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实验抢分专练(十七) 用双缝干涉实验测量光的波长
(40 分钟 60 分)
1.(6 分)(2022·浙江6 月选考) 关于双缝干涉实验,下列说法正确的是
( )
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
2.(6 分)(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Δx=0.2x
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
【加固训练】
1
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(2023·潍坊模拟)某同学做双缝干涉实验时,用波长为λ0的激光照射双缝,墙上的P 点出现
第3 级亮条纹(中央亮条纹为第0 级亮条纹)。当他改用另一种激光照射双缝时,P 点变为第4
级亮条纹,则该激光的波长为
( )
A.3
4λ0 B. λ0
2 C.1
4λ0 D.4
3 λ0
3.(6 分)(2023·海口模拟)某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量红色光的波长,测得双
缝之间的距离为0.24 mm,光屏与双缝之间的距离为1.20 m,第1 条与第8 条红色亮条纹中心间
的距离为25.90 mm,试回答下列问题:
(1)相邻两条亮条纹的间距为________ mm;
(2)实验中测得的红色光的波长为________ m;
(3)若将图中滤光片换为紫色,则干涉条纹间距将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
4.(8 分)某同学利用图乙所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;
2
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调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:
(1)仪器②的名称为________;
⑤的名称为________。
(2)图丙为拨杆,请问它是按照下列哪种方式安装和操作的( )
A.拨杆A 处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过左右拨动来调节B 小
孔套住的双缝
B.拨杆B 处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过手的左右拨动来调节A
处丫字叉套住的单缝
C.拨杆B 处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过手的上下拨动来调节A
处丫字叉套住的单缝
(3)某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现分划板的中心刻线与亮条纹未对
齐,如图甲所示。下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是
( )
A.仅转动透镜
B.仅转动双缝
C.仅转动手轮
D.仅转动测量头
3
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(4)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可进行的操作是( )
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.使用间距更小的双缝
D.转动手轮
5.(8 分)(2023·黄冈中学模拟)某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验中,使用的双缝间距
为d=0.20 mm。双缝到光屏的距离为L=600 mm,观察到的干涉条纹如图甲所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于x1、x2位置时,对
应的示数如图乙所示;则相邻亮条纹的间距Δx=__________mm(结果保留3 位小数)
(2)计算单色光的波长的公式λ=________(用L、d、x1、x2表示)
(3)代入数据计算单色光的波长λ=________m(结果保留两位有效数字)
(4)图丙为实验装置示意图,S 为单缝,S1、S2为双缝,屏上O 点处为一亮条纹。若实验时单缝偏
离光轴,向右微微移动,则可以观察到O 点处的干涉条纹
( )
4
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A.向左移动
B.向右移动
C.间距变大
D.间距变小
6.(9 分)(2023·沈阳模拟)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图甲所示。
(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,下
列说法中正确的是________;
A.干涉条纹与双缝垂直
B.单缝和双缝应相互平行放置
C.若取下滤光片,光屏上可观察到白光的干涉图样
D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1 条亮纹,此时手轮上螺旋
测微器示数如图乙所示。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,
记下此时图丙中手轮上的示数为________mm;
5
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(3)已知双缝间距d 为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离L 为0.600 m,求所测量光的波长为
________m(结果保留三位有效数字)。
7.(8 分)(2023·嘉兴模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,
(1)用单色光照射双缝后,在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误,则上述情形下测
得的单色光波长将__________(选填“偏大”“不变”或“偏小”);
(2)若想对图的情形进行调整,则需要的操作是__________ 。
A.旋转毛玻璃屏
B.左右拨动拨杆
C.旋转测量头上的手轮
D.旋转遮光筒和测量头
8.(9 分)在“观察光的干涉现象”的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出
不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。
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(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距
________(选填“越大”或“越小”)。
(2)保持双缝的间隙不变,光屏到双缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越
大”或“越小”)。
(3)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________(选填“大”或“小”)。
(4)在该实验中,若所用激光的波长为5.300×10-7 m,屏上P 点距双缝S1 和S2 的路程差为
1.855×10-6 m,则在这里出现的应是__________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。
解析版
1.(6 分)(2022·浙江6 月选考) 关于双缝干涉实验,下列说法正确的是
( )
A.用复色光投射就看不到条纹
B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果
C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相间条纹
D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大
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【解析】选B。用复色光投射同样能看到条纹,A 错误;双缝干涉实验中,明暗相间条纹是两列
光在屏上叠加的结果,B 正确;由条纹间距Δx= L
d
λ 知,把光屏前移或后移,改变了L,从而改变了
条纹间距,但还能看到明暗相间条纹,C 错误;由条纹间距Δx= L
d
λ 且λ 蓝 < λ 红知,蓝光干涉条纹
的间距比红光的小,D 错误。
2.(6 分)(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Δx=0.2x
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
【解析】选A、D。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;红光波长较长,由Δx= L
d λ 可知光屏上相邻两条亮条纹中心的距离变大,故B 错误;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;若更换间距更大
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的双缝,其他条件不变,由Δx= L
d
λ 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,D
正确。
【加固训练】
(2023·潍坊模拟)某同学做双缝干涉实验时,用波长为λ0的激光照射双缝,墙上的P 点出现
第3 级亮条纹(中央亮条纹为第0 级亮条纹)。当他改用另一种激光照射双缝时,P 点变为第4
级亮条纹,则该激光的波长为
( )
A.3
4λ0 B. λ0
2 C.1
4λ0 D.4
3 λ0
【解析】选A。假设双缝间距为d,双缝到光屏的距离为L,OP 间距为x,两种激光干涉条纹间
距分别为Δx1= x
3
,Δx2= x
4
,由Δx= L
d
λ 可得λ
λ0
= Δ x2
Δ x1
=3
4
,所以该激光的波长为λ=3
4
λ0,故选A。
3.(6 分)(2023·海口模拟)某同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量红色光的波长,测得双
缝之间的距离为0.24 mm,光屏与双缝之间的距离为1.20 m,第1 条与第8 条红色亮条纹中心间
的距离为25.90 mm,试回答下列问题:
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(1)相邻两条亮条纹的间距为________ mm;
(2)实验中测得的红色光的波长为________ m;
(3)若将图中滤光片换为紫色,则干涉条纹间距将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【解析】(1)根据题意可得相邻两条亮条纹的间距Δx=25.90
7
mm=3.70 mm。
(2)根据条纹间距公式Δx= L
d ·λ,可得λ= Δ xd
L ,代入数据解得λ=7.4×10-7 m。
(3)紫光的波长比红光短,根据条纹间距公式Δx= L
d ·λ 可知干涉条纹间距将变小。
答案:(1)3.70 (2)7.4×10-7 (3)变小
4.(8 分)某同学利用图乙所示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题:
(1)仪器②的名称为________;
⑤的名称为________。
(2)图丙为拨杆,请问它是按照下列哪种方式安装和操作的( )
A.拨杆A 处丫字叉套在单缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过左右拨动来调节B 小
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孔套住的双缝
B.拨杆B 处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过手的左右拨动来调节A
处丫字叉套住的单缝
C.拨杆B 处小孔套在双缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过手的上下拨动来调节A
处丫字叉套住的单缝
(3)某同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现分划板的中心刻线与亮条纹未对
齐,如图甲所示。下列操作中可使中心刻线与亮条纹对齐的是
( )
A.仅转动透镜
B.仅转动双缝
C.仅转动手轮
D.仅转动测量头
(4)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可进行的操作是( )
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.使用间距更小的双缝
D.转动手轮
【解析】(1)仪器②的名称为滤光片;⑤的名称为遮光筒。(2)由实验操作步骤可知,拨杆B 处小
孔套在双缝所在处的支柱并为轴,手持拨杆的C 端,通过手的左右拨动来调节A 处丫字叉套住
的单缝,故选B。(3)通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现分划板的中心刻线与亮
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条纹未对齐,可通过调节测量头或同时调节单双缝达到目的,仅调节双缝不可实现,与透镜和转
动手轮没有关系,A、B、C 错误,D 正确。(4)增加目镜中观察到的条纹数目,可通过减小条纹间
距实现,由Δx= L
d
λ 可知,增大双缝间距d 或减小双缝到屏的距离L 可实现,B 正确。
答案:(1)滤光片 遮光筒 (2)B (3)D (4)B
5.(8 分)(2023·黄冈中学模拟)某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验中,使用的双缝间距
为d=0.20 mm。双缝到光屏的距离为L=600 mm,观察到的干涉条纹如图甲所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于x1、x2位置时,对
应的示数如图乙所示;则相邻亮条纹的间距Δx=__________mm(结果保留3 位小数)
(2)计算单色光的波长的公式λ=________(用L、d、x1、x2表示)
(3)代入数据计算单色光的波长λ=________m(结果保留两位有效数字)
(4)图丙为实验装置示意图,S 为单缝,S1、S2为双缝,屏上O 点处为一亮条纹。若实验时单缝偏
离光轴,向右微微移动,则可以观察到O 点处的干涉条纹
( )
A.向左移动
B.向右移动
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C.间距变大
D.间距变小
【解析】(1)由题图乙知,螺旋测微器读数为x1=2 mm+19.0×0.01 mm=2.190 mm,
x2=7.5 mm+36.8×0.01 mm=7.868 mm,则相邻亮条纹的间距Δx= x2- x1
4
≈1.420 mm。
(2)根据干涉条纹公式Δx= L
d λ 可得,λ=d
LΔx=d ( x2- x1)
4 L
。
(3)代入数据可得λ=d ( x2- x1)
4 L
≈4.7×10-7 m。
(4)根据Δx= L
d λ 可知,若实验时单缝偏离光轴,向右微微移动,因双缝间距、双缝到光屏的距离、
波长都不变,所以间距不变;由于主光轴变倾斜,可以观察到O 点处的干涉条纹向左移动,A 正确。
答案:(1)1.420(1.419~1.421 均可)
(2)d ( x2- x1)
4 L
(3)4.7×10-7 (4)A
6.(9 分)(2023·沈阳模拟)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图甲所示。
(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,下
列说法中正确的是________;
A.干涉条纹与双缝垂直
B.单缝和双缝应相互平行放置
C.若取下滤光片,光屏上可观察到白光的干涉图样
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D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1 条亮纹,此时手轮上螺旋
测微器示数如图乙所示。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,
记下此时图丙中手轮上的示数为________mm;
(3)已知双缝间距d 为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离L 为0.600 m,求所测量光的波长为
________m(结果保留三位有效数字)。
【解析】(1)干涉条纹与双缝平行,A 错误;单缝和双缝应相互平行放置,B 正确;若取下滤光片,
光屏上可观察到白光的干涉图样,C 正确;想增加从目镜中观察到的条纹个数,则要条纹间距减
小,由相邻两条纹间距公式Δx= L
d
λ 可知,可以将双缝的距离d 增大,或减小双缝到屏的距离L,或
用波长小的光做实验,若将单缝向双缝靠近,不会改变条纹的间距,不会改变目镜中观察到的条
纹个数,D 错误。
(2)由图丙可知,螺旋测微器的固定刻度读数为13.5 mm, 可动刻度的读数为0.01×37.0
mm=0.370 mm,则手轮上的示数为x2=13.5 mm+0.370 mm=13.870 mm。
(3)由题图乙可知,螺旋测微器的固定刻度读数为2 mm,可动刻度的读数为0.01×32.0 mm=0.320
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mm,则手轮上的示数为x1=2 mm+0.320 mm=2.320 mm。则两相邻亮条纹间距为
Δx= x2- x1
n-1 =13.870-2.320
6-1
mm=2.31 mm=2.31×10-3 m
由Δx= L
d λ 可得,所测量光的波长为λ=d · Δ x
L
=2.0×10
- 4×2.31×10
-3
0.600
m=7.70×10-7 m。
答案:(1)B、C (2)13.870 (3)7.70×10-7
7.(8 分)(2023·嘉兴模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,
(1)用单色光照射双缝后,在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误,则上述情形下测
得的单色光波长将__________(选填“偏大”“不变”或“偏小”);
(2)若想对图的情形进行调整,则需要的操作是__________ 。
A.旋转毛玻璃屏
B.左右拨动拨杆
C.旋转测量头上的手轮
D.旋转遮光筒和测量头
【解析】(1)在目镜中观察到如题图所示的情形,会导致条纹间距测量偏大,由公式Δx= L
d
λ 可知,
导致测得的单色光波长偏大;
(2)毛玻璃屏在本实验中的作用是产生漫反射,使图样更明显,故A 错误;拨动拨杆的作用是使单
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缝和双缝平行,获得清晰的干涉图样,因为已有清晰图样,不用调节,故B 错误;旋转测量头上的
手轮是为了测距,故C 错误;旋转遮光筒和测量头的目的是使分划线与干涉条纹平行,故D 正确。
答案:(1)偏大 (2)D
8.(9 分)在“观察光的干涉现象”的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出
不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。
(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距
________(选填“越大”或“越小”)。
(2)保持双缝的间隙不变,光屏到双缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越
大”或“越小”)。
(3)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________(选填“大”或“小”)。
(4)在该实验中,若所用激光的波长为5.300×10-7 m,屏上P 点距双缝S1 和S2 的路程差为
1.855×10-6 m,则在这里出现的应是__________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)。
【解析】(1)由Δx= l
d
λ 可知双缝间隙d 越小,屏上明暗相间的条纹间距Δx 越大。
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(2)由Δx= l
d λ 可知,光屏到双缝的距离l 越大,明暗相间的条纹间距Δx 越大。
(3)由Δx= l
d λ 可知,因蓝色光的波长比红色光的波长小,故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红
色光做实验时小。
(4)屏上P 点距双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5 倍,所以P 点应出现暗条纹。
答案:(1)越大 (2)越大 (3)小 (4)暗条纹
17
