高考物理实验用双缝干涉测量光的波长试题经典2.docx

高考物理实验用双缝干涉测量光的波长试题经典2.docx

《高考物理实验用双缝干涉测量光的波长试题经典2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理实验用双缝干涉测量光的波长试题经典2.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高考物理实验用双缝干涉测量光的波长试题经典2

高考物理实验：

用双缝干涉测量光的波长试题经典

一、实验：

用双缝干涉测量光的波长实验题

1．

（一）在做了“测定平行玻璃砖的折射率”的实验（如图）后，某同学得出下列几种结论中，说法正确的是_______________

A．玻璃砖的宽度适当选大些

B．入射角应尽量小些，防止在另一侧面发生全反射

C．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些

D．入射角越大越好，这样测量误差能尽可能的减小

E.玻璃砖的折射率与入射角有关，入射角越大，测得折射率越大

F.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数

G.玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是入射角与折射角的比值是一个常数

（二）做“用双缝干涉测光的波长”实验中，使用的双缝间距d＝0.20mm，双缝到光屏的距离L＝600mm，观察到的干涉条纹如图所示．

（1）在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图所示，则分划板位置x1＝________mm，x2＝________mm；

（2）相邻亮纹的间距△x________mm；

（3）计算单色光的波长的公式λ＝________（用L、d、x1、x2表示）；

（4）代入数据计算单色光的波长λ＝_______m（结果保留两位有效数字）．

2．用双缝干涉测光的波长。

实验装置如图所示，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。

（1）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，手轮上的读数如图所示，则对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm

（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号表示），λ=_____mm（保留三位有效数字）

3．在“用双缝干涉测量光的波长”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。

已知双缝间的距离为d，在离双缝L远的屏上，用测量头测量条纹间宽度。

（1）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条亮纹中心对齐，记下此时如图（乙）所示的手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm；

（2）波长的表达式λ＝________（用Δx、L、d表示）；

（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将________（填“变大”、“不变”或“变小”）；

（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

4．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________。

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。

（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_____。

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为∆x，则单色光的波长λ=_____。

（3）本实验用到了干涉条纹间距公式，请利用图乙（图中d≪l）证明之________。

6．“用双缝干涉测光波长”实验中，实验装置如图甲所示:

为了观察红光的干涉图样，现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、单缝E、红色滤光片F等光学元件，

（1）为了保证实验能正常进行，需要依次放置光学元件，那么从左往右，表示各光学元件字母的正确排列顺序为:

C、D、____、A．

（2）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图乙所示，若要使两者对齐，该同学应如何调节：

___

A．仅左右转动透镜

B．仅调节拨杆

C．仅旋转双缝

D．仅旋转测量头

（3）为了使测得单色光的条纹间距增大，在其它条件不变情况下，以下做法合适的是__

A．增大单缝与双缝间距

B．增大双缝与毛玻璃屏间距

C．增大两双缝间距离

D．增强光源亮度

7．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，单缝保持竖直方向，滤光片为绿色滤光片（只能透过绿光）。

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代表双缝，b代表单缝

B．a代表单缝，b代表双缝

C．二者相互平行放置

D．二者相互垂直放置

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

A．条纹为竖条纹

B．条纹为横条纹

C．与绿光相比相邻条纹间距变窄

D．与绿光相比相邻条纹间距变宽

（3）在实验中，先取下滤光片，然后在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，这时在毛玻璃屏上可以看到的是________。

A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失

B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在

C．任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮

D．屏上无任何光亮

（4）目镜部分的实验测量装置如图所示，两次将标志线分别对准第1、第4暗条纹中央后，测量结果如图所示，此次测量的相邻条纹间距为________mm。

8．

（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②B．①和③C．②和③D．③

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、实验：

用双缝干涉测量光的波长实验题

1．ACF2.190（±0.02）7.868（±0.02）1.420（±0.02）4.7×10-7

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]．A、为了减

解析：

ACF2.190（±0.02）7.868（±0.02）1.420（±0.02）

4.7×10-7

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]．A、为了减小测量的误差，玻璃砖的宽度适当大一些，故A正确．B、D、为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，B，D均错误．C、大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些；C正确．E、F、G、玻璃砖的折射率是由玻璃本身的材料决定，与光的入射角和折射角无光，根据折射定律知折射率等于入射角的正弦与折射角的正弦之比，故E、G错误，F正确．故选ACF．

（2）[2][3]．螺旋测微器读x1，主尺读数为2mm，转动刻度0.01×19.0=0.190mm，两者相加为2.190mm（2.188~2.192）．

螺旋测微器读x2，主尺读数为7.5mm，转动刻度0.01×36.8=0.368mm，两者相加为7.868mm（7.866~7.870）．

[4]．根据条纹图可知

（3）[5][6]．根据干涉的条纹公式

，可得

，

代入数据可得

.

【点睛】

测定玻璃折射率的实验关键掌握实验原理折射定律；研究双缝干涉实验的关键掌握螺旋测微器的读数方法，以及双缝干涉条纹的间距公式

.

2．190或2.1917.869或7.8706.76×10-4

【解析】

【详解】

（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×19.1=0.1

解析：

190或2.1917.869或7.870

6.76×10-4

【解析】

【详解】

（1）[1]．测第1条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×19.1=0.191mm，所以最终读数为2.191mm．

 [2]．测第4条时固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.9=0.369mm，所以最终读数为7.869mm．

（2）[3][4]．根据双缝干涉条纹的间距公式

，知

．

代入数据得：

3．8702.310变小A

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1][2]．图甲读数2mm+0.01mm×32.0=2.320mm；

图乙读数13.5mm+0.

解析：

8702.310

变小A

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1][2]．图甲读数2mm+0.01mm×32.0=2.320mm；

图乙读数13.5mm+0.01mm×37.0=13.870mm；

则条纹间距

（2）[3]．根据

可得波长的表达式

（3）[4]．若改用频率较高的单色光照射，则波长减小，由

可知，得到的干涉条纹间距将变小；

（4）[5]．若实验时单缝偏离光轴向下微微移动，则主光轴变的倾斜，则可以观察到O点处的干涉条纹向上移动，由

可知，条纹间距不变，选项A正确，BCD错误。

故选A。

4．AAD

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[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

解析：

AAD

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[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）[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）[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

5．B见解析

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距

解析：

B

见解析

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为

为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离；故B正确，ACD错误

故选B

（2）[2]第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为△x，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为

则单色光的波长为

（3）[3]在线段P1S2上作P1M=PS1，则

S2M=r2－r1

因d

l，三角形S1S2M可看做直角三角形，有

另有

得

若P1处为亮纹，则

（k=0、1、2……）

解得

（k=0、1、2……）

所以相邻两亮纹或暗纹的中心间距为

6．F、E、BDB

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]为了获取单色的线光源，光源后面放一个透镜把光会聚（实验过程中可以不加），滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝

解析：

F、E、BDB

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]为了获取单色的线光源，光源后面放一个透镜把光会聚（实验过程中可以不加），滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，在光屏上可以观察到干涉条纹，因此，由左至右，各光学元件排列顺序应为白光光源C、透镜D、透红光的滤光片F、单缝E、双缝B、毛玻璃屏A，故为F、E、B．

（2）[2]发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应旋转测量头，故ABC错误，D正确．

（3）[3]依据双缝干涉条纹间距规律：

，要使△x增大，可以增大双缝与毛玻璃屏间距L，或减小两双缝间距离d，还可以增大

，干涉条纹间距与单缝与双缝间距，及光的强度无关，故B正确，ACD错误．

7．ACADC1.893

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]AB．因为该实验是双缝干涉实验，故b是双缝，为了使双缝得到的光更具有相干性，所以在双缝前加一个单缝，所

解析：

ACADC1.893

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]AB．因为该实验是双缝干涉实验，故b是双缝，为了使双缝得到的光更具有相干性，所以在双缝前加一个单缝，所以a是单缝，选项A正确，B错误；

CD．若单缝是竖直放置，则双缝也需要竖直放置，故二者相互平行放置，选项C正确，D错误；

故选AC。

（2）[2]AB．由于单缝是竖直的，故屏上的条纹是竖条纹，选项A正确，B错误；

CD．将绿色滤光片改为红色滤光片后，光的波长变大，故看到的条纹间距也应该变宽，选项C错误，D正确。

故选AD。

（3）[3]在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），由于绿光和红光的频率不同，则不能发生干涉，但屏上仍有光亮。

选项C正确，ABD错误。

故选C。

（4）[5]测第1条时固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为

0.01×19.1=0.191mm

所以最终读数为2.191mm。

测第4条时固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为

0.01×36.9=0.369mm

所以最终读数为7.869mm。

则此次测量的相邻条纹间距为

8．1907.868A

【解析】

【分析】

【详解】

（1）（a）[1]由图3所示可知，对准第1条时读数为：

；

[2]对准第4条时读数为：

；

（b）[3]相邻条纹间距

解析：

1907.868

A

【解析】

【分析】

【详解】

（1）（a）[1]由图3所示可知，对准第1条时读数为：

；

[2]对准第4条时读数为：

；

（b）[3]相邻条纹间距为：

由条纹间距公式

可知波长为：

；

（2）[4]①如图1所示：

实线表示玻璃砖向上平移后实际的光路图，虚线表示作图光路图，由图看出，画图时的入射角、折射角与实际的入射角、折射角相等，由折射定律可知，测出的折射率不变，故①正确；

②如图2所示：

乙同学画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、cd上，如图，实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时光路图，可风，入射角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律得知，测出的折射率n将偏小，故②正确；

③丙同学的操作和所画的光路图都正确无误，所用玻璃砖的两个折射界面不平行，但不影响测量结果，故③错误；

故选项A正确。