《实验：用双缝干涉测量光的波长》测试题(含答案)(1)

《实验：用双缝干涉测量光的波长》测试题(含答案)(1)

一、实验：用双缝干涉测量光的波长 实验题

1．(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示．

①转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm．

②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了白炽灯换成激光发射器以外，其他不必要的器材元件有________．

(2)在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC，并确定AB和AC界面的位置．然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像．

正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）．为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图2甲、乙所示．在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n=_________（用代表线段长度的字母ED、FG表示）．

2．用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件（其中双缝和光屏连在遮光筒上）：

A．白炽灯 B．单缝片 C．光屏 D．双缝 E．滤光片

（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：________；

（2）在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红

光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比，△x1________△x2（填“＞”、“=”或“＜”）．若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第l条到第6条亮条纹中心问的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm．

3．(1)如图(a)是小金同学在实验室用红光做“用双缝干涉测量光的波长”实验的器材，观到如图(b)所示的干涉条纹，图中灰色部分表示暗条纹，于是他使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐，移动测量头进行测量，下列说法正确的是_______。

A．该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻线与亮条纹中心对齐

B．在实验过程中拿掉双缝，将观察不到明暗相间的干涉条纹

C．该干涉条纹虽然倾斜，但不影响波长测量的结果

D．若需得到竖直的条纹与分划板刻线平行只需要逆时针转动测量头即可

(2)小金进行必要的实验操作后，得到竖直的条纹与分划板刻线平行。已知测量头是50分度的游标卡尺，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图(a)所示，图(a)中的数字是该同学给各亮纹的编号，此时图(b)中游标尺上的读数1x=_______cm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标尺上的读数2x=_______cm；利用上述测量结果，该同学经计算得该红光的波长=660nm，已知双缝到屏的距离L=700mm，则该同学选用的双缝的缝间距d=___mm（此空计算结果保留两位有效数字）。

4．在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，从仪器注明的规格可知，双缝间距d=0.20mm．现测得像屏与双缝屏间的距离L=60.0cm．然后，接通电源使光源正常工作．

（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米（mm），游标尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，映入眼帘的干涉条纹如图所示，他将分划板上的三条竖线对准a条纹，此时游标尺上的读数为x1=3.60mm；接着再转动手轮，将分划板上的三条竖线对准b条纹，此时游标尺上的读数如左图，则x2=_________mm．

（2）两个相邻亮纹（或暗纹）间距离的表达式为Δx=_________（用x1、x2表示）；这种色光的波长的表达式λ=____________（用Δx、L、d表示）．利用上述测量结果，代入数据经计算可得=_____________m（保留三位有效数字）．

5．某同学利用如图甲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)若想减小从目镜中观察到的相邻条纹的间距，该同学可__；

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向远离双缝的方向移动

C．使用间距更大的双缝

(2)某次测量时，分划板在A位置的示数如图乙所示，此时示数为__cm；若分划板在如图乙所示的B位置的示数为2.59cm，则相邻条纹的间距为__cm；

(3)该次测量时，选用的双缝的间距为0.400mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，则所测单色光的波长为__nm（结果保留三位有效数字）。

6．如图所示，在“用双缝干涉量测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。

(1)②、③、④三个光学元件依次为________。

A．滤光片、单缝、双缝

B．单缝、滤光片、双缝

C．单缝、双缝、滤光片

D．滤光片、双缝、单缝

(2)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片，则相邻亮纹（暗纹）间的距离______。

A．变大 B．变小 C．不变 D．可能变大可能变小

(3)若测得双缝与屏的距离为L=1.00m，双缝间距为d=1.5mm，第1条亮纹与第3条亮纹中心间的距离Δx=0.640mm，则对应光波的波长λ为____nm。

7．（1）用双缝干涉测光的波长，实验装置如图1所示，已知单缝与双缝间的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，双缝间距为d，用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图2所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．

（a）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图3所示，则对准第1条时的读数x1=_________mm，对准第4条时的读数x2=__________mm；

（b）计算波长λ的表达式为λ=_______（用符号表示）

（2）用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验时：

①甲同学在纸上正确画出矩形玻璃砖的两个分界面ab和cd，因不慎碰动了玻璃砖，使它向ab方向平移了一点，如图甲所示，以后的操作都正确无误，但在画光路图时仍以ab和cd为分界面，则测得的折射率n的值将不受影响；

②乙同学为了避免笔尖触划玻璃面，画出的a’b’和c’d’都比实际的分界面向外侧平移了一些，如图所示，后来的操作都正确，但在画光路图时仍以a’b’和c’d’为分界面，则测得的折射率n的值将偏小；

③丙同学的操作和所画的光路图都正确无误，但所用玻璃砖的两个折射界面并不平行，如图丙所示，则测得的折射率n的值将偏大；

上述说法中正确的是（_____）

A．①和② B．①和③ C．②和③ D．③

8．在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图），单缝保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作。

（1）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为____________。

A．a代表单缝，b代表双缝

B．a代表双缝，b代表单缝

C．二者相互平行放置

D．二者相互垂直放置

（2）将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则_________。

A．条纹为横条纹

B．条纹为竖条纹

C．与红光相比条纹间距变窄

D．与红光相比条纹间距变宽

（3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=_________。

（4）图为上述实验装置示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹________。

A．向上移动 B．向下移动 C．间距变大 D．间距变小

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一、实验：用双缝干涉测量光的波长 实验题

1．610 滤光片和单缝 乙

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]．第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm；第10亮条纹

解析：610 滤光片和单缝 乙 EDFG

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]．第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm；第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm，故相邻亮条纹之间的距离为

14.5350.045mm1.610mm9x

由于激光是单色的相干光源，所以不需要单缝和滤光片．

(2)[3][4]．设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于甲图

sinDER

sinGFOG

对于乙图

sinDER

sinGFR

可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率

sinsinDEnGF.

【点睛】

知道双缝干涉实验的原理及操作步骤，以及掌握螺旋测微器的读数方法；几何光学的实验要理解实验原理，正确作出光路图，结合折射定律进行求解．

2．AEBDC ＞ 0.3

【解析】

【分析】

（1）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样；

（2）首先判断红光和绿光的波长关

解析：AEBDC ＞ 0.3

【解析】

【分析】

（1）为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样；

（2）首先判断红光和绿光的波长关系，结合公式Lxd，即可得知红光的干涉条纹间距1x与绿光的干涉条纹间距2x之间的关系，对题干中的数据先进行单位换算，利用公式Lxd即可计算出双缝间的距离．

【详解】

（1）在光具座上从左向右，应该是光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，

故自光源起合理的顺序是：AEBDC．

（2）红光的波长大于绿光的波长，由公式Lxd，可知红光的干涉条纹间距1x与绿光的干涉条纹间距2x相比，1x>2x，因=630nm=6.3×10-7m，x=10.5mm=1.05×10-2m由公式Lxd得：Ldx=0.3mm

【点睛】

对于该题，要熟练的掌握七种颜色的光之间的频率关系和波长的关系，了解公式Lxd物理量的含义，会应用该公式进行相关的计算和定性的分析，解答问题时，要注意单位的换算．

3．BC 0.116 1.502 0.20

【解析】

【分析】

【详解】