《实验用双缝干涉测量光的波长》测试题含答案.docx

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《实验用双缝干涉测量光的波长》测试题含答案

《实验：

用双缝干涉测量光的波长》测试题（含答案）

一、实验：

用双缝干涉测量光的波长实验题

1．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．二者相互垂直放置

D．二者相互平行放置

（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．条纹为竖条纹B．条纹为横条纹

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）经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为Δx，则这种色光的波长表达式为λ=_____（用题中所给字母表示）。

2．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实验仪测量光的波长，实验老师给他提供（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，从而测出小灯泡发出的光的波长，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观察到图乙时，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

。

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

，求得相邻亮纹的间距

________

。

④已知双缝间距

，测得双缝到光屏的距离

，由计算表达式

________，求得所测灯泡发出光的波长为________（结果保留三位有效数字）

。

3．我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验：

（1）在本实验中，需要利用关系式

来求解某色光的波长，其中L和d一般为已知量，所以测量

是本实验的关键，观察下面的图像，你认为在实际操作中

应选下列图中的________图（填写“甲”、“乙”）更为合适？

（2）而在实际操作中，我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差。

已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成，使用50分度的游标卡尺。

某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，具体操作如下：

从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，总共测量了5条亮纹之间的距离，初末位置游标卡尺的示数如图所示，则相邻两条亮纹的间距

________mm。

（3）若在实验当中，某同学观察到以下图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。

若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上。

下面操作中可行的有________。

A．调节拨杆方向

B．其他不动，测量头旋转一个较小角度

C．其他不动，遮光筒旋转一个较小角度

D．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度

（4）在写实验报告时，实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时的所观察到的初末两个视场区，你觉得__________的图像存在造假现象。

4．某同学设计一个测定激光波长的实验，装置如甲图所示.激光器发出的直径很小的红色激光进入一个一端装有双孔、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点.

①这个现象说明激光具有____性.（选填“波动”或“粒子”）.

②通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长.设双孔间距离为a=0.22mm，双孔到感光片的距离为L=1.0000m，用带10分度游标的卡尺测量感光片上的点的距离时，第1个光点到第4个光点的距离如乙图所示，相邻光点间的距离是_____mm.该激光的波长

=___m.（保留2位有效数字）

5．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离 d ＝0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为 L ＝75.0cm，如图甲所示，实验时先转动如图乙所示的测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准如图丙所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标尺的位置如图戊所示，则游标卡尺的读数 

 ＝________mm，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第5条明条纹，如图丁所示，此时游标卡尺的读数 

＝9.3mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是________mm。

6．实验小组利用图甲所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。

（1）关于该实验，下列说法中正确的有___________。

A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝

B．实验时，单缝与双缝应该相互垂直

C．实验时，屏上的干涉条纹与双缝相互垂直

D．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽

（2）实验中，分划板中心刻度对齐某条纹中心时，手轮上的读数如图乙所示，其值为___________mm。

（3）实验中测量多条干涉条纹宽度的目的是___________；若测量过程中误将6个条纹间距数成7个，波长的测量值将___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

7．用双缝干涉测光的波长。

实验装置如图a所示，已知单缝与双缝的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，单缝宽为d1，双缝间距为d2。

用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，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，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。

（1）分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数为x1=2.190mm，对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图b所示，则此时读数x2=______mm。

（2）相邻两条亮纹间的距离公△x=_____mm，入射光的波长为

=_______（用题中的母表示）。

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．ADAC

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]AB．双缝的光来自于同一个单缝，因此单缝a距离光源更近，A正确，B错误；

CD．双缝与单缝应该平行放置，才能观察到双缝干涉

解析：

ADAC

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]AB．双缝的光来自于同一个单缝，因此单缝a距离光源更近，A正确，B错误；

CD．双缝与单缝应该平行放置，才能观察到双缝干涉实验，C错误，D正确。

故选AD。

（2）[2]AB．由于单缝保持竖直，条纹的方向与单缝平行，因此条纹竖直，A正确，B错误；

CD．由于绿光的波长比红光的短，因此干涉条纹间距比红光的窄，C正确，D错误。

故选AC。

（3）[3]根据两个相邻的明纹间（或暗纹）间距为

可得波长表达式

2．相互平行凸透镜滤光片偏右2.125607

【解析】

【详解】

①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件，所以必须调节单缝与双

解析：

相互平行凸透镜滤光片偏右2.125

607

【解析】

【详解】

①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件，所以必须调节单缝与双缝相互平行；

[2]在调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上，单缝与双缝相互平行后，还必须认真前后微调凸透镜才能使光屏上得到清晰的干涉条纹的图样。

②[3][4]不加滤光片，观察到的是复色光的彩色条纹；根据实际操作易知图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是偏右的。

③[5]根据

得相邻亮纹的间距为2.2125mm

④[6]由

知表达式为

带入数据

3．甲图BC甲同学

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]．在实际操作中标度线在明条纹中容易观察，则应选下列图中的甲图更为合适；

（2）[2]．由图可知，初末位置游标

解析：

甲图

BC甲同学

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]．在实际操作中标度线在明条纹中容易观察，则

应选下列图中的甲图更为合适；

（2）[2]．由图可知，初末位置游标卡尺的示数分别为0.570cm和1.380cm，则相邻两条亮纹的间距

。

（3）[3]．首先要明确各器件的作用，拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰的干涉图样，所以不用调节；题中所说出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上，故应其他不动，测量头旋转一个较小角度；或者其他不动，遮光筒旋转一个较小角度。

故选BC。

（4）[4]．实验中移动目镜时，分刻板中心刻度线不应该移动，则甲同学的图像存在造假现象。

4．波动性2.87mm

【解析】

【详解】

①[1]这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性;

②[2]主尺读数为8mm，游标读数为0.1×6=0

解析：

波动性2.87mm

【解析】

【详解】

①[1]这个现象是光的干涉现象．干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性;

②[2]主尺读数为8mm，游标读数为0.1×6=0.6mm，所以第一个光点到第四个光点的距离是8.6mm．第1到第4个光点的距离是8.6mm．

相邻光点间的距离是

[3]根据

可知

=6.3ⅹ10-7m

5．3

【解析】

【详解】

[1]．图戊的示数主尺为：

0mm；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.1×3mm=0.3mm，总读数为0.3mm；

[2]．根据得：

解析：

3

【解析】

【详解】

[1]．图戊的示数主尺为：

0mm；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.1×3mm=0.3mm，总读数为0.3mm；

[2]．根据

得：

6．AD2.280（2.279~2.282都算对）减小实验误差偏小

【解析】

【分析】

本题考查双缝干涉实验原理及计算。

【详解】

[1]A．根据双缝干涉实验原理，实验

解析：

AD2.280（2.279~2.282都算对）减小实验误差偏小

【解析】

【分析】

本题考查双缝干涉实验原理及计算。

【详解】

[1]A．根据双缝干涉实验原理，实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，故A正确；

B．单缝作用是产生与双缝平行的线状光源，故B错误；

C．干涉条纹与双缝平行，故C错误；

D．入射光波长变长，条纹间距变大，故D正确。

故选AD。

[2]根据螺旋测微仪的读数原则，读数为

2mm+0.01

28.0mm=2.280mm

[3]因单条条纹较窄读数时相对误差大，通过测量多条干涉条纹宽度减小实验误差。

[4]根据双缝干涉实验计算公式

条纹间距为总宽度除以条纹间距数。

若测量过程中误将6个条纹间距数成7个，算得的条纹间距偏小，波长也偏小。

7．868（7.866～7.869）1.893（或1.892）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]图b中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×3

解析：

868（7.866～7.869）1.893（或1.892）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]图b中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm，可动刻度读数为0.01×36.8mm=0.368mm，则最终读数为

x2=7.5mm+0.368mm=7.868mm（7.866～7.869）

（2）[2]相邻两条亮纹间的距离

（或1.892）

[3]根据双缝干涉条纹的间距公式

解得

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。