人教版新教材 物理選擇性必修第一冊 第四章《光》4.4  實驗：用雙縫干涉測光的波長精選練習1．（2022·湖南·高二階段練習）某同學利用如圖所示的雙縫干涉實驗裝置測量紫色光的波長，測得雙縫之間的距離為，光屏與雙縫之間的距離為，第1條與第8條紫色亮條紋中心間的距離為，試回答下列問題：（1）相鄰兩條亮條紋的間距為___________；（2）實驗中測得的紫色光的波長為___________m；（3）若將圖中濾光片換為紅色，則干涉條紋間距將___________（填“變大”、“不變”或“變小”）。【答案】     2.10          變大【解析】（1）相鄰兩條干涉亮條紋間距（2）根據(jù)可得（3）紅光的波長比紫光長，所以干涉條紋間距將變大。2．（2022·海南中學高三階段練習）（1）如圖甲所示，在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將實驗儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距d=0.20mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L=700mm。然后，接通電源使光源正常工作。已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游標尺）上有20分度。某同學調整手輪后，從測量頭的目鏡看去，使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對齊，如圖乙所示，此時測量頭上主尺和副尺的示數(shù)情況如圖丙所示，此示數(shù)為____________mm；接著再轉動手輪，使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊，測得A到B條紋間的距離為8.40mm。利用上述測量結果，經計算可得經濾光片射向雙縫的色光的波長=_______m（保留2位有效數(shù)字）。【答案】     0.35     【解析】[1]主尺讀數(shù)為0，游標尺第7格與主尺某條刻度線對齊，故讀數(shù)為[2]A、B之間的距離為5條明紋的間距，故條紋間距為根據(jù)解得3．（2022·重慶市第十一中學校高二階段練習）現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件，要把它們放在如圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。（1）將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列最佳順序應為C、E、______、______、A。（2）將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示。然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)為______mm，進一步計算可以得到間距Δx的值。（3）已知雙縫間距d為2.0×10-4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，求得所測紅光波長為______m。【答案】     D     B     13.870     6.6×10-7【解析】（1）[1][2]將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列最佳順序應為C、E、D、B、A。（2）[3]圖丙中手輪上的示數(shù)為（3）[4] 圖丙中手輪上的示數(shù)為 條紋間距為 根據(jù) 解得4．（2022·浙江·鎮(zhèn)海中學模擬預測）（1）如圖所示，小王同學做在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中發(fā)現(xiàn)目鏡中于涉條紋與分劃板的刻度線始終有一定的角度，下列哪個操作可以使得分劃板刻度線與干涉條紋平行________。A．僅撥動撥桿B．僅旋轉單縫C．僅前后移動凸透鏡D．僅旋轉毛玻璃處的測量頭（2）小王同學將分劃板刻度線與干涉條紋調平行后，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如下圖所示，手輪上的示數(shù)是___________mm。【答案】     D     50.15【解析】（1）[1]若要使得分劃板刻度線與干涉條紋平行，則僅旋轉毛玻璃處的測量頭即可，故選D。（2）[2]手輪上的示數(shù)是50mm+0.05mm×3=50.15m             5．（2022·河北·邢臺市第二中學高二階段練習）利用雙縫干涉測定光的波長的實驗中，雙縫間距，雙縫到光屏間的距離，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可________。A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠離雙縫的方向移動D．使用間距更小的雙縫（2）某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖2所示，分劃板在圖中、位置時游標卡尺讀數(shù)也如圖2中所給出，則①分劃板在圖中位置時游標卡尺的讀數(shù)為，在位置時游標卡尺讀數(shù)為________，相鄰兩條紋間距________；②該單色光的波長_______；（3）如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖3所示。則在這種情況下測量干涉條紋的間距時，測量值________實際值。（填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】     B     15.6     0.75          大于【解析】（1）[1]若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，則需要減小條紋間距，由公式可知A．將單縫向雙縫靠近，不改變條紋間距，故A錯誤；BC．將屏向靠近雙縫的方向移動，條紋間距減小，故C錯誤B正確；D．使用間距更小的雙縫，條紋間距增大，故D錯誤。故選B。（2）①[2][3]由圖2可知，游標為10分度，且第6個小格與主尺對齊，則在位置時游標卡尺讀數(shù)為則相鄰兩條紋間距②[4]根據(jù)可知，該單色光的波長（3）[5]如圖3測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，則測得的偏大，由公式可知，波長的測量值大于真實值。6．（2022·遼寧沈陽·三模）某實驗小組利用圖1裝置測量某種單色光的波長，實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調節(jié)器材，在目鏡中可以觀測到干涉圖樣。（1）如圖1所示，實驗所需器材在光具座上依次排列，則A、B處分別是______、______。（填“單縫”、“雙縫”）（2）在目鏡中看到的干涉圖樣是圖2中______（填“甲”或“乙”）。（3）移動測量頭上的手輪，使分劃板的中心刻線對準第2條亮紋的中心，記下此時手輪上讀數(shù)；轉動測量頭，使分劃板的中心刻線向右移動對準第6條亮紋的中心，此時手輪上的讀數(shù)為，如圖3所示，則讀數(shù)______mm；已知雙縫與屏的距離為L，雙縫間距為d，則單色光的波長______。（用題目中給出的字母表示）【答案】     單縫     雙縫     甲     1.700     【解析】(1)[1][2]發(fā)生干涉的條件是相位差恒定且頻率相同，所以組裝儀器時，A處應固定單縫，產生相位差恒定的光；B處固定雙縫，產生兩列頻率相同的光，從而可以在毛玻璃上形成穩(wěn)定的干涉圖樣；(2)[3]干涉圖樣為明暗相間且等間距的條紋，故選甲；(3)[4]由圖示螺旋測微器可知，固定刻度讀數(shù)1.5mm可動刻度讀數(shù)為則螺旋測微器的示數(shù)為[5]根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式得7．（2022·吉林·延邊二中高二期中）在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上，如圖所示，并選用縫間距的雙縫片。從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫片間的距離。接通電源使光源正常工作。（1）M、N、P三個光學元件依次為________。A．濾光片、單縫片、雙縫片　　B．濾光片、雙縫片、單縫片C．偏振片、單縫片、雙縫片　　D．雙縫片、偏振片、單縫片（2）在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是___________。A．改用紅色激光　　　　B．改用藍色激光　　　　C．減小雙縫間距D．將屏幕向遠離雙縫的位置移動　　　　　　　　E.將光源向遠離雙縫的位置移動（3）已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同學調整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖甲所示，圖中的數(shù)字是該同學給各暗條紋的編號，此時游標卡尺如圖乙所示，讀數(shù)為；接著再轉動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙所示，此時游標卡尺如圖丁所示，讀數(shù)為_________mm。（4）利用上述測量結果，經計算可得兩個相鄰亮條紋（或暗條紋間）的距離_____mm，進而計算得到這種色光的波長_______m。【答案】     A     ACD     15.02     2.31     【解析】（1）[1] 雙縫干涉實驗是讓單色光通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以讓白熾燈光通過濾光片形成單色光，再經過單縫形成相干光，再通過雙縫形成干涉條紋，故自光源起合理的順序是濾光片、單縫片、雙縫片，故A正確，BCD錯誤。故選A。（2）[2]相鄰亮條紋間的距離為增加相鄰亮條紋（暗條紋）間的距離，可減小雙縫間距離d、增大雙縫到屏的距離L或增大單色光的波長。A.改用紅色激光，增大波長， A正確；B.改用藍色激光，減小波長， B錯誤；C.減小雙縫間距d，C正確；D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動，增大L，D正確；E.將光源向遠離雙縫的位置移動，對條紋間距沒有影響，E錯誤。故選ACD。（3）[3] 圖丁中，游標卡尺的主尺讀數(shù)為15mm，游標讀數(shù)為0.02mm×1＝0.02mm，所以最終讀數(shù)為x2＝15.02mm（4）[4] 兩個相鄰亮條紋（或暗條紋間）的距離[5]根據(jù)得8．（2022·河北·滄縣中學高二階段練習）用雙縫干涉測量光的波長實驗裝置如圖甲所示，將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上。（1）某同學通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊，如圖乙所示。若要使兩者對齊，該同學應如何調節(jié)____________。A．僅左右轉動透鏡　　B．僅旋轉單縫C．僅旋轉雙縫　　D．僅旋轉測量頭（2）該同學正確操作后，在目鏡中看到如圖丙a所示的干涉條紋，A條紋中心線對應的測量頭標尺如圖丙b所示，其讀數(shù)是____________mm；B條紋中心線對應的測量頭標尺讀數(shù)為13.460mm，則相鄰兩亮條紋的間距是____________mm（結果保留四位有效數(shù)字）。（3）已知上述裝置中雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則單色光的波長為____________m（結果保留三位有效數(shù)字）。【答案】     D     2.189##2.191##2.190     1.610     【解析】（1）[1]若要使兩者對齊，應該旋轉測量頭，分劃板豎線隨之旋轉，可使分劃板豎線與亮條紋對齊，D正確，ABC錯誤。故選D。（2）[2]測量頭標尺讀數(shù)是固定刻度讀數(shù)（0.5mm的整數(shù)倍）加可動刻度（0.5mm以下的小數(shù)）讀數(shù)，圖中讀數(shù)為[3]A條紋與B條紋間有七段間隙，故相鄰兩亮條紋的間距（3）[4]由可得，改光的波長為9．（2022·北京市十一學校三模）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。物理小組用如圖甲所示的實驗裝置測光的波長。（1）實驗儀器。如圖乙所示，將測量頭的分劃板中心刻線與A亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)x1=2.331mm，然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與B亮紋中心對齊，記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)x6=___________mm；（2）實驗原理。已知雙縫間距d=0.3mm，雙縫到屏的距離l=1.2m，由計算式=____________，可得所測光的波長為__________m；（計算式用題中出現(xiàn)的字母表示，波長保留兩位有效數(shù)字）（3）誤差分析。在其他操作都正確的前提下，下列操作中一定會使測量結果偏小的是_______。A．數(shù)到第7條明條紋時誤記為第6條B．測量相鄰兩條亮條紋的間距作為ΔxC．測量單縫到屏的距離作為lD．測間距時使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊【答案】     15.376（15.375~15.379范圍內均可）               C【解析】（1）[1]由題圖丙可知（2）[2]相鄰亮條紋間距離為相鄰亮條紋間距公式為聯(lián)立以上兩式可得[3]代入數(shù)據(jù)解得（3）[4]A．數(shù)到第7條明條紋時誤記為第6條，由λ表達式可知測量值偏大，故A不符合題意；B．測量相鄰兩條亮條紋的間距作為Δx，雖然沒有通過累積法而減小誤差，但測量結果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合題意；C．測量單縫到屏的距離作為l，即l比真實值偏大，根據(jù)λ表達式可知測量值偏小，故C符合題意；D．測間距時使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊，由于明暗條紋寬度相同，所以該操作對實驗結果無影響，故D不符合題意。故選C。10．（2022·山西·懷仁市第一中學校高二期中）小明同學進行“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗：（1）在該實驗中，在圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三處所放置的器材依次是________（填正確選項前的字母）；A．單縫、雙縫、透鏡　　B．透鏡、雙縫、單縫　　C．透鏡、單縫、雙縫（2）已知雙縫到屏的距離l=500mm，雙縫之間的距離d=0.50mm，單縫到雙縫的距離s=100mm，某同學在用測量頭測量相鄰兩亮條紋的間距Δx時，調整手輪，如圖乙所示，在測量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對準A亮條紋的中心，然后他繼續(xù)轉動手輪，使分劃板中心刻線對準B亮條紋的中心，前后兩次游標卡尺的讀數(shù)如圖丙所示，則入射光的波長λ=________m（結果保留2位有效數(shù)字）；（3）實驗中發(fā)現(xiàn)條紋太密，難以測量，可以采用的改善辦法有________（填正確選項前的字母）。A．改用波長更長的光作為入射光B．增大雙縫到屏的距離C．增大雙縫到單縫的距離D．增大雙縫間距【答案】     C          AB【解析】（1）[1] 在該實驗中，在圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三處所放置的器材依次是透鏡、單縫、雙縫。故選C。（2）[2]由題圖可知游標卡尺讀數(shù)精確度為0.1mm。A位置游標卡尺讀數(shù)為x1＝11mm＋0.1mm×1＝11.1mmB位置讀數(shù)為x2＝15mm+0.1mm×6=15.6mm則相鄰兩亮條紋的間距為代入數(shù)據(jù)解得（3）[3]由可知，要增大條紋間距，可改用波長較長的入射光、增大雙縫到屏的距離或減小雙縫間距，故AB正確，CD錯誤。故選AB。 
 

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4 實驗：用雙縫干涉測量光的波長

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