4.5 用双缝干涉实验测定光的波长基础巩固 2021—2022 学年高中物理 粤教版（2019）选择性必修第一册 一、选择题（共 15 题） 1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的 亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，小张同学应如何调节（） A．仅顺时针旋转单缝 B．仅顺时针旋转双缝 C．仅逆时针旋转测量头 D．仅逆时针旋转整个遮光筒 2．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件， 其中 a、b、c、d 各装置的名称依次是下列选项中的（　　） A．a 单缝、b 滤光片、c 双缝、d 光屏 B．a 滤光片、b 单缝、c 双缝、d 光屏 C．a 单缝、b 双缝、c 滤光片、d 光屏 D．a 滤光片、b 双缝、c 单缝、d 光屏 3．“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置如图甲所示，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，如图乙所示。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．下列实验中能证实光具有粒子性的是（　　） A．光电效应实验 B．光的色散实验 C．光的圆孔衍射实验 D．光的双缝干涉实验 5．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，现将折射率为 n( n  1) 的透明薄膜遮住上方的条缝，则屏上可以 观察到（　　） A．干涉条纹向上移动，条纹宽度不变 B．干涉条纹向下移动，条纹宽度变窄 C．干涉条纹向上移动，条纹宽度变宽 D．干涉条纹不移动，条纹宽度不变 6．频率不同的两束单色光 1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法 正确的是（　　） A．在玻璃中单色光 1 的传播速度大于单色光 2 的传播速度 B．单色光 1 从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角 C．单色光 1 和单色光 2 分别用同一装置研究光的干涉，单色光 2 的干涉条纹间距较大 D．单色光 1 和单色光 2 分别用同一装置研究光的干涉，单色光 1 的干涉条纹间距较大 7．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象，在不调 整实验装置的情况下，仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则（　　） A．空气中毛玻璃上显示的条纹数目多 B．介质中毛玻璃上显示的条纹数目多 C．空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多 D．条纹数目多少无法确定 8．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图（甲）所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观 察到的条纹如图（乙）所示。他改变的实验条件是（　　） A．减小双缝之间的距离 B．减小光源到双缝的距离 C．减小双缝到光屏之间的距离 D．换用频率更高的单色光源 9．图甲是可见光单缝衍射图；图乙是白光通过三棱镜，两次折射形成的七色光带。下列说法正确的是（ ） A．光的干涉条纹的形成和光的衍射条纹的形成原理相似，都可认为是两列或多列频率相同的光波，在屏 上叠加形成的 B．各种颜色的光通过三棱镜，光线两次折射均向底面偏折，光的波长越短，三棱镜对这种光的折射率越 小，光在三棱镜中传播的速度越小 C．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光的波长越短，光子动量越大 D．不同颜色的光通过三棱镜，三棱镜对光的折射率越小，光射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距越 小 10．如图所示为一双缝干涉实验的装置图，其中光源为白炽灯泡，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清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．若取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹 B．将单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮条纹中心的距离减小 C．将双缝间的距离 d 增大，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大 D．将红色滤光片换成绿色滤光片，光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大 11．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ） A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B．为了减小测量误差，可用测量头测出 n 条亮条纹间的距离 a，求出相邻两条亮条纹间距 x  a n C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐 D．将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果 12．1834 年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示， S 为单色光源， M 为一平面镜。 S 发出的光直接照在光屏上，同时 S 发出的光通过平面镜反射在光屏上。 设光源 S 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a 和 l ，光的波长为  。则相邻两条亮条纹的中心 间距 x 是（　　） A． x  l a B． x  a l C． x  l 2a D． x  a 2l 13．用图甲所示装置测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一 条亮条纹 A 的中心，测量头卡尺的示数为 11.4mm，移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹 B 的中 心，测量头卡尺的示数为 15.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为 0.4m，双缝相距 0.1mm，则所测单色光的 波长为（　　） A．2.38×10-7m B．2.38×10-9m C．9.5×10-7m D．9.5×10-9m 14．如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为  ，经折射后射出 a、b 两束光线，则（　　） A．单色光 a、b 从玻璃进入空气，波速变大，频率变大 B．单色光 a 通过玻璃砖所需的时间小于单色光 b 通过玻璃砖所需时间 C．若改变光束的入射方向使  角逐渐变大，则折射光线 b 首先消失 D．分别用 a、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距小于 b 光的干涉条纹间距 15．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。下列说法中正确的是（　　） A．实验装置中的①②③元件分别为单缝、滤光片、双缝 B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．测量过程中误将 5 个条纹间距数成 6 个，波长测量值偏大 二、填空题（共 4 题） 16．（某同学用如图甲所示的装置测量激光的波长。将一束激光照在双缝上，在光屏上观察到如图乙所示 平行且等宽的明暗相间的条纹。该同学测得双缝间距为 d（每个缝的宽度很窄可忽略），光屏到双缝的距 离为 L，经测量得出 5 条亮条纹中心之间的距离为 a，图乙中的条纹是因为激光发生了______（填“干涉”、 “衍射”）现象而产生的，经计算该激光的波长为______。 17．在某次双缝干涉实验中，如图所示，Q 处是中央亮纹 P 往上数的第二条暗纹，已知从双缝 S1 和 S2 发出 的两束相干光到 Q 点的路程差是 9×10-7m，则实验所使用的单色光源发出光的频率是______． 18．注意事项 （1）安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的______上，并使单缝、双缝_____ _且间距适当； （2）光源灯丝最好为______灯丝，并与单缝______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______所 致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝______所致。 19．(1)如图为双缝干涉的实验示意图，光源发出的光经滤光片成为单色光，然后通过单缝和双缝，在光屏 上出现明暗相间的条纹。若要使干涉条纹的间距变大，在保证其他条件不变的情况下，可以_______； A．将光屏移近双缝 B．更换滤光片，改用波长更长的单色光 C．减小双缝的间距 D．将光源向双缝移动一小段距离 (2)某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为 d，双缝到屏的距离为 L，将测量头 的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示，此时的示数 x1=_______mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第 n 亮条纹的中心对齐，测出第 n 亮条纹示数为 x2。由以上数据可求得该光的波长表达式 λ=_______（用给出的字母符号表示）。 三、综合题（共 4 题） 20．某同学在“用双缝干涉测激光的波长”实验中；如图甲所示，若将激光束照在双缝上，在光屏上观察到 的现象是图乙图样的平行且等宽的明暗相间的条纹，为测量该激光的波长，测得双缝间距为 d（每个缝的 宽度很窄，宽度可忽略），光屏到双缝距离为 L，现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测 量得出 5 条亮条纹之间的距离为 a，求该激光的波长。 21．如图所示是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验示意图他测得单缝到双缝的距离为 80mm，双缝间距为 200μm ，双缝到墙壁的距离为 60cm，墙壁上的干涉图样及尺寸如图所示，则该单色光 的波长是多少？ 22．某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为 0.3mm ，以某种单色光照射双缝时， 在离双缝1.2m 远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先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 条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。根据以上实验，测得的这种光的波长是多少？ 23．某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得了成功，若他在此基础上将遮光 筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动，实验仍能成功吗？为什么？ 参考答案 1．C 2．B 3．D 4．A 5．A 6．C 7．B 8．A 9．A 10．A 11．C 12．C 13．C 14．D 15．B ad 4L 16．干涉 17．5×1014 18．中心轴线 19．BC 20． 21． 0.776 平行 线状 平行 不共轴 不平行 d  x2  x1  L(n  1) ad 4L 5 �107 m 22．6.725×10-7m 23．能， 实验仍能成功，因为干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在叠加，遮光筒内的光 屏向靠近双缝的方向移动少许时，根据 x  L 变小、d、λ 均没变，只是条纹间距变小 L  d