4.4 用双缝干涉仪测量光的波长基础巩固 2021—2022 学年高中物理沪 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．用图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时，以下推断正确的是 (　　) A．狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况总是相同的光源 B．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹 C．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的 1.5 倍时，该点处一定是亮条纹 D．双缝干涉中亮条纹之间的距离相等，暗条纹之间的距离不相等 3．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，为了使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验， 下列说法正确的是（　　） A．取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹 B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大 C．若将双缝间的距离 d 增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大 D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小 4．如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，一同学观察 到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后，在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹，但条纹间距变 窄。以下改动可能会实现这个效果的是（　　） A．仅将滤光片向右移动靠近单缝 B．仅将单缝与双缝的位置互换 C．仅将红色滤光片换成绿色滤光片 D．仅将单缝向左移动少许 5．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，其中①是光源，现分别用 a、b 两束单色光进行实验， 在不调整实验装置的情况下，分别得如图乙、丙所示的干涉图样：乙图是 a 光照射的图样，丙图是 b 光照 射的图样。则（　　） A．光学元件②是单缝、③是双缝片、④是滤光片 B．a 光波长小于 b 光的波长 C．在水中 a 光传播的速度较大 D．若用 a 光照射某金属时打不出光电子，则用 b 光照射该金属时一定打不出光电子 6．下列说法中正确的是（　　） A．托马斯∙杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波 B．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象 C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽 D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在 7．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图所示，并选用 缝间距 d  0.2mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离 L  700mm 。接通电源使光 源正常工作。M、N、P 三个光学元件依次为（　　） A．滤光片、单缝片、双缝片 B．滤光片、双缝片、单缝片 C．偏振片、单缝片、双缝片 D．双缝片、偏振片、单缝片 8．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 9．图为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。从左到右依次 放置①光源、②红色滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（　　） A．③、④分别是双缝、单缝 B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离 C．应先放上单缝和双缝，再调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心 D．测出 n 条亮条纹间的距离 a ，则相邻两条亮条纹间距为 x  a n 1 10．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 11．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 12．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 13．如图甲所示，利用激光器发射出的激光照射到双缝上，在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干 涉条纹。若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下，得到的干涉图样分别如图乙和丙 所示。对于这两次实验，下列说法中正确的是（　　） A．由于选用的激光器不同，乙图对应的激光的频率较高 B．双缝到光屏的距离 L 不同，乙图对应的 L 较大 C．双缝的间距不同，乙图对应的间距较大 D．激光器到双缝的距离不同，乙图对应的距离较大 14．在双缝干涉实验装置中，正确的说法是（ A．光源必须发出单色光 B．光经过单缝成为单色光 ）． C．光经过双缝成为两束振动情况完全相同的光 D．两束光只在屏上发生干涉 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．在用双缝干涉实验装置观察双缝干涉条纹时： ① 观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，可以调节拨杆使_________； ② 要增大观察到的条纹间距，可以________（选填“增大”或“减小”）双缝与测量头间的距离。 18．如图所示，在双缝干涉中，若用 λ1=5.0×10﹣7m 的光照射，屏上 O 为中央亮条纹，屏上 A 为第二级亮条 纹所在处，若换用 λ2=4.0×10﹣7m 的光照射时，屏上 A 处是_____纹，是第_____级。 19．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲装置测量红光的波长： (1)图甲中标示的器材“A”应为_________； (2)图乙中测量头的读数为__________mm； (3)下列操作正确的是_________。 A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合 (4)下列图示中条纹间距表示正确是______。 A． B． C． D. 三、综合题（共 4 题） 20．利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝间距 d=0.3mm，双缝到光屏的距离 L=1.0m，用红色光照射 双缝得到干涉条纹，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，如图甲所示，将该亮纹定为第 1 条 亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 8 条亮纹中心对齐， 此时手轮上的示数如图丙所示。 (i)求相邻亮条纹的中心间距 Δx (ii)求红色光的波长入(结果保留 3 位有效数字) (ii)在其他条件不变的情况下，仅将红色光改成绿色光，条纹间距将变大还是变小? 21．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？ 22．1801 年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834 年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干 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 发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于 S 在平面镜中 的虚像发出的，这样就形成了两个一样的相干光源。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  。写出相邻两条亮纹（或暗纹）间距离 x 的表达式。 23．(1) 在双缝干涉实验中, 要减小相邻两条明条纹间的距离, 正确的做法是______ A．改用频率较大的光 B．改用在真空中波长较大的光 C．减小双缝到屏之间的距离 D．改用在同一介质中传播速度较小的光 E. 增强入射光强度 (2) 如图所示, 实线是某时刻的波形图像, 虚线是 0.25 s 后的波形图. ① 若波向左传播, 求它传播的可能距离; ② 若波向右传播, 求它的最大周期; ③ 若波速是 68 m/s, 判断波的传播方向. 参考答案 1．C 2．A 3．D 4．C 5．C 6．C 7．A 8．A 9．B 10．C 11．C 12．D 13．B 14．C 15．B ad 4L 16．干涉 17．单缝与双缝平行； 18．暗 增大 3 19．红光滤光片 4.695 AB C 7 20．(ⅰ)2.364mm；(ⅱ) 7.09 �10 m ；(ⅲ)变小 21．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