高中物理选修1实验：用双缝干涉测量光的波长实验探究题专项训练
姓名：__________班级：__________考号：__________
一、实验,探究题（共13题）
1、(1)学习小组的同学在实验室用如图(1)所示的装置研究单摆的运动．将单摆挂在力传感器的下端，通过计算机来记录力传感器测定单摆摆动过程中摆线受到拉力大小的变化情况，以及单摆摆动的时间．实验过程中，保持单摆的最大摆角小于5°．
①实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图(2)甲所示，该摆球的直径d=____mm；
②实验测得摆长为L，传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图(2)乙所示，则重力加速度的表达式为：g=________(用题目中物理量的字母表示)．
(2)同学利用双缝干涉实验仪测量光的波长，按要求将仪器安装在光具座上，如图(3)甲所示，接通电源使光源正常工作．
①关于这个实验下列几种说法，你认为正确的是_____
A．增加光源到单缝的距离，干涉条纹间距变大
B．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽
C．将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距变宽
D．去掉滤光片，干涉现象消失
②若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图(3)乙所示．通过装置中的“拨杆”的拨动__(填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方上．
2、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（如图甲），并选用缝间距的双缝屏．从仪器注明规格可知，像屏与双缝屏间的距离．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，副尺上有分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺的读数；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙（a）所示，此时图丙（b）中游标尺上读数________．
②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离________；这种色光的波长________．
3、用双缝干涉测光的波长．实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0．25mm．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量时用某种单色光照射双缝得到干涉图样．
（1）分划板在图中Q位置时如图乙所示，手轮上的读数是________mm．
（2）如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了光源以外，其他不必要的器材元件有______．
A．滤光片???B．单缝???C．双缝???D．光屏
（3）如图丙所示某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O点为圆心，5．00Cm长为半径画圆，分别交线段OA于C点，交OO′于E点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于点D，过E点作法线NN′的垂线EF交NN′于F点，如图所示．用刻度尺量得CD=3．00Cm，EF=2．00Cm．由此可得出玻璃的折射率n=_______．
4、某同学用双缝干涉实验仪测量光的波长，如图所示．
①实验中选用的双缝间距为d，双缝到像屏的距离为l，在像屏上得到的干涉图样如图所示，分划板刻线在图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝_____．
②分划板刻线在明条纹B位置时，测量头的游标卡尺如图所示，则其读数为_____mm；
③关于该实验，下列说法正确的是_____．
A．如果去掉滤光片，在像屏上得到的是明暗相间的白色干涉条纹
B．如果用激光作为光源，则无需凸透镜和滤光片，也能在像屏上得到干涉条纹
C．单缝和双缝必须要相互平行，且处于竖直方向的位置，否则无法用测量头读数
D．若双缝中某一条被遮住，则像屏上得到的是单缝衍射的条纹
5、如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离．然后，接通电源使光源正常工作．
?
①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有20分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为__________；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹中心对齐，测得到条纹间的距离为．利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长__________（保留2位有效数字）．
②另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好．若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加．以下改动可能实现这个效果的是__________．
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间???B．仅将单缝远离双缝移动少许
C．仅将单缝与双缝的位置互换????D．仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
6、(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）．
7、某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。双缝间距d=0.20mm，测得屏与双缝间的距离L=500mm。然后，接通电源使光源正常工作：
(1)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为_________cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67cm，此时主尺上的________cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ=_________m；
(2)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有_________________（至少写一条）。
8、现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.
甲
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C、________、A.
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意________和________.
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，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6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为______mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为______mm．
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________nm．
9、(1)在“单摆测重力加速度”实验中，测量周期时，秒表指针如图1所示，读数为_____秒
(2)在“双缝干涉测量光的波长”实验中，某同学观察到如图2所示的干涉条纹，于是他使分划板中心刻线与亮条纹中央对齐，移动测量头进行测量，在这种情况下光的波长的测量值（__________）
A．偏小????B．偏大???C．不变
10、某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(如图甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时(如图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，A与B间有3条条纹，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图丙中游标卡尺的示数为____________mm．图丁中游标卡尺的示数为__________mm．实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是________________，所测光波的波长为________m．(保留两位有效数字)
11、在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜，如图所示。
（1）M、N、P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）对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取的方法有____；
A．减小双缝间距离??????B．增大双缝间距离
C．减小双缝到屏的距离????D．增大双缝到屏的距离
（3）如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为，写出计算波长λ的表达式为________。
12、现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置，用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右表示各光学元件的字母的排列顺序应为C、__________、__________、__________、A；
(2)将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图选项中的__________；
A．????B．????C．????D．
(3)保持双缝到光屏的距离不变，换用间隙更小的双缝，在光屏上观察到的条纹间距将___________；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹间距将___________；（均选填“变宽”“变窄”或“不变”）
(4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，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条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数______mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为____mm；
(5)已知双缝间距d为m，测得双缝到屏的距离L为0.700m，由计算式λ=__________，求得所测红光波长为__________mm。
13、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图甲所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹．
（1）根据实验装置知，②、③、④依次是______、______、______．
（2）某次实验时，该同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心，如图乙所示，此时螺旋测微器的读数为______mm．
（3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置，再次从螺旋测微器上读数．若实验测得4条亮纹中心间的距离为?x1=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长λ=______mm．
============参考答案============
一、实验,探究题
1、14.50????B???不能???
【详解】
(1)由图丙所示游标卡尺可知，小球的直径为：1.4cm+10×0.05mm=14.50mm；
(2)由单摆周期公式：
由图乙可知，单摆周期为，解得
(3)A.根据双缝干涉条纹的间距公式
增加光源与双缝的距离，干涉条纹间距不变，故A错误；
B.将滤光片由蓝色换成红色，波长变大，则干涉条纹间距变宽，故B正确；
C.将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距不变，故C错误；
D.去掉滤光片，将出现彩色的干涉条纹，故D错误．
(4)装置中的“拨杆”只能调整分划板中心刻线左、右，上、下移动，所以不能把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上．
2、15.02???2.31???660???
【详解】
①图丙（b）中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.02mm×1=0.02mm，所以最终读数为x2=15.02mm；
②两个相邻明纹（或暗纹）间的距离
=2.31mm
根据
得
3、7.870???AB???1.5???
【详解】
(1)图中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×37.0mm=0.370mm，所以最终读数为7.5+0.370=7.870mm；
(2)氦氖激光器发出的激光具有很好的单色性和相干性，所以不需要滤光片和单缝，直接照射到双缝上即可得到干涉图样，故选AB；
(3)根据折射率．
4、???31.10???BD???
【详解】
①相邻亮纹的间距为；根据，解得；
②游标卡尺读数为：3.1cm+0.05mm×2=31.10mm；
③如果去掉滤光片，在像屏上得到的是彩色相间的干涉条纹，故A错误；因激光的平行度好，则如果用激光作为光源，则无需凸透镜和滤光片，也能在像屏上得到干涉条纹，故B正确；单缝和双缝必须要相互平行，但是不一定要处于竖直方向的位置，故C错误；若双缝中某一条被遮住，则像屏上得到的是单缝衍射的条纹故D正确。
故选BD.
5、????D???
【详解】
（1）图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：0mm+0.05×5=0.25mm，
A到B条纹间的距离为8.40mm，由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度，则
根据公式得
（2）对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹的宽度减小．由公式得：
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间，λ、L与d都不变，则不变．故A错误；
B．仅将单缝远离双缝移动少许，λ、L与d都不变，则不变．故B错误；
C．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉．故C错误；
D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，λ减小，L与d都不变，则减小．故D正确．
【点睛】
（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读；
单测量相邻两根条纹的间距误差比较大，往往采取测量多条干涉条纹的间距，然后求平均值，减小测量的偶然误差．根据测量光波的波长．
（2）对实验装置作了一下改动后，条纹数目有所增加，可知各条纹的宽度减小，然后由分析即可．
6、1.610???滤光片和单缝???乙????
【详解】
(1)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
由于激光是单色的相干光源，所以不需要单缝和滤光片．
(2)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
对于乙图
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
.
【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．
7、1.11???2.3????减小双缝间距d或者增大双缝到干涉屏的距离L???
【详解】
(1)游标卡尺的读数为1.1cm+0.1mm×1=1.11cm；若游标卡尺的读数为1.67cm，此时主尺上的2.3cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；
条纹间距
则根据可得
(2)若实验中发现条纹太密，即条纹间距太小，根据可采取的改善办法有：减小双缝间距d或者增大双缝到干涉屏的距离L。
8、E、D、B???单缝和双缝间距为5～10cm；使单缝与双缝相互平行.???13.870???2.320???2.310???Δx???6.6×102???
【详解】
第一空.通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故最佳顺序为C、E、D、B、A.
第二空.在操作步骤②时还应注意：单缝和双缝间距为5～10cm；
第三空.使单缝与双缝相互平行.
第四空.题图丙中固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为37.0×0.01mm.二者相加为13.870mm；
第五空.题图乙中的读数为2.320mm，所以Δx＝mm＝2.310mm.
第六空.根据Δx＝λ，得λ＝Δx；
第七空.代入数据得所测红光波长为λ＝6.6×102nm.
9、48.5???B???
【解析】
(1)分针超过的半格，故读为30s，秒针在18.5s位置，故总的读数为；
(2)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值偏大，根据双缝干涉条纹的间距公式，待测光的波长测量值也是偏大，故选B.
10、11.6???16.6???减小误差???6.3×10-7???
【详解】
图丙读数为
图丁读数为
实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小条纹宽度的误差；根据求得
11、A???AD????
【详解】
（1）这三个光学元件依次是滤光片、单缝和双缝；因为光通过单缝后的强度会减弱，所以滤光片的放置应该在单缝之前较好，这会使得通过的光线较多，提高亮度，故选A；
（2）根据波长可知，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，应该减小双缝间距离d，增大双缝到屏的距离L，故选AD；
（3）如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为，由双缝干涉条纹间距公式
解得
12、E???D???B???A???变宽???变窄???13.870???2.310?????
【详解】
(1)为获取两列单色相干光，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。排序应为C、E、D、B、A。
(2)将激光束照在双缝上，将出现双缝干涉现象，而双缝干涉图样是中间为亮条纹的明暗相间的等间距条纹，则A正确。
(3)根据双缝干涉条纹间距公式可知在其他条件不变，d减小时，条纹间距变宽；而在其他条件不变，L减小时，条纹间距变窄。
(4)图乙的读数：螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为37.0×0.01mm，两者相加为13.870mm。图甲的读数：甲图中固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为32.0×0.01mm，两者相加的读数为2.320mm，由以上读数可知；
(5)根据知
代入数据得
13、单缝???双缝???遮光筒???1.680???4.8×10﹣4???
【解析】
（1）该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏．注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上．根据?x=λ知，增大双缝和遮光屏的间距或减小双缝间的间距，可以增加相邻亮纹（暗纹）间的距离．
（2）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为0.01×18.0mm=0.180mm，所以最终读数为1.680mm．
（3）由题意可知，相邻条纹间距为?x==0.32mm，根据?x=λ得，
λ==mm=4.8×10﹣4mm．
【点睛】
解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式?x=λ．
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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