第70讲 实验:用双缝干涉实验测量光的波长(专项训练)(湖南专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-08-03
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摘要:
**基本信息**
聚焦双缝干涉测波长实验,以原型实验为基础,创新情境为延伸,通过分层演练构建“原理-操作-拓展”的完整备考体系,培养科学探究与科学思维能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|教材原型实验|5题|器材排序、条纹调节、公式应用|从实验原理(λ=Δxd/L)到器材作用(单缝双缝共轴),构建基础操作逻辑|
|创新实验|5题|洛埃镜、光电传感器、牛顿环|通过虚像光源、光强分布迁移干涉原理,深化模型建构能力|
|重难创新|4题|厚度检测、误差分析|结合折射率、条纹偏移拓展实验应用,培养科学论证能力|
|真题实战|3题|高考真题改编|对接高频考点(条纹间距计算、器材误差),强化应试迁移能力|
内容正文:
第70讲 实验:用双缝干涉实验测量光的波长
目 录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新实验 3
重难·创新演练 13
真题·实战演练 22
模拟·基础演练
考查重点:用双缝干涉测量光的波长
⏳题型01 教材原型实验
1.(2026·湖南娄底·模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将各实验器材安装在光具座上,如图甲所示。
(1)为保证实验效果,P、Q两个光学元件依次为__________;
A.单缝 双缝 B.双缝 单缝
(2)双缝间距为d,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。若A、B两条亮条纹中央间距为x,则所测光的波长为__________(用所给物理量的字母表示)。
【答案】(1)A
(2)
【详解】(1)为保证实验效果,P、Q两个光学元件依次为单缝、双缝。
故选A。
(2)若A、B两条亮条纹中央间距为x,有
根据条纹间距公式
可得所测光的波长为
2.(2026·湖南衡阳·二模)在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,通过目镜观察到清晰的明暗相间的单色条纹时,发现如图所示的现象,产生此现象的原因及接下来的操作是__________。
A.单缝和双缝不平行,应调节拨杆使二者平行 B.光源、单缝、双缝不共轴,应调节使其共轴
C.分划板左偏,调节使其适当右移 D.分划板右偏,调节使其适当左移
(2)实验中,用测量头得到某次条纹读数为,则此测量数据是选用了测量头__________(选填“甲”或“乙”)测量得到的。
【答案】(1)C
(2)乙
【详解】(1)图中干涉图样可知,干涉条纹清晰,亮度正常,干涉条纹偏右,出现这种现象的原因是分划板左偏,调节使其适当右移。
故选C。
(2)甲图的测量头是游标卡尺式,精度通常为0.1mm、0.02mm或0.05mm,无法读出0.001mm的精度。
乙图的测量头是螺旋测微器式(也叫读数显微镜),精度为0.01mm,可估读到0.001mm,与1.520mm的精度匹配。
所以,此测量数据是选用了测量头乙。
3.(2026·浙江·二模)某实验小组利用图甲所示的装置测定光的波长。
(1)各项操作正确规范,下列说法正确的是________(单选)
A.若去掉滤光片,则会看到一片白光
B.若将透镜向左移动,则观察到的条纹间距将变大
C.若将红色滤光片更换为绿色滤光片,其它不变,则观察到的条纹间距将变小
(2)实验中,若测量头中观察到的图样如图乙所示,则在此情况下,波长的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”),为了使实验更准确则应调节________(填“拨杆”、“目镜”或“测量头”)。
【答案】(1)C
(2) 大于 测量头
【详解】(1)A.去掉滤光片后,光源发出的白光经单缝、双缝,会观察到彩色干涉条纹,而非“一片白光”,故A错误;
B.双缝干涉条纹间距公式为(L为双缝到屏的距离,d为双缝间距,为光的波长),透镜向左移动时,仅改变单缝的入射光均匀性,不改变L、d、,因此条纹间距不变,故B错误;
C.红光波长大于绿光波长,由可知,减小,条纹间距变小,因此换绿色滤光片后,条纹间距变小,故C正确。
故选C。
(2)[1][2]从图乙可知,分划板的中心刻度线未与条纹中心线平行,会导致测量偏大,由可知,波长的测量值大于真实值;为使条纹中心与刻度线对齐,需调节测量头(改变分划板的位置),使中心刻度线与条纹中心线平行。
4.(2026·山西省太原市·模拟题)某同学用图示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,光源采用的是小白炽灯泡。
光具座上标注为、、的仪器依次为 。
A.滤光片、双缝和单缝 滤光片、单缝和双缝
C.单缝、滤光片和单缝 双缝、滤光片和双缝
先用红色滤光片进行实验,在目镜中可以看到红色干涉条纹,若想减少从目镜中观察到的条纹个数,该同学可以 。
A.将单缝向双缝靠近
B.增大遮光筒的长度
C.减小遮光筒的长度
D.使用间距更大的双缝
取下红色滤光片,调节装置后在目镜中观察到的图样中,其中央条纹是 选填“白色”“黑色”“紫色”或“红色”。
【答案】
白色
【解析】实验中通过滤光片获得单色光,通过单缝获得线光源,通过双缝获得相干光,可知,光具座上标注为、、的仪器依次为滤光片、单缝和双缝,故选B。
减少观察到的条纹数,即增大条纹间距,由公式可知:
A.将单缝向双缝靠近,不能改变条纹个数,故A错误;
B.增大遮光筒的长度,可以增大条纹间距,减少观察到的条纹数,故B正确;
C.减小遮光筒的长度,可以减小条纹间距,增加观察到的条纹数,故C错误;
D.使用间距更大的双缝,可以减小条纹间距,增加观察到的条纹数,故D错误。
故选B。
取下红色滤光片,调节装置后在目镜中观察到的图样中,观察到的中央条纹是白色,两边是彩色条纹。
5.(2026·山东·三模)物理兴趣小组的同学利用如图(a)所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”,实验。
(1)实验过程中,同学发现测量头视野较暗,可以尝试的操作为__________。
A.旋转测量头 B.左右调节拨杆使相应元件共轴
C.将透镜紧贴单缝放置 D.使透镜到单缝的距离足够远
(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,手轮示数为,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(b)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__________(保留3位有效数字)。
【答案】(1)B
(2)16.102/16.101/16.103
(3)630
【详解】(1)A.旋转测量头是为了看清分划板刻线,不能改变视野亮度,故A错误;
B.左右调节拨杆可以使单缝与双缝平行,或者调节光源、透镜、单缝、双缝共轴,使更多光线通过双缝进入测量头,从而增加视野亮度,故B正确;
C.透镜通常放置在单缝前,紧贴单缝放置不符合实验规范,且不能显著增加亮度,故C错误;
D.使透镜到单缝的距离足够远会导致光线发散,进入单缝的光减少,视野变暗,故D错误。
故选B。
(2)螺旋测微器固定刻度读数为,可动刻度读数为,则最终读数为
(3)根据题意,第1条亮条纹中心读数,第5条亮条纹中心读数,则相邻亮条纹间距
根据双缝干涉条纹间距公式
可得
代入数据解得
⏳题型02 创新实验
6.(2026·河南南阳·三模)洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某实验小组用光电传感器代替光屏,测量单色光的波长,其原理如图甲所示,单色光从单缝S射出,一部分直接投射到传感器上,另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。由于平面镜的成像作用,反射光可视为光源S在平面镜中的虚像S'发出的光,这样S和S'形成两个相干光源。两束光照射到光电传感器,经计算机处理后,得到如图乙所示图像,横轴为垂直于干涉条纹的距离,若单缝S到平面镜的垂直距离d=0.2mm,单缝到光电传感器的距离D=1.2m,则单色光的波长为_______m(保留2位有效数字)。
【答案】
【详解】洛埃镜实验中,相干光源S和虚像的间距,等效为双缝间的距离为
由图乙得相邻亮纹的间距
根据双缝干涉公式
解得单色光的波长为
7.(2026·河北保定·一模)图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d,双缝到光电传感器的距离为L。某次实验时用绿色激光照射,得到图乙所示的光照强度分布图,光照强度峰值处为各亮条纹中心。请回答下列问题:
(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列___________(填“水平”或“竖直”)的明暗相间的条纹。
(2)只增加激光器的发射功率,光照强度分布图发生的变化是( )
A.光照强度的峰值变大
B.相邻光照强度峰值处水平间距变小
(3)可算出该激光的波长为λ=___________。(用d、a、L表示)
(4)若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)竖直
(2)A
(3)
(4)变大
【详解】(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列竖直的明暗相间的条纹。
(2)根据条纹间距公式可知,增加激光器的发射功率,条纹间距不变,相邻光照强度峰值处水平间距不变,但光照强度的峰值变大。
故选A。
(3)由图可得
所以
(4)由于红光波长更长,根据条纹间距公式可知,若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距变大。
8.(2026·湖南一模)某实验小组利用如图所示的装置观察光的干涉现象。单色光从单缝射出,一部分直接射到光屏上,另一部分经平面镜反射后投射到光屏上,两束光在光屏上形成干涉条纹。已知单缝到平面镜的竖直距离为,到光屏的水平距离为。
实验中观察到干涉条纹模糊,为使干涉条纹清晰,下列操作正确的是
A.改变平面镜与单缝的竖直距离
B.调整平面镜的角度,使之与单缝平行
C.改变平面镜与单缝的水平距离
D.改变平面镜与光屏的距离
若测得第条亮纹中央到第条亮纹中央的间距为,则该单色光的波长 用、、表示;
若将平面镜稍向下平移,相邻两条亮纹之间的距离将 选填“变大”“变小”或“不变”。
【答案】
变小
【解析】改变平面镜与单缝的竖直距离,对干涉条纹清晰度没有影响,故A错误;
B.若平面镜与单缝 不平行,反射后的光线离光屏距离较远,导致干涉条纹不清晰,故B正确;
改变平面镜与单缝的水平距离,不会影响条纹清晰度,故C错误;
D.改变平面镜与光屏的距离,不会影响条纹清晰度,故 D错误。
故选B。
条纹间距为
缝光源通过平面镜成的像,相当于另一缝光源,由双缝干涉相邻两条亮间距公式
其中 ,
可得
联立可得波长为
结合以上分析可得
若将平面镜 稍向下平移,变大,相邻两条亮纹之间的距离将变小。
9.(2026·湖南长沙市·模拟题)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
10.(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)利用甲图所示装置研究光的某些现象,下列说法正确的是 。
A.若光源和光屏间放置的只是单缝挡板,则在光屏上得到的图样如图所示
B.若光源和光屏间放置的有双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,图样的条纹宽度会变宽
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则红光最有可能照射不到光屏上
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则紫光最有可能照射不到光屏上
某同学用如图乙所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验,他用带有游标尺的测量头测量相邻两条亮条纹间的距离,转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹将这一条纹确定为第一亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丙所示;转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第六亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丁所示。则:
图丙的读数 ,图丁的读数 ,实验中所用的双缝间的距离,双缝到屏的距离,可得实验中测出的光的波长 。
干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外,把一个凸透镜压在一块平面玻璃上图戊,让单色光从上方射入示意图如图己,其中为凸透镜的曲率半径,从上往下看凸透镜,也可以观察到由干涉造成图庚所示的环状条纹,这些条纹叫作牛顿环。如果改用波长更长的单色光照射,观察到的圆环半径将 选填“变大”“变小”或“不变”;如果换一个曲率半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径将 选填“变大”“变小”或“不变”。
【答案】
变大
变大
【解析】若光源和光屏间放置的只是单缝挡板,则在光屏上得到衍射图样,如图所示,故A正确;
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,依据干涉条纹间距公式 可知,波长变短,图样的条纹宽度会变窄,故B错误;
若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,紫光偏折最大,则紫光最有可能照射不到光屏上,故C错误,D正确。
故选AD。
图丙中的主尺读数为,游标尺读数为,
所以图丙的读数;
图丁中的主尺读数为,游标尺读数为,
所以图丁的读数;
相邻两个亮条纹的距离
根据双缝干涉条纹间距公式
解得光的波长为
把数据代入上面公式解得 。
当光程差为波长的整数倍时是亮条纹,当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹。用波长变长的光照射,则出现亮条纹的这一厚度需远离中心,则圆环的半径变大。
如果换一个曲率半径更大的凸透镜,出现亮条纹的这一厚度偏移中心,则观察到的圆环的半径变大。
重难·创新演练
设题创新:在实验器材材和方法上创新
1.(2026·浙江衢州·二模)某同学研究光的干涉现象,实验装置如图所示。
从单缝发出的单色光,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
(1)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________;
A.将光源由绿色光改为红色光
B.将光屏稍向左移动一些
C.将平面镜稍向下移动一些
D.将单缝稍向下移动一些
(2)若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光屏上形成的第2条亮纹与第4条亮纹的中心间距为,单色光的波长___________;
(3)在“用油膜法估测油酸分子直径大小”的实验时,测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为,根据画有油膜轮廓玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,完整的格子数为个,超过半格不足整个的格子数为个,不足半格的格子数为个,每个格子的面积为,则油酸分子直径的表达式为:___________
【答案】(1)AD
(2)
(3)
【详解】(1)A.根据,相邻亮纹间距和波长、双光源到屏距离成正比,和(到平面镜垂直距离)成反比:绿光波长小于红光,换红光后增大,增大,故A正确;
B.光屏左移,减小,减小,故B错误;
C.平面镜向下移动,位置不变,到平面镜距离增大,减小,故C错误;
D.单缝向下移动,靠近平面镜,减小,增大,故D正确。
故选AD。
(2)第2条到第4条亮纹中心间距为,因此相邻亮纹间距
代入
得:
整理得
(3)油膜法估测分子直径时,数格子规则为:完整格子计数,超过半格按1格计数,不足半格舍去,因此总格子数为
油膜总面积
单分子油膜分子直径
2.(25-26高三上·云南楚雄·期末)某实验小组使用图甲的装置测量某颜色激光的波长,用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝中心的距离。
(1)实验时,激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B两亮条纹中心间的距离________。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离,由此可以计算该激光的波长________(结果保留三位有效数字)。
(2)若实验过程中,不小心用不透明物体遮住了一条狭缝,则在光屏上出现________(填“亮度较弱的干涉条纹”“衍射条纹”或“全屏入射光”)。
【答案】(1) 78.0
(2)衍射条纹
【详解】(1)[1] 刻度尺的最小刻度值为,应估读到毫米的下一位,即0.1mm。
由题图乙刻度尺读出A、B两亮条纹间的距离。
[2] 由题图乙可知相邻两亮条纹间的距离
根据公式,可得。
(2)若实验过程中,不小心用不透明物体遮住了一条狭缝,则在光屏上出现衍射条纹。
3.(2026·山东青岛·三模)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2位有效数字)
请回答下面问题:
(1)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Δx=______mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm,已知双缝间距d0=0.25mm,则该单色光的波长λ=______m;
(2)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“S1”或“S2”)处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=______m。
【答案】(1) 1.6 7.5×10-7
(2) S2 3.0×10-6
【详解】(1)[1]由图可知,相邻亮条纹间距为
[2]根据条纹间距公式可得
(2)[1]当玻璃板紧贴挡板放置时,光线通过玻璃板后会产生光程差,由于玻璃对光的折射率大于空气,光在玻璃中传播的速度较慢,因此通过玻璃板的光线的光程增大,由乙图可知,干涉条纹向右移动,说明光线通过S2处玻璃板后的光程比S1长,所以S2处玻璃较厚;
[2]由乙图可知,条纹移动了两个条纹间距,则,
代入数据解得
4.(2026·海南海口·模拟预测)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,装置如图所示。
(1)①所表示的实验器材是_________(选填“单缝”或“双缝”)。
(2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数如图丙所示,________mm。
(3)若已知双缝间距,双缝到屏的距离,则待测光的波长________。(用、、和表示)
【答案】(1)单缝
(2)4.593/4.594/4.595
(3)
【详解】(1)在双缝干涉实验中,为了获取相干光源,光路顺序依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏。单缝的作用是获得线光源,双缝的作用是获得频率相同的相干光源。图中①位于光源之后、双缝之前,故①为单缝。
(2)的读数为
(3)是第1条亮纹位置,是第7条亮纹位置,相邻条纹间距
根据双缝干涉公式
整理得波长
真题·实战演练
高频考点:在实验器材和方法上创新
1.(2026·山东·高考真题)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。
(1)如图甲所示,将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有__________(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。
(2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离______cm。
(3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距_______mm(保留两位有效数字)。
(4)利用公式_______________(用、和表示),某同学计算得该激光的波长为,此波长的光为电磁波中的__________(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。
【答案】(1)亮度高
(2)31.25(31.23~31.27)
(3)0.40
(4) 可见光
【详解】(1)激光的亮度高特点使它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,如果直接射入眼睛会对眼睛造成不可逆转的伤害。
(2)根据题图甲可知,双缝所在位置为
光传感器所在的位置为
因此双缝到光传感器的距离
(3)根据题图乙可知,区域有6个条纹间距,则条纹间距
(4)[1]根据双缝干涉条纹间距公式
得
[2]波长在可见光波段,因此此波长的光为电磁波中的可见光。
2.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1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________。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
【答案】(1)BC
(2) B 3.185(3.183~3.187)
(3)C
【解析】(1)A.最高点小球速度为0,有加速过程造成摆动不明显,计时不准确,摆球在最低点速度最快,因此需要在最低点开始计时,A错误;
B.变压器原、副线圈上为交变电压,使用多用电表的交流电压挡测量,B正确;
C.用多用电表测电阻之前需要先进行欧姆调零,C正确。
故选BC。
(2)[1]双缝应置于单缝后边,因此A为单缝,B为双缝;
[2]螺旋测微器读数为
(3)A.表头断路,表笔连任意两端,电流都无法通过表头,均不发生偏转,A错误;
B.电阻断路,连接A、B时,电流通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头偏转,B错误;
C.电阻断路,连接A、B时,电流无法通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头不偏转;连接A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,C正确。
故选C。
3.(2024·河北·高考真题)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图1所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据,判断单色光1为____________(填“红光”或“绿光”)。
【答案】绿光
【解析】根据,可得
由图表带入数据可知
故
则
已知绿光的波长小于红光波长,则单色光1是绿光。
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第70讲 实验:用双缝干涉实验测量光的波长
目 录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 创新实验 3
重难·创新演练 13
真题·实战演练 22
模拟·基础演练
考查重点:用双缝干涉测量光的波长
⏳题型01 教材原型实验
1.(2026·湖南娄底·模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将各实验器材安装在光具座上,如图甲所示。
(1)为保证实验效果,P、Q两个光学元件依次为__________;
A.单缝 双缝 B.双缝 单缝
(2)双缝间距为d,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。若A、B两条亮条纹中央间距为x,则所测光的波长为__________(用所给物理量的字母表示)。
2.(2026·湖南衡阳·二模)在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,通过目镜观察到清晰的明暗相间的单色条纹时,发现如图所示的现象,产生此现象的原因及接下来的操作是__________。
A.单缝和双缝不平行,应调节拨杆使二者平行 B.光源、单缝、双缝不共轴,应调节使其共轴
C.分划板左偏,调节使其适当右移 D.分划板右偏,调节使其适当左移
(2)实验中,用测量头得到某次条纹读数为,则此测量数据是选用了测量头__________(选填“甲”或“乙”)测量得到的。
3.(2026·浙江·二模)某实验小组利用图甲所示的装置测定光的波长。
(1)各项操作正确规范,下列说法正确的是________(单选)
A.若去掉滤光片,则会看到一片白光
B.若将透镜向左移动,则观察到的条纹间距将变大
C.若将红色滤光片更换为绿色滤光片,其它不变,则观察到的条纹间距将变小
(2)实验中,若测量头中观察到的图样如图乙所示,则在此情况下,波长的测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”),为了使实验更准确则应调节________(填“拨杆”、“目镜”或“测量头”)。
4.(2026·山西省太原市·模拟题)某同学用图示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,光源采用的是小白炽灯泡。
光具座上标注为、、的仪器依次为 。
A.滤光片、双缝和单缝 滤光片、单缝和双缝
C.单缝、滤光片和单缝 双缝、滤光片和双缝
先用红色滤光片进行实验,在目镜中可以看到红色干涉条纹,若想减少从目镜中观察到的条纹个数,该同学可以 。
A.将单缝向双缝靠近
B.增大遮光筒的长度
C.减小遮光筒的长度
D.使用间距更大的双缝
取下红色滤光片,调节装置后在目镜中观察到的图样中,其中央条纹是 选填“白色”“黑色”“紫色”或“红色”。
5.(2026·山东·三模)物理兴趣小组的同学利用如图(a)所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”,实验。
(1)实验过程中,同学发现测量头视野较暗,可以尝试的操作为__________。
A.旋转测量头 B.左右调节拨杆使相应元件共轴
C.将透镜紧贴单缝放置 D.使透镜到单缝的距离足够远
(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,手轮示数为,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(b)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__________(保留3位有效数字)。
⏳题型02 创新实验
6.(2026·河南南阳·三模)洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某实验小组用光电传感器代替光屏,测量单色光的波长,其原理如图甲所示,单色光从单缝S射出,一部分直接投射到传感器上,另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。由于平面镜的成像作用,反射光可视为光源S在平面镜中的虚像S'发出的光,这样S和S'形成两个相干光源。两束光照射到光电传感器,经计算机处理后,得到如图乙所示图像,横轴为垂直于干涉条纹的距离,若单缝S到平面镜的垂直距离d=0.2mm,单缝到光电传感器的距离D=1.2m,则单色光的波长为_______m(保留2位有效数字)。
7.(2026·河北保定·一模)图甲为研究光的干涉现象的实验装置。已知双缝间的距离为d,双缝到光电传感器的距离为L。某次实验时用绿色激光照射,得到图乙所示的光照强度分布图,光照强度峰值处为各亮条纹中心。请回答下列问题:
(1)若双缝竖直,则光屏上出现的是一系列___________(填“水平”或“竖直”)的明暗相间的条纹。
(2)只增加激光器的发射功率,光照强度分布图发生的变化是( )
A.光照强度的峰值变大
B.相邻光照强度峰值处水平间距变小
(3)可算出该激光的波长为λ=___________。(用d、a、L表示)
(4)若改用功率相同红色激光照射,光电传感器上条纹间距___________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
8.(2026·湖南一模)某实验小组利用如图所示的装置观察光的干涉现象。单色光从单缝射出,一部分直接射到光屏上,另一部分经平面镜反射后投射到光屏上,两束光在光屏上形成干涉条纹。已知单缝到平面镜的竖直距离为,到光屏的水平距离为。
实验中观察到干涉条纹模糊,为使干涉条纹清晰,下列操作正确的是
A.改变平面镜与单缝的竖直距离
B.调整平面镜的角度,使之与单缝平行
C.改变平面镜与单缝的水平距离
D.改变平面镜与光屏的距离
若测得第条亮纹中央到第条亮纹中央的间距为,则该单色光的波长 用、、表示;
若将平面镜稍向下平移,相邻两条亮纹之间的距离将 选填“变大”“变小”或“不变”。
9.(2026·湖南长沙市·模拟题)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
10.(2026·湖北省黄冈市·月考试卷)利用甲图所示装置研究光的某些现象,下列说法正确的是 。
A.若光源和光屏间放置的只是单缝挡板,则在光屏上得到的图样如图所示
B.若光源和光屏间放置的有双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,图样的条纹宽度会变宽
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则红光最有可能照射不到光屏上
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则紫光最有可能照射不到光屏上
某同学用如图乙所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验,他用带有游标尺的测量头测量相邻两条亮条纹间的距离,转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹将这一条纹确定为第一亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丙所示;转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第六亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丁所示。则:
图丙的读数 ,图丁的读数 ,实验中所用的双缝间的距离,双缝到屏的距离,可得实验中测出的光的波长 。
干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外,把一个凸透镜压在一块平面玻璃上图戊,让单色光从上方射入示意图如图己,其中为凸透镜的曲率半径,从上往下看凸透镜,也可以观察到由干涉造成图庚所示的环状条纹,这些条纹叫作牛顿环。如果改用波长更长的单色光照射,观察到的圆环半径将 选填“变大”“变小”或“不变”;如果换一个曲率半径更大的凸透镜,观察到的圆环半径将 选填“变大”“变小”或“不变”。
重难·创新演练
设题创新:在实验器材材和方法上创新
1.(2026·浙江衢州·二模)某同学研究光的干涉现象,实验装置如图所示。
从单缝发出的单色光,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
(1)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________;
A.将光源由绿色光改为红色光
B.将光屏稍向左移动一些
C.将平面镜稍向下移动一些
D.将单缝稍向下移动一些
(2)若光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光屏上形成的第2条亮纹与第4条亮纹的中心间距为,单色光的波长___________;
(3)在“用油膜法估测油酸分子直径大小”的实验时,测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为,根据画有油膜轮廓玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,完整的格子数为个,超过半格不足整个的格子数为个,不足半格的格子数为个,每个格子的面积为,则油酸分子直径的表达式为:___________
2.(25-26高三上·云南楚雄·期末)某实验小组使用图甲的装置测量某颜色激光的波长,用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝中心的距离。
(1)实验时,激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B两亮条纹中心间的距离________。通过激光测距仪测量出双缝到光屏间的距离,由此可以计算该激光的波长________(结果保留三位有效数字)。
(2)若实验过程中,不小心用不透明物体遮住了一条狭缝,则在光屏上出现________(填“亮度较弱的干涉条纹”“衍射条纹”或“全屏入射光”)。
3.(2026·山东青岛·三模)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2位有效数字)
请回答下面问题:
(1)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Δx=______mm;该小组又测得双缝到光传感器的距离L=53.33cm,已知双缝间距d0=0.25mm,则该单色光的波长λ=______m;
(2)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“S1”或“S2”)处玻璃板较厚。已知玻璃板对该单色光的折射率为n=1.5,则S1与S2两处玻璃板的厚度差Δd=______m。
4.(2026·海南海口·模拟预测)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,装置如图所示。
(1)①所表示的实验器材是_________(选填“单缝”或“双缝”)。
(2)观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数,继续转动手轮,使分划板中心刻线对准时,手轮的读数如图丙所示,________mm。
(3)若已知双缝间距,双缝到屏的距离,则待测光的波长________。(用、、和表示)
真题·实战演练
高频考点:在实验器材和方法上创新
1.(2026·山东·高考真题)某实验小组用光传感器做双缝干涉实验并测量光的波长。
(1)如图甲所示,将激光光源、间距的双缝和光传感器依次安装在光具座上,打开光源,调整光路,此过程中应避免激光直接射入眼睛,因为激光具有__________(填“亮度高”或“相干性好”)的特点。
(2)调整光路后,各器件位置如图甲所示,双缝到光传感器的距离______cm。
(3)连接光传感器至计算机,得到干涉条纹的光强分布如图乙所示。测得区域的宽度为2.40 mm,则条纹间距_______mm(保留两位有效数字)。
(4)利用公式_______________(用、和表示),某同学计算得该激光的波长为,此波长的光为电磁波中的__________(填“红外线”“可见光”或“紫外线”)。
2.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1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________。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
3.(2024·河北·高考真题)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图1所示,其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据,判断单色光1为____________(填“红光”或“绿光”)。
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第70讲
1.0
【答案】(I)A
品
2.
【答案】(1)C
(2)乙
3.
【答案】1)C
(2)
大于
测量头
【答案】B
B
白色
5.
【答案】(1)B
(2)16.102/16.101/16.103
(3)630
6
【答案】2.1×10-7
7
【答案】I)竖直
(2)A
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实验:用双缝干涉实验测量光的波长
区题型01教材原型实验
区题型02创新实验
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ad
3)2L
4)变大
8
【答案】B
2h△L
5D
变小
9.
【答案】A
d△x
3L2
BC
10
【答案】AD
1.15
8.95
520
变大
变大
重难·创新演练
设题创新:在实验器材材和方法上创新
1.
【答案】(I)AD
rh
②D
B)s(N,+N2)
2.
【答案】(1)
78.0
6.50×107
2/3
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(2)衍射条纹
3.
【答案】1)
1.6
7.5x107
(2)
S2
3.0×106
4.)
【答案】(1)单缝
(2)4.593/4.594/4.595
65-)a
61
真题实战演练
高频考点:在实验器材和方法上创新
1.(”)。
【答案】(I)亮度高
(2)31.25(31.23-31.27)
3)0.40
d
(4)
△x
可见光
3.
【答案】I)BC
(2)
B
3.185(3.1833.187)
3)C
3.。
【答案】绿光
3/3
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