4.4 用双缝干涉仪测量光的波长 学科素养提升练（解析 版） 一、选择题 1．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 2．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 3．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 4．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 5．下列说法正确的是（　　） A．在用单摆测定重力加速度实验中，误将 30 次全振动记成了 31 次，则所测加速度偏 小 B．在用双缝干涉测量光的波长实验中，仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，光屏上观察 到的干涉条纹间距变小 C．在测定玻璃的折射率实验中，必须选用两面平行的玻璃砖 D．用油膜法测分子直径时，若撒的痱子粉过多，所测分子直径偏小 6．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 7．某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中 A 为单缝屏，B 为双缝屏，C 为 光屏。当让一束阳光照射 A 屏时，C 屏上并没有出现干涉条纹，移走 B 后，C 上出现 一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是（　　） A．单缝 S 太窄 C．S 到 S1 和 S2 B．单缝 S 太宽 距离不相等 D．阳光不能作为光源 8．“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 9．利用图中所示装置研究双缝干涉现象，下面几种说法正确的是（ ） A．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽 C．将屏移近双缝，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变宽 10．如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光 束 a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．玻璃对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 B．a 光和 b 光在玻璃中传播时 a 光的波长大于 b 光的波长 C．在相同条件下进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距比 b 光大 D．a 光和 b 光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则 b 光先发生全 反射 11．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 12．一束含两种频率的单色光，平行于底边照射等腰三棱玻璃砖侧面，从另一侧面又 平行射出，光线分为 a、b 两束，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a 光的频率小于 b 光的频率 B．a 光在玻璃中的速度大于 b 光在玻璃中的速度 C．用同一装置进行双缝干涉实验，a 光的条纹间距小于 b 光的条纹间距 D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大于 b 光的临界角 13．下列说法中正确的是 A．图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中 a 束光在水珠中传播的速度一定 大于 b 束光在水珠中传播的速度 B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角 i 逐渐增大到某一值 后不再会有光线从 bb'面射出 C．图丙和丁分别是双缝干涉和薄膜干涉示意图，反映出光具有波动性 D．图戊中的 M、N 是偏振片，P 是光屏．当 M 固定不动缓慢转动 N 时，光屏 P 上的 光亮度将会发生变化，此现象表明光波是横波 14．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是（　　） A．单缝的作用是获得一个线光源 B．双缝的作用是获得两个振动情况相反的相干光源 C．频率相同、相位差恒定的两列单色光能够产生干涉现象 D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽 15．在“用双缝干涉测光的波长”实验中：(实验装置如下图)下列说法哪一些是正确的（ ） 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．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两条亮纹间 a 距 Δx＝ n  1 D．某同学用黄光作为入射光．为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝 光作为入射光 二、解答题 16．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。 17．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? 参考答案 1．A 【详解】 双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯灯光通过滤光片 形成单色光，再经过单缝形成一个线光源，然后通过双缝形成相干光，在光屏上形成干涉 条纹。故合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片，故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 2．D 【详解】 A．光由玻璃进入空气传播时，频率不变，波速增大，波长增大，选项 A 错误； B．在真空中光线 a 与法线的夹角大，根据光路可逆性，由折射率公式 n sin 1 c  sin  2 v 得光线 a 在玻璃中的折射率大，传播速度小，所以在玻璃砖中，相同的路程光线 a 所用的 时间长，选项 B 错误； C．增加入射角 θ 折射光线 a 首先消失，选项 C 错误； D．光线 a 的折射率，说明光线 a 的频率高，根据 cf 光线 a 在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式 x  L  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，选项 D 正确。 故选 D。 3．C 【分析】 考查“用双缝干涉测量光的波长”实验注意事项。 【详解】 亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故 ABD 项错误，C 项正确。 故选 C。 4．B 【详解】 把该装置放在另一种透明介质里，则光的波长变短，则根据 x  l  d 可知，条纹间距变小，则介质中毛玻璃上显示的条纹数目多。 故选 B。 5．B 【详解】 A．误将 30 次全振动记成了 31 次，所得的周期偏小，由 T  2 L g 得 g 4 2 L T2 可得则所测加速度偏大，故 A 错误； B．蓝光的波长比红光小，由 x  L  d 可得光屏上观察到的干涉条纹间距变小，故 B 正确； C．在测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故 C 错误； D．实验过程中，若撒的痱子粉过多，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由 d V S 可知，实验测量的油酸分子的直径偏大，故 D 错误。 故选 B。 6．D 【详解】 A．取下滤光片，不同的色光干涉，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，A 错误； B．若单缝向右平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中 心的距离不变，B 错误； C．根据 L x＝  d 将双缝的距离 d 增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，C 错误； D．若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据 L x＝  d 光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D 正确。 故选 D。 7．B 【详解】 双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线 排列组成的，单缝的宽度应比较小，由题意知，这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太 宽，得不到线光源。 故选 B。 8．D 【详解】 亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需使单缝与双缝相互平行，转动测量头，将图中的分 划板调到竖直方向并与干涉条纹平行。 故选 D。 9．B 【详解】 试题分析：将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹