光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃、放大镜，则光学元件A为单缝； [2]根据 可知，想要增大相邻亮条纹间的距离，可以减小双缝中心之间的距离。 5．(1)D (2)1.725 (3) (4)宽 【详解】（1）干涉条纹由图乙变为图丙，观察到的条纹增加，即条纹间距减小，由公式得 AB．换用长度更长的遮光筒会使条纹间距变大，增大单缝到双缝的距离，条纹间距不变，故A错误，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。 （2）由图可知，该干涉条纹位置是 （3）根据题意可知，条纹间距为 由公式有 联立解得 （4）如图所示 由于，所以可认为为直角三角形，根据三角函数关系有 另外 消去得 当两列波的路程差为波长的整数倍，即（）时出现亮条纹，即亮条纹中心的位置为 相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 对于单色光而言，其波长为定值，干涉图样应为等距的明暗相间的条纹，但上述推导的前提是很小，在靠近的位置，很小，上述推导是成立的；但当离较远的位置，较大，不再满足 而是 因此推导的结果为，即只有在靠近中央部分的条纹是等距的，边缘部分的间距变宽。 6．(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．(1)A (2) (3)BC 【详解】（1）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A处为双缝，乙图条纹间距大于丙图，根据可知，乙图AB间距大。 故选A。 （2）根据题意有 得 （3）A．由可知，波长与OA间的距离无关，所以适当增加OA间的距离并不能减小测量误差，故A错误； B．适当增加AB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OAB连线与接收器B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OAB连线与接收器B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．(1)A (2)D (3) (4)C (5) 【详解】（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）要得到清晰干涉图样需要单缝与双缝平行，所以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，即D选项符合题意。 故选D。 （3）相邻亮条纹之间的距离 根据双缝干涉条纹间距公式 单色光的波长 （4）在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），由于绿光和红光的频率不同，则不能发生干涉，但屏仍有光亮。 故选C。 （5）从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看作双缝干涉，所以之间的距离为d，而光源S到光屏的距离看以看作双孔屏到像屏距离l，等效双缝间距 根据相邻条纹间距公式 解得相邻两条亮纹（或暗纹）间距为 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 $