光学专题实验——《用双缝干涉测量光的波长》专项提升

更新时间：2024-11-04 浏览次数：31 类型：一轮复习

一、典型例题方法赏析

1. (2024高三上·北京市开学考) 在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图1所示）：
1. （1）装置图中的甲、乙、丙分别是____。
  
  A . 滤色片、单缝和双缝 B . 双缝、单缝和滤色片 C . 单缝、双缝和滤色片 D . 双缝、滤色片和双缝
2. （2）测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图2所示，其示数为mm。
3. （3）如果双缝间距是d，双缝到屏的距离是L，第1条亮纹中心到第6条亮纹中心的间距是x，则光波波长的测量值为（用x、d、L表示）。
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2. (2024高二下·安徽月考) 在用图a所示装置做双缝干涉测单色光波长的实验中：
1. （1）下面说法正确的是___________。
  
  A . 在光源和遮光筒中间依次放置的光学元件是：透镜、单缝、滤光片、双缝 B . 为了减小测量误差，可测量n条亮条纹间的距离a，再求出相邻两条亮条纹间的距离 $\text{[math]}$ C . 若发现干涉条纹太密，难以测量，只需更换双缝间距更大的双缝片 D . 若发现干涉条纹太密，难以测量，可以改用波长较长的单色光做入射光
2. （2）将测量头的分划板中心刻度线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上示数如图b所示，同方向转动手轮，使分划板中心刻度线与第6条亮条纹中心线对齐，记下此时图c中手轮示数，求得相邻亮条纹的间距为 $\text{[math]}$ mm；（结果保留三位小数）
3. （3）已知双缝间距 $\text{[math]}$ ，测的双缝到屏的距离为 $\text{[math]}$ ，则所测光的波长为nm。（结果保留一位小数）
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3. (2024高二下·慈溪期末) 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，双缝间距 $\text{[math]}$ ，光屏与双缝间的距离 $\text{[math]}$ 。从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，干涉图像及游标卡尺初末位置如图所示，则所测单色光的波长为nm（结果保留3位有效数字）。

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4. (2024高二下·广州期中) “用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示，光源为白炽奵。
1. （1）下列说法正确的是（填选项前的字母）；
  
  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，可测出 $\text{[math]}$ 条亮纹中心间的距离 $\text{[math]}$ ，求出相邻两条亮纹间距 $\text{[math]}$ C . 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D . 去掉滤光片后，干涉现象消失
2. （2）按照正确的顺序安装好元件，调整后在光屏上观察到明暗相间的条纹。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 $\text{[math]}$ 。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， $\text{[math]}$ mm。已知单缝与双缝间的距离为100mm，双缝与屏的距离800mm，双缝间距0.25mm。可得所测光的波长为m。（结果保留两位有效数字）
3. （3）若在目镜中观察到如图所示的情形。实验中其他操作无误，则此情形下测得的单色光波长将（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）
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二、夯实基础提升能力

5. (2024高二下·哈尔滨期中) 在“用双缝干涉测光的波长”实验中。
1. （1）某同学在光具座上放置的光学元件如图所示，其中光学元件A所起的作用是；
2. （2）观察到干涉条纹如图乙所示。转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第a时，手轮的读数x₁=1.002mm，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图丙所示，x₂=mm；a、b间距离相当于倍相邻条纹间距Δx。
3. （3）若已知双缝间距d=2.0×10^-4m，双缝到屏的距离l=1.0m，则待测光的波长为m（结果保留三位有效数字）。
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6. (2024高二下·沙坪坝月考) 如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图
1. （1）下图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的④是。
2. （2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条纹之间的距离___________（填字母）
  
  A . 增大③和④之间的距离 B . 增大④和⑤之间的距离 C . 将红色滤光片改为绿色滤光片 D . 增大双缝之间的距离
3. （3）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第6条亮纹中心，这时手轮上的示数如图乙所示。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为m。（计算波长结果保留二位有效数字）
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7. (2024·云南) 如图 $\text{[math]}$ 是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图
1. （1）图 $\text{[math]}$ 中 $\text{[math]}$ 是光源， $\text{[math]}$ 是光屏，它们之间的 $\text{[math]}$ 是。
2. （2）以下哪些操作能够增大光屏上的相邻两条纹之间的距离____ $\text{[math]}$ 填字母 $\text{[math]}$ 。
  
  A . 增大 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 之间的距离 B . 增大 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 之间的距离 C . 将红色滤光片改为绿色滤光片 D . 增大双缝之间的距离
3. （3）在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是 $\text{[math]}$ ，双缝之间的距离是 $\text{[math]}$ ，单缝到双缝之间的距离是 $\text{[math]}$ ，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹 $\text{[math]}$ 记作第 $\text{[math]}$ 条 $\text{[math]}$ 的中心，这时手轮上的示数如图 $\text{[math]}$ 所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第 $\text{[math]}$ 条亮纹中心，这时手轮上的示数如图 $\text{[math]}$ 所示，图 $\text{[math]}$ 中示数 $\text{[math]}$ ，由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为 $\text{[math]}$ 计算波长结果保留二位有效数字 $\text{[math]}$ 。
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8. (2024高二下·沧州期末) 实验小组的成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示。
1. （1）光具座放置的光学元件有光源、透镜、遮光筒和其他元件，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、d各元件的名称依次是______（填选项前的字母）。
  
  A . 单缝、滤光片、双缝、光屏 B . 滤光片、单缝、双缝、光屏 C . 单缝、双缝、滤光片、光屏 D . 滤光片、双缝、单缝、光屏
2. （2）已知单缝到双缝之间的距离是 $\text{[math]}$ ，双缝到屏的距离为 $\text{[math]}$ ，双缝之间的距离为 $\text{[math]}$ ，在屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为 $\text{[math]}$ ，在 $\text{[math]}$ 位置时读数如图丙所示为 $\text{[math]}$ ，则该光的波长为 $\text{[math]}$ （计算结果保留3位有效数字）。
3. （3）若在另一组同学的实验操作中，测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则此情形下波长的测量值（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
4. （4）为减小误差，本实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离 $\text{[math]}$ ，而是先测量 $\text{[math]}$ 个条纹的间距再求出 $\text{[math]}$ 。下列实验采用了类似方法的有______。（多选）
  
  A . “用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B . “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C . “探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D . “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量
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三、思维提升创新应用

9. (2024高三下·聊城模拟) 在实验室用双缝干涉测光的波长，实验装置如图所示。
1. （1）双缝、光屏、单缝，依次是图中的（填图中的字母）。
2. （2） ①图是实验得到的红光双缝干涉图样照片，②图为测量中观察到分划板中心线与①图中亮条纹P中心对齐时的情形，然后转动测量头手轮，当分划板中心线与亮条纹Q中心对齐时，目镜中观察到的图应为③图中的。
3. （3）已知单缝与光屏的间距 $\text{[math]}$ ，双缝与光屏的间距 $\text{[math]}$ ，双缝间距d，图①中分划板中心线与亮条纹P中心对齐时手轮读数为 $\text{[math]}$ ，与亮条纹Q中心对齐时手轮读数为 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ），则实验测得该光的波长的表达式为 $\text{[math]}$
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10. (2024高二下·房山期末) 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，如图所示。
1. （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互放置。（选填“垂直”或“平行”）。
2. （2）双缝间距为d，毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图所示。使分划板的中心刻线对齐A亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图所示，其读数为mm。若A、B两条亮纹中央间距为x，则所测光的波长为（用所给物理量的字母表示）。
3. （3）如图所示，一束由甲、乙两种光组成的复色光以相同入射角照射到半圆形玻璃砖上，若甲光波长大于乙光波长，甲、乙两种光均从直径面射出。逐渐增大入射角，发现（选填“甲”或“乙”）光先消失。
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11. (2024高二上·江苏期末) 小明同学在实验室进行了光的波长与折射率的测定实验。
波长的测定：利用如图1所示装置测量某种单色光波长。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。
1. （1）关于本实验下列说法正确的是____。
  
  A . 若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致 B . 若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动 C . 若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行，如图3所示，在这种情况测量相邻条纹间距 $\text{[math]}$ 时，波长的测量值大于实际值
2. （2）某次测量时，选用的双缝的间距为0.4mm，测得屏与双缝间的距离为0.5m，用某种单色光实验得到的干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数也如图2中所示，则所测单色光的波长为nm。
3. （3）小明在进行折射率测定后，在网上查找到了如下的资料：常规材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足 $\text{[math]}$ （此时折射角取负值）。请你推测该材料对于电磁波的折射率 $\text{[math]}$ ，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是____。
  
  A . B . C . D .
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12. 小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉测量光的波长，实验老师给他们提供(如图甲所示的)实验仪器。接通电源使光源正常发光。回答下列问题：
1. （1）一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后，在目镜中什么也看不到，两人看了说明书之后，相互配合做了如下调节：一是调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上；二是调节单缝与双缝，使缝的中点位于遮光筒轴线上。但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不清的条纹，为了得到清晰的条纹，因仪器装置较长，一人无法完成操作，两人开始分工，小明在目镜中观察，小强必须前后微调(填写图中所给的仪器名称)才能看到清晰的干涉条纹。
2. （2）经过认真、正确地调节，小明和小强看到了彩色干涉条纹，说明在实验装置当中缺少了。小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距，从而测出光源发出的光的波长，因此调节出如图乙、丙、丁所示的三个彩色条纹图样，请问观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是(填“偏左”或“偏右”)的。
3. （3）观察到图乙情景时，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，此时手轮上的示数为20.00 mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数为3.00 mm，求得相邻亮纹的中心间距Δx=mm。
4. （4）已知双缝间距d=0.200 mm，测得双缝到光屏的距离L=700 mm，由计算表达式λ=，求得所测光源发出光的波长为nm(结果保留三位有效数字)。
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四、直击高考达成素养

13. (2024·河北) 某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：
单色光类别
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据，判断单色光1为（填“红光”或“绿光”）。

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14. (2022·福建) 在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则：
1. （1） a、b分别是（）
  
  A . 单缝和双缝 B . 双缝和单缝 C . 单缝和单缝 D . 双缝和双缝
2. （2）如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则光的波长是。（用x、d、L表示）
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