物理实验册 重点12 光学 实验提升2 用双缝干涉测量光的波长-【名师带你过关】2026-2027学年高考物理一轮复习

实验提升二 一　教材原型实验 基础过关 1.【答案】(1)单缝　双缝　(2)ABD (3)13.870　2.310　(4)　660　【解析】(1)由题图可知,③为单缝,④为双缝。 (2)将光屏移近双缝,l减小,则由Δx=λ可知,在其他条件不变时,干涉条纹间距变小,故A正确;将滤光片由蓝色的换成红色的,则波长λ变大,所以其他条件不变时,干涉条纹间距变大,故B正确;将单缝向双缝移动一小段距离后,其他条件不变时,干涉条纹间距不变,故C错误;换一个两缝之间距离更大的双缝,则d变大,在其他条件不变时,干涉条纹间距变小,故D正确;去掉滤光片,其他条件不变,会形成彩色干涉条纹,故E错误。 (3)由题图乙可得读数为x2=13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm,由题图甲可得读数为x1=2 mm+32.0×0.01 mm=2.320 mm,则相邻亮条纹的间距Δx== mm=2.310 mm。 (4)由Δx=λ可得λ=Δx,代入数据解得,波长为λ= m=6.6×10-7 m=660 nm。 2.【答案】(1)D　(2)50.15　【解析】(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)手轮上的示数是50 mm+0.05 mm×3=50.15 mm. 3.【答案】(1)B　(2)0.75　6×10-7　【解析】(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,则需要减小条纹间距,由公式Δx=λ A.将单缝向双缝靠近,不改变条纹间距,故A错误;B.将屏向靠近双缝的方向移动,l减小,则条纹间距减小,故B正确;C.将屏向远离双缝的方向移动,l增大,则条纹间距增大,故C错误;D.使用间距更小的双缝,则条纹间距增大,故D错误。故选B。 (2)①10分度游标卡尺的精确值为0.1 mm,由图可知xA=11 mm+1×0.1 mm=11.1 mm;xB=15 mm+6×0.1 mm=15.6 mm,则相邻两条纹间距为Δx== mm=0.75 mm ②根据Δx=λ可得该单色光的波长为λ==m=6×10-7m 4.【答案】(1)B　(2)A　(3)AC (4)4.944~4.947　6.50×10-7　【解析】(1)用双缝干涉测量光的波长实验中,安装仪器从左到右的顺序为:光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。故选B。 (2)双缝干涉条纹是明暗相间的等间距条纹。故选A。 (3)A.相邻两亮条纹间距Δx=λ,蓝光的波长小于红光的波长,若将蓝色滤光片换成红色滤光片,则相邻干涉条纹间距变宽,A正确;B.条纹间距与单缝和双缝间的距离无关,B错误;C.当双缝间距d变大,根据相邻两亮条纹间距Δx=λ可知条纹间距变小,C正确;D.如果光源发出的光不是单色光,去掉滤光片,仍能发生干涉现象,则是复色光的干涉,D错误。 故选AC。 (4)读数为4.5 mm+44.5×0.01 mm=4.945 mm(4.944~4.947均正确) 由题图可知,条纹间距Δx==0.26 mm,由Δx=λ得λ=,代入数据得λ=6.50×10-7m 5.【答案】(1)B (2)15.6 mm　0.9 mm　6.0×10-7 m (3)A　【解析】(1)增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹的宽度减小,根据相邻亮条纹间的距离为Δx=λ 为减小相邻亮条纹(暗条纹)间的宽度,则可以减小双缝到屏的距离,增大双缝间的距离,或换用波长短的光,故选B; (2)游标卡尺的精度为0.1 mm,在B位置时游标卡尺读数15 mm+6×0.1 mm=15.6 mm 相邻两条纹间距Δx=mm=0.9 mm=0.9×10-3m 根据Δx=λ,将d=0.4 mm=0.4×10-3m代入解得λ=6.0×10-7m; (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,则测得的Δx偏大,由公式λ=可知波长的测量值将偏大。 6.【答案】(1)D　E　B　(2)D　(3)丁　(4)B 【解析】(1) 为了获取单色的线光源,光源后面应防止滤光片、单缝、单缝形成的线光源经过双缝产生干涉现象,在光屏上可以观察到干涉条纹,因此由右至左,各光学元件排列顺序应为白色光源C、滤光片D、单缝E、双缝B、毛玻璃屏A、故为C、D、E、B、A; (2)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对齐,该同学应调节测量头;故选D。 (3)根据螺旋测微器可知,读数精确到0.01mm,用测量头得到某次条纹读数为x=1.310 mm,因此此读数,应该是使用的螺旋测微器,故选丁; (4)[6]依据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,要使Δx增大,可以增大l,减小d,也可以增大λ,与单缝和双缝间及光的强度无关;故选B。 二　创新实验方案 基础过关 1.【答案】(1)S'　(2)6×10-7　(3)AC 【解析】(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致.如果S被视为其中的一个缝,S'相当于另一个“缝”。 (2)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm,则相邻亮条纹间距为Δx= m≈2.53×10-3 m,等效双缝间的距离为d=2h=0.30 mm=3.0×10-4 m,根据双缝干涉条纹间距Δx=λ,则有λ=Δx= m≈6×10-7 m. (3)根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,仅增大D、仅减小d或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离,所以A、C正确. 2.【答案】(1)D　C　(2)A　(3)C　(4)D　【解析】(1)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知,从左向右依次为:白色光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、测量头。将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光源起合理的顺序是:A、B、D、C、F、E; (2)为了便于测量,要使条纹亮度增加,即使得单位时间内的光子数目增多。 A.当增加光源的功率,导致单位时间内的光子数目增多,故A正确;B.将毛玻璃换成透明玻璃,不会看到亮条纹,故B错误;C.调节测量头的位置,亮度不变,故C错误。故选A。 (3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和,为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离,故C正确。 (4)A.由题图可知,第一次得到的条纹间距较小,根据Δx=λ可知:单缝与双缝的间距对条纹间距无影响,选项A错误;B.光强度对条纹间距无影响,选项B错误;C.光源到双缝的距离对条纹间距无影响,选项C错误;D.双缝到光传感器的距离l较小,则条纹间距较小,选项D正确。故选D。 3.【答案】(1)单缝　D　更多　【解析】(1)由图乙可知,条纹中间宽,两边窄,是衍射条纹,这位同学在缝屏安装的是单缝。 A.由于a光衍射条纹间距较小,则a光波长较短。根据ν=,a光频率较大。在同一介质中,频率大的光折射率大,因此a光折射率更大,偏转角度更大。因此以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,a光侧移量大,故A错误;B.a光频率较大,由E=hν知,若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差大,故B错误;C.a光频率较大,折射率较大,根据sin C=知a光临界角较小,以相同的入射角从水中射入空气,a光先发生全反射,在空气中只能看到一种光时,一定是b光,故C错误;D.当入射光的频率大于金属板的极限频率时,金属板上的电子就会逸出光电子,a光频率较大,分别照射在同一金属板,若b光能引起光电效应,a光也一定能,故D正确。 (2)根据Δx=λ可知选用间距较大的双缝相比于间距较小的双缝,条纹间距小,在光屏上可观察到更多条纹个数。 重点十三　热学 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验提升二　用双缝干涉测量光的波长 一 　教材原型实验 实验技能储备 1.实验原理 单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ=Δx。 2.实验过程 (1)观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示。 ②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。 ③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。 ④安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为5~10 cm。 ⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。 (2)测定单色光的波长 ①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。 ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数an,将该条纹记为第n条亮条纹。 ③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)。 ④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量。 3.数据处理 (1)条纹间距Δx=。 (2)波长λ=Δx。 (3)计算多组数据,求λ的平均值。 4.注意事项 (1)安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当。 (2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近。 (3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行。 1.如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中: (1)在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②滤光片、③　　　　、④　　　　、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)。  (2)(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时,下列说法中正确的有 (　　) A.将光屏移近双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变小 B.将滤光片由蓝色的换成红色的,其他条件不变,干涉条纹间距变大 C.将单缝向双缝移动一小段距离后,其他条件不变,干涉条纹间距变大 D.换一个两缝之间距离更大的双缝,其他条件不变,干涉条纹间距变小 E.去掉滤光片,其他条件不变,干涉现象消失 (3)在某次测量中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第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,此时手轮上的示数如图乙所示,则此示数为　　　　 mm,由此可求得相邻亮条纹的间距Δx为　　　　 mm。  (4)已知双缝间距d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ=　　　　,求得所测红光波长为　　　　 nm。  2.(1)如图所示,小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”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)小王同学将分划板中心刻线与干涉条纹调平行后,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所示,手轮上的示数是　　　　 mm。  3.利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝间距d=0.47 mm,双缝到光屏间的距离l=0.5 m,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。 (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)正确操作后,该组同学用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板分别在图中A、B位置时游标卡尺读数已在图中给出,则: ①分划板分别在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距Δx=　　　 mm。  ②该单色光的波长λ=　　　m。  4.某同学利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 甲 (1)图甲中的a、b、c分别是 (　　) A.单缝、滤光片、双缝 B.滤光片、单缝、双缝 C.单缝、双缝、滤光片 (2)该同学在目镜中观察到的干涉图样为　　　　(填“A”或“B”)。  (3)(多选)下列说法正确的有 (　　) A.若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片,则相邻干涉条纹间距变宽 B.若仅将单缝向双缝移动一小段距离,则相邻干涉条纹间距变宽 C.若仅增大双缝间的距离,则相邻干涉条纹间距变小 D.若去掉滤光片,则干涉现象消失 (4)实验中,选用红色滤光片测量红光的波长,测得双缝间的距离d=2 mm,双缝与屏之间的距离L=0.80 m,通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645 mm,转动手轮,使分划线向一侧移动,使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心,观察第6条亮条纹的位置如图乙所示,其读数为　　　　　 mm,由此求得红光的波长为　　　　　　 m(计算结果保留三位有效数字)。  乙 5.利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝到光屏间的距离l=0.6 m,双缝间距d=0.4 mm,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。 (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)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为XA=10.2 mm,在B位置时游标卡尺如图所示,则其读数为xB=　　　　　 mm,相邻两条纹间距Δx=　　　　　 mm,该单色光的波长λ=　　　　　 m。  (3)该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的条纹与分划板竖线不平行(如上图所示),则波长的测量结果 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.偏大 B.偏小 C.无影响 6.在“用双缝干涉测光的波长”实验中, (1)在观察白光的干涉图样时,现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、单缝E等光学元件,如图甲所示将白光光源C放在光具座最右端,依次放置其他光学元件,由右至左,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、　　　、　　　、　　　、A。  (2)一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.仅左右转动透镜 B.仅旋转单缝　　　 C.仅旋转双缝 D.仅旋转测量头 (3)实验中,用测量头得到某次条纹读数为x=1.310 mm,则此测量数据是选用了测量头 　　　(选填“丙”或“丁”)测量得到的。  (4)为了使测得单色光的条纹间距增大,在其他条件不变情况下,以下做法合适的是 (　　) A.增大单缝与双缝间距 B.增大双缝与毛玻璃屏间距 C.增大两双缝间距离 D.增强光源亮度 二　探索创新实验 实验器材的创新 1.洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置.如图所示,单色光从单缝S射出,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S通过平面镜成的像是S'. (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致.如果S被视为其中的一个缝,则　　　　相当于另一个“缝”。  (2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15 mm,单缝到光屏的距离D=1.2 m,观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78 mm,则该单色光的波长λ=　　　　 m.(结果保留1位有效数字)  (3)(多选)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离 (　　) A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向右移动一些 C.将光屏稍向右移动一些 D.将光源由红色光改为绿色光 2.小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验, (1)其中部分器材如下: 　　　　　　　　　　　　　　　 A.白炽灯　　　 B.凸透镜 C.单缝片　　　 D.滤光片 E.测量头　　　 F.双缝片 将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光源起合理的顺序是(填字母): A、B、　　　　、　　　　、F、E。  (2)某次观察时,透过测量头观察到了绿光的干涉条纹,但条纹的亮度很低,为了便于测量,下列方法能够使条纹亮度增加的是 (　　) A.增加光源的功率 B.将毛玻璃换成透明玻璃 C.调节测量头的位置 (3)下列图示中条纹间距表示正确的是 (　　) A. B. C. D. (4)如图所示是小沈同学改为利用参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验,图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断,第一次实验中 (　　) A.单缝与双缝的间距一定较大 B.光强度较小 C.光源到双缝的距离较大 D.双缝到光传感器的距离可能较小 3.某同学利用图(甲)所示的装置研究光的干涉和衍射,将刀片在涂有墨汁的玻璃片上划过便可得到单缝、不同间距双缝的缝屏,光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。 (1)某次实验时,在电脑屏幕上得到图(乙)所示的两种光a、b的光强分布,这位同学在缝屏上安装的是　　　　(选填“单缝”或“双缝”)。由该图像两条曲线的特征可知(填选项) (　　)  A.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,a光侧移量小 B.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生a光的能级能量差小 C.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光 D.分别照射在同一金属板,若b光能引起光电效应,a光也一定能 (2)当做干涉现象研究时,选用间距较大的双缝相比于间距较小的双缝,在光屏上可观察到　　　　的条纹个数(选填“更多”“更少”或“一样多”)  重点十三　热学 学科网（北京）股份有限公司 $