专题39 实验:测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长(专项训练)(浙江专用)2027年高考物理一轮复习讲练测
2026-09-17
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摘要:
**基本信息**
聚焦双缝干涉实验测量光的波长,通过基础原型、拓展创新及真题演练,系统构建实验原理应用与误差分析能力,强化科学探究与科学思维。
**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|装置识别、操作规范、公式应用|从实验原理(λ=Δx·d/L)到仪器调节(拨杆作用、共轴调节)|
|拓展实验|5题|创新装置(平面镜替代双缝)、数据处理|从基础公式迁移到等效光源模型构建|
|重难·创新演练|5题|故障分析、图像辨析|误差分析(条纹不清晰原因)→实验改进逻辑|
|真题·实战演练|3题|高考原题重现|紧扣考纲要求(装置排序、条纹调节、参数测量)|
内容正文:
专题39 实验:测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 拓展实验 5
重难·创新演练 10
真题·实战演练 14
模拟·基础演练
考查重点: 教材原型实验 拓展实验
⏳题型01 教材原型实验
1.(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”)。
2.(2026·浙江金华·二模)“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
3.(2026·浙江绍兴·二模)(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)。
4.(2026·浙江温州·二模)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从左到右依次为光源、M、N、P、Q、遮光筒、毛玻璃、目镜,如图1所示。
(1)为保证实验效果,M、N、P、Q四个光学元件依次为__________;
A.滤光片、透镜、单缝、双缝
B.透镜、滤光片、单缝、双缝
C.滤光片、透镜、双缝、单缝
D.透镜、单缝、滤光片、双缝
(2)转动手轮时,观察到初、末两个视场,符合实际的是图2中的__________(填“甲”或“乙”);
(3)分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐,记下读数;转动手轮,分划板中心刻线与第7条亮纹中心对齐,记下读数。已知图1中的、,双缝间距为d,则波长__________。
5.(2026·浙江杭州·二模)(多选)用图甲装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验,下列说法正确的有______。
A.测量单色光波长时,滤光片应安装在单缝和双缝之间
B.用手拨动拨杆可使单缝与双缝平行,从而使干涉图样更清晰
C.旋转测量头可使图乙中分划板中心刻线与干涉条纹平行
D.换用间距更小的双缝可增加从目镜中观测到的条纹个数
⏳题型02 拓展实验
6.(2026·浙江绍兴·二模)实验小组用双缝干涉测某激光的波长,实验装置如图1所示。已知双缝的间距,光源到双缝的距离,双缝到白板的距离,则
(1)如图2所示的干涉图样,用游标卡尺测量第1和第6亮条纹之间的距离,则图示游标卡尺的读数为______mm,通过计算求得该激光的波长______nm。
(2)关于该实验,下列说法正确的是 。(单选)
A.若增大双缝间距,所得干涉条纹间距将变宽
B.若减小光源到双缝距离,所得干涉条纹间距将变窄
C.若将绿色光源改为红色光源,所得干涉条纹间距将变宽
D.在光源前放一细玻璃棒,可使点光源变为线光源,但会导致所得波长偏小
7.(2025·浙江宁波·三模)(1)某物理小组同学尝试用两个平面镜做类似双缝干涉测量光的波长实验。两平面镜、的放置如图1所示,两镜面相交于垂直于纸面的线,且夹角接近。垂直纸面的线光源发出单色光照射两平面镜,能在光屏上观察到明暗相间的条纹。关于本实验,下列说法正确的是________(多选)
A.光屏上观察到的条纹是等间距的
B.光源关于两平面镜的虚像、可视为两个相干光源
C.其他条件不变,仅把光屏右移,光屏上的条纹间距会变大
D.若把两镜面间的夹角增大到,光屏上仍可观察到明暗相间的条纹
(2)另一组同学在做“薄膜干涉”实验时,分别用红光和蓝光照射薄膜,形成的干涉图样如图2中A和B所示,其中图________(选填“A”或“B”)是红光形成的干涉图样。
8.(2025·浙江温州·二模)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1),所用单缝的缝宽可调(图2),并用电子显微镜头代替光屏,通过计算机呈现实验现象。
(1)若调节单缝的宽度由图2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
(2)已知双缝间的距离为d,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k,则对应的光波波长为______(用题中所给物理量符号表示)。
9.(2024·浙江·一模)洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示,从单缝发出的光,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。现应用洛埃德镜研究单色光的干涉现象。
(1)以下哪些操作能够减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________(多选);
A.将单缝稍向下移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光源由绿色光改为红色光
(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8条亮纹的中心间距为,单色光的波长______;
10.(2023·浙江·三模)(多选)在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验装置按图所示安装在光具座上,单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝,使单缝与双缝保持平行,调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹。下列说法正确的是( )
A.滤光片的作用是让白光变成单色光,取走滤光片,屏上显示彩色的干涉条纹
B.若将滤光片由绿色换成红色,光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小
C.若测得5个亮条纹中心间的距离为x,则相邻两条亮条纹间距
D.若更换间距更大的双缝,其他条件不变,可从目镜中观察到更多的条纹数量
重难·创新演练
11.(2026·浙江·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。
12.(2026·浙江宁波·二模)”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”)。
13.(2026·浙江嘉兴·二模)某同学利用双缝干涉实验测量某单色光波长,实验装置如图所示。
(1)对于光具座上的光学元件,下列说法正确的是___________。
A.①是凹透镜,③的作用是产生线光源
B.更换②后目镜中观察到的各条纹位置不变
C.可通过左右调节⑤,使得干涉条纹更加清晰明亮
D.将小灯泡换成激光光源,移除①、②、③后仍可观察到干涉条纹
(2)图中双缝干涉现象出现的区域是___________(选填“区域Ⅰ”、“区域Ⅱ”或“区域Ⅰ和区域Ⅱ”)。
14.(2025·浙江宁波·三模)下列说法正确的是( )
A.图甲“验证动量守恒定律”实验中,入射小球的质量必须要大于被碰小球的质量
B.图乙“验证机械能守恒定律”实验中,在释放重物的同时接通打点计时器的电源
C.图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,先滴入油酸酒精溶液,再撒入痱子粉
D.图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,发现分划板的中心刻线与条纹不平行,可通过左右调节拨杆使其平行
15.(25-26高二上·陕西·期末)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_____。
真题·实战演练
16.(2026·浙江·高考真题)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图1所示,
(1)在图1的装置中,1位置为___________(选填“单缝”或“双缝”)
(2)若在目镜视场中发现整体很暗且条纹不清晰,需要___________(选填“上下”或“左右”)拨动拨杆,并且前后移动光源或透镜,使光源发出的光能更集中地会聚在___________(选填“①”或“②”)位置。若图样右侧条纹清晰,但左侧较暗,如图2所示,可调节___________(选填“拨杆”、“手轮”或“光源”),使整个目镜视场条纹清晰明亮。
(3)实验发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行,如图3,则需要___________
A.拨动拨杆 B.旋转整个测量头
C.旋转单缝 D.转动测量头上的手轮
(4)干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离,式中指的是图1装置中___________
A.①③之间的距离 B.①④之间的距离
C.②③之间的距离 D.②④之间的距离
17.(2021·浙江·高考真题)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是___________。(单选)
A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是___________ (单选)
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
18.(2018·浙江·高考真题)(1)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I和细丝II,在光屏上形成的衍射图样如图中a和b所示,已知细丝I的直径为0.605mm,现用螺旋测微器测量细丝II的直径,如图所示,细丝II的直径为_________mm;图中的_____(填“a”或“b”)是细丝II的衍射图样;
(2)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h,与光屏的距离为D,则条纹间距_______,随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上______(填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。
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专题39 实验:测量玻璃的折射率 用双缝干涉实验测量光的波长(专项训练)
目录
模拟·基础演练 1
⏳题型01 教材原型实验 1
⏳题型02 拓展实验 5
重难·创新演练 10
真题·实战演练 14
模拟·基础演练
考查重点: 教材原型实验 拓展实验
⏳题型01 教材原型实验
1.(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。
2.(2026·浙江金华·二模)“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。
3.(2026·浙江绍兴·二模)(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)。
【答案】(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
4.(2026·浙江温州·二模)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从左到右依次为光源、M、N、P、Q、遮光筒、毛玻璃、目镜,如图1所示。
(1)为保证实验效果,M、N、P、Q四个光学元件依次为__________;
A.滤光片、透镜、单缝、双缝
B.透镜、滤光片、单缝、双缝
C.滤光片、透镜、双缝、单缝
D.透镜、单缝、滤光片、双缝
(2)转动手轮时,观察到初、末两个视场,符合实际的是图2中的__________(填“甲”或“乙”);
(3)分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐,记下读数;转动手轮,分划板中心刻线与第7条亮纹中心对齐,记下读数。已知图1中的、,双缝间距为d,则波长__________。
【答案】(1)B
(2)乙
(3)
【详解】(1)在"用双缝干涉测量光的波长"实验中,为了得到相干单色光源,光具座从左到右的光学元件顺序为,光源→透镜(汇聚光线,提高入射光亮度)→滤光片(获得单色光)→单缝(获得线光源)→双缝(获得相干光源)→遮光筒→毛玻璃→目镜,因此M、N、P、Q依次为透镜、滤光片、单缝、双缝,故选B。
(2)实验中测量亮纹位置时,要求分划板的中心刻线对齐亮纹的中心,甲图中分划板刻线位于亮纹外侧,未对齐亮纹中心;乙图中分划板中心刻线分别对齐第1条、第7条亮纹的中心,符合操作要求,因此填乙。
(3)已知第1条亮纹读数为,第7条亮纹读数为,相邻亮纹的间距为
双缝干涉公式为
其中双缝到毛玻璃(屏)的距离,为双缝间距,整理得波长
5.(2026·浙江杭州·二模)(多选)用图甲装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验,下列说法正确的有______。
A.测量单色光波长时,滤光片应安装在单缝和双缝之间
B.用手拨动拨杆可使单缝与双缝平行,从而使干涉图样更清晰
C.旋转测量头可使图乙中分划板中心刻线与干涉条纹平行
D.换用间距更小的双缝可增加从目镜中观测到的条纹个数
【答案】BC
【详解】A.滤光片应安装在凸透镜和单缝之间,故A错误;
B.左右拨动拨杆可使单缝与双缝平行,从而使干涉图样更清晰,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正确;
D.若想增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹间距将减小,根据相邻亮条纹间的距离为
可知,使用间距更小的双缝,会使条纹间距变大,观测的条纹个数减小,故D错误。
故选BC。
⏳题型02 拓展实验
6.(2026·浙江绍兴·二模)实验小组用双缝干涉测某激光的波长,实验装置如图1所示。已知双缝的间距,光源到双缝的距离,双缝到白板的距离,则
(1)如图2所示的干涉图样,用游标卡尺测量第1和第6亮条纹之间的距离,则图示游标卡尺的读数为______mm,通过计算求得该激光的波长______nm。
(2)关于该实验,下列说法正确的是 。(单选)
A.若增大双缝间距,所得干涉条纹间距将变宽
B.若减小光源到双缝距离,所得干涉条纹间距将变窄
C.若将绿色光源改为红色光源,所得干涉条纹间距将变宽
D.在光源前放一细玻璃棒,可使点光源变为线光源,但会导致所得波长偏小
【答案】(1) 25.9 518
(2)C
【详解】(1)[1]图2可知该游标卡尺精度为0.1mm,则读数
根据
其中,
代入题中数据,联立解得
(2)A.根据可知,若增大双缝间距,所得干涉条纹间距将变窄,故A错误;
B.根据可知,若减小光源到双缝距离,所得干涉条纹间距不变,故B错误;
C.若将绿色光源改为红色光源,则波长变长,根据可知,所得干涉条纹间距将变宽,故C正确;
D.玻璃棒只改变光路,不改变光的波长,故D错误。
故选C。
7.(2025·浙江宁波·三模)(1)某物理小组同学尝试用两个平面镜做类似双缝干涉测量光的波长实验。两平面镜、的放置如图1所示,两镜面相交于垂直于纸面的线,且夹角接近。垂直纸面的线光源发出单色光照射两平面镜,能在光屏上观察到明暗相间的条纹。关于本实验,下列说法正确的是________(多选)
A.光屏上观察到的条纹是等间距的
B.光源关于两平面镜的虚像、可视为两个相干光源
C.其他条件不变,仅把光屏右移,光屏上的条纹间距会变大
D.若把两镜面间的夹角增大到,光屏上仍可观察到明暗相间的条纹
(2)另一组同学在做“薄膜干涉”实验时,分别用红光和蓝光照射薄膜,形成的干涉图样如图2中A和B所示,其中图________(选填“A”或“B”)是红光形成的干涉图样。
【答案】(1)ABC
(2)B
【详解】(1)A.该实验类似于双缝干涉实验,在双缝干涉现象中,相邻明条纹(或暗条纹)的间距是相等的 ,所以光屏上观察到的条纹是等间距的,故A正确;
BD.同一光源发出的光的频率相同、相差恒定,经过两平面镜反射后成为相干光,光源S关于两平面镜的虚像可视为两个相干光源;若把两镜面间的夹角增大到,两反射光将不会再光屏上相遇,因此光屏上不能观察到明暗相间的条纹,故B正确,D错误;
C.根据双缝干涉条纹间距公式
可知,其他条件不变, 仅把光屏右移,相当于增大了双缝到屏的距离L,光屏上的条纹间距会变大,故C正确。
故选ABC。
(2)红光的波长大于蓝光的波长,根据双缝干涉条纹间距公式
可知,分别用红光和蓝光照射薄膜,红光的条纹间距比蓝光的大,因此形成的干涉图中图B是红光形成的干涉图样。
故选B。
8.(2025·浙江温州·二模)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1),所用单缝的缝宽可调(图2),并用电子显微镜头代替光屏,通过计算机呈现实验现象。
(1)若调节单缝的宽度由图2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
(2)已知双缝间的距离为d,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k,则对应的光波波长为______(用题中所给物理量符号表示)。
【答案】(1)A
(2)
【详解】(1)A.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。
(2)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
9.(2024·浙江·一模)洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示,从单缝发出的光,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。现应用洛埃德镜研究单色光的干涉现象。
(1)以下哪些操作能够减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________(多选);
A.将单缝稍向下移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光源由绿色光改为红色光
(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8条亮纹的中心间距为,单色光的波长______;
【答案】(1)BC
(2)
【详解】(1)根据双缝干涉条纹间距公式
可知,减小D,增大h,减小波长,能够减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离;
A.将单缝稍向下移动一些,h减小,则增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故A错误;
B.将平面镜稍向下移动一些,h增大,则减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故B正确;
C.将光屏稍向左移动一些,D减小,则减小光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故C正确;
D.将光源由绿色光改为红色光,波长增大,则增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,故D错误。
故选BC。
(2)光屏上形成的第2条亮纹与第8条亮纹的中心间距为,则相邻两亮条纹间距为
根据
所以单色光的波长为
10.(2023·浙江·三模)(多选)在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验装置按图所示安装在光具座上,单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝,使单缝与双缝保持平行,调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹。下列说法正确的是( )
A.滤光片的作用是让白光变成单色光,取走滤光片,屏上显示彩色的干涉条纹
B.若将滤光片由绿色换成红色,光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小
C.若测得5个亮条纹中心间的距离为x,则相邻两条亮条纹间距
D.若更换间距更大的双缝,其他条件不变,可从目镜中观察到更多的条纹数量
【答案】AD
【详解】A.滤光片的作用是让白光变成单色光,取走滤光片,屏上显示彩色的干涉条纹,故A正确;
B.红光波长较长,由
可知光屏上相邻两条亮条纹中心的距离变大,故B错误;
C.若测得5个亮条纹中心间的距离为x,则相邻两条亮条纹间距为0.25x,故C错误;
D.若更换间距更大的双缝,其他条件不变,由
可知条纹间距变小,所以可从目镜中观察到更多的条纹数量,故D正确。
故选AD。
重难·创新演练
11.(2026·浙江·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。
12.(2026·浙江宁波·二模)”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”)。
【答案】(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。
13.(2026·浙江嘉兴·二模)某同学利用双缝干涉实验测量某单色光波长,实验装置如图所示。
(1)对于光具座上的光学元件,下列说法正确的是___________。
A.①是凹透镜,③的作用是产生线光源
B.更换②后目镜中观察到的各条纹位置不变
C.可通过左右调节⑤,使得干涉条纹更加清晰明亮
D.将小灯泡换成激光光源,移除①、②、③后仍可观察到干涉条纹
(2)图中双缝干涉现象出现的区域是___________(选填“区域Ⅰ”、“区域Ⅱ”或“区域Ⅰ和区域Ⅱ”)。
【答案】(1)CD
(2)区域Ⅱ
【详解】(1)A.① 是凸透镜(不是凹透镜),作用是将灯泡发出的发散光变成平行光(或汇聚后形成线光源),③ 是单缝,作用是产生线光源,A错误;
B.②是滤光片,更换滤光片后,透过的光的波长不同,从而导致条纹位置不同,B错误;
C.拨杆⑤的作用是调节单缝(③)的方向,使单缝与双缝平行。当单缝与双缝不平行时,干涉条纹会模糊、亮度低;调节至平行后,干涉条纹会更加清晰明亮,C 正确;
D.激光相干性、平行度好,换成激光光源后,不需要滤光片、单缝这些元件,直接照射双缝就可以观察到干涉条纹,D正确。
故选CD。
(2)双缝位于遮光筒的区域Ⅰ右端,光从左向右传播,只有经过双缝后,才会分成两束相干光,在双缝右侧的区域Ⅱ发生叠加干涉,因此干涉现象出现在区域Ⅱ。
【点睛】
14.(2025·浙江宁波·三模)下列说法正确的是( )
A.图甲“验证动量守恒定律”实验中,入射小球的质量必须要大于被碰小球的质量
B.图乙“验证机械能守恒定律”实验中,在释放重物的同时接通打点计时器的电源
C.图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,先滴入油酸酒精溶液,再撒入痱子粉
D.图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,发现分划板的中心刻线与条纹不平行,可通过左右调节拨杆使其平行
【答案】A
【详解】A.在“验证动量守恒定律”实验中,为了保证入射小球不反弹,入射小球的质量必须大于被碰小球的质量。因为若入射小球质量小于被碰小球质量,碰撞后入射小球会反向运动,不利于实验数据的测量和分析,故A正确。
B.在“验证机械能守恒定律”实验中,应先接通打点计时器的电源,待打点稳定后再释放重物。若在释放重物的同时接通打点计时器的电源,会导致开始的几个点记录不准确,影响实验数据的采集和分析,故B错误。
C.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,应先撒入痱子粉,再滴入油酸酒精溶液。这样做是为了让油酸酒精溶液在水面上扩散形成单分子油膜时,痱子粉能清晰地显示出油膜的轮廓,便于后续测量油膜面积,故C错误。
D.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,若分划板的中心刻线与条纹不平行,应调节测量头使分划板与条纹平行,而不是调节拨杆。拨杆的作用通常是用于调节干涉条纹的间距等其他功能,故D错误。
故选A。
15.(25-26高二上·陕西·期末)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
真题·实战演练
16.(2026·浙江·高考真题)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图1所示,
(1)在图1的装置中,1位置为___________(选填“单缝”或“双缝”)
(2)若在目镜视场中发现整体很暗且条纹不清晰,需要___________(选填“上下”或“左右”)拨动拨杆,并且前后移动光源或透镜,使光源发出的光能更集中地会聚在___________(选填“①”或“②”)位置。若图样右侧条纹清晰,但左侧较暗,如图2所示,可调节___________(选填“拨杆”、“手轮”或“光源”),使整个目镜视场条纹清晰明亮。
(3)实验发现测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行,如图3,则需要___________
A.拨动拨杆 B.旋转整个测量头
C.旋转单缝 D.转动测量头上的手轮
(4)干涉图样中相邻两条亮条纹间的距离,式中指的是图1装置中___________
A.①③之间的距离 B.①④之间的距离
C.②③之间的距离 D.②④之间的距离
【答案】(1)单缝
(2) 左右 ① 光源
(3)B
(4)C
【详解】(1)双缝干涉实验的装置沿光传播方向的顺序为:光源→透镜→单缝→双缝→遮光筒→测量头,1位置在双缝之前,因此是单缝。
(2)[1][2]拨杆的作用是左右调节单缝和双缝的取向,让单缝与双缝平行对齐,若整体视场暗、条纹不清晰,需要左右拨动拨杆对齐缝,同时调整光源/透镜位置,将光线会聚在单缝处,保证入射光充足。
[3]若视场单侧亮单侧暗,一侧暗一侧亮,是光源/光学元件中心不在光轴上,调节光源的高低/水平位置,让光轴对齐整个装置,就能让整个视场亮度均匀明亮。
(3)分划板中心刻线和干涉条纹不平行时,需要旋转整个测量头,让刻线与条纹取向一致。
故选B。
(4)公式中的是双缝到光屏(观察屏)的距离,对应图中②是双缝、③是光屏,因此是②③之间的距离。
故选C。
17.(2021·浙江·高考真题)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是___________。(单选)
A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行
②要增大观察到的条纹间距,正确的做法是___________ (单选)
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
【答案】 C D
【详解】①[1]若粗调后看不到清晰的干涉条纹,看到的是模糊不清的条纹,则最可能的原因是单缝与双缝不平行;要使条纹变得清晰,值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。
故选C。
②[2]根据
可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l,减小双缝的间距d;
故选D。
18.(2018·浙江·高考真题)(1)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I和细丝II,在光屏上形成的衍射图样如图中a和b所示,已知细丝I的直径为0.605mm,现用螺旋测微器测量细丝II的直径,如图所示,细丝II的直径为_________mm;图中的_____(填“a”或“b”)是细丝II的衍射图样;
(2)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h,与光屏的距离为D,则条纹间距_______,随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上______(填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。
【答案】 0.996/0.997/0.998/0.999/1.000 a 不能
【详解】(1)[1]根据图示读数可知细丝II的直径为
0.5mm+49.9×0.01mm=0.999mm
[2]单缝衍射,单缝越宽,衍射效果越不明显,条纹间距越小,所以是图a是直径更大的细丝的衍射图样;
(2)[3]如下图,通过平面镜反射的光线可以看作在A点下方h处射出的光线,则干涉条纹可以看作由到A点距离均为h的双缝干涉形成的条纹,则条纹间距
[4]撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,有双缝结构,但白炽灯发出的光不是相干光,通过两缝的光不能发生干涉。
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