高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：用双缝干涉测量光的波长课后作业题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册实验：用双缝干涉测量光的波长课后作业题，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1.某同学利用如图所示的装置测量红光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，从目镜中可以观察到干涉条纹。已知光源所发的光为自然光。下列说法正确的是（）
A. 将滤光片由红色换成蓝色，干涉条纹间距变宽
B. 减小双缝间距，干涉条纹间距变窄
C. 若将单缝和双缝的位置调换，从目镜中仍然可以观察到干涉条纹
D. 测量过程中误将 5 个条纹间距数成 6 个，波长测量值将偏小
2.在杨氏双缝干涉实验中光屏上出现如图所示的干涉图样。标记图中两条亮纹中心位置并测得其间距为 a，已知双缝中心之间的距离为 d，双缝与光屏的距离为 l，则实验中光波的波长为（）
A. ad4l B. adl C. al4d D. al8d
3.用如图所示的装置来测量光的波长，激光照射双缝后，到达光屏上出现干涉条纹，测出双缝与屏间的距离 L 以及双缝间的距离 d 和相邻的两条明条纹间的距离 Δx，下列说法正确的是（）
A. 当双缝间的距离增大，其它条件不变，干涉条纹间距变大
B. 若测得中央亮条纹与第 5 级亮条纹之间的距离为 x，则 Δx=x4
C. 若测得第 1 级暗条纹与第 5 级暗条纹之间的距离为 x，则波长为 xd5L
D. 干涉是波特有的现象，此实验说明光是一种波
4.用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点 P 到双缝 S1、S2 的路程差为 9.375×10−7m，如图乙所示，已知真空中的光速为 3×108m/s，如果用频率为 4.8×1014Hz 的橙光照射双缝，则下列说法正确的是（）
A. 该橙光的波长是 6.5×10−7m
B. P 点出现暗条纹
C. 仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变小
D. 仅将单缝向右移动少许，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变小
5.某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验过程中观察到分划板中心刻线与第 1 条亮条纹中心对齐时，手轮读数为 1.1mm；转动手轮，分划板中心刻线与第 6 条亮条纹中心对齐时，手轮读数为 5.6mm。已知双缝到光屏的距离为 500mm，双缝间距为 0.4mm，则该单色光的波长为（）
A. 600nm B. 720nm C. 750nm D. 896nm
6.如图甲所示，用某单色光照射双缝，在双缝后的屏上形成明暗相间的干涉条纹。实验中观察到的干涉条纹如图乙所示，当分划板中心刻线对齐第 1 条亮条纹中心时，手轮上的读数为 x1=2.145mm，当分划板中心刻线对齐第 9 条亮条纹中心时，手轮上的读数为 x2=21.745mm。已知双缝之间的距离为 d=0.200mm，双缝到屏的距离为 L=0.800m，则单色光的波长约为（）
A. 3.50×10−7m B. 5.44×10−7m C. 6.13×10−7m D. 8.45×10−7m
7.如图所示为双缝干涉的实验装置，图中有四个光学元件的名称空缺，关于它们的名称正确的是（）
A. ①单缝 ②滤光片 ③双缝
B. ①凸透镜 ②单缝 ③双缝
C. ②凸透镜 ③双缝 ④遮光筒
D. ①滤光片 ②双缝 ③遮光筒
8.在"用双缝干涉实验测量光的波长"的实验中，通过显示屏的双缝干涉图样获得条纹间距时，为减小实验误差，应测量（）
A. 相邻明条纹的间距
B. 相邻暗条纹的间距
C. 不相邻明条纹的间距
D. 不相邻暗条纹的间距
9.如图所示为"用双缝干涉测光的波长"的实验装置，从左到右依次放置①光源、②滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（）
A. ③、④分别是双缝、单缝
B. 减小④和⑥之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离
C. 仅换用频率更小的单色光，观察到的条纹变宽
D. 测出 n 条亮条纹间的距离为 a，则相邻两条亮条纹间距为 Δx=an
10.实验室测量某种单色光波长的装置如图所示，则（）
A. 该实验利用了光的衍射知识
B. 仅改用间距更大的双缝，条纹间距会变大
C. 实验时要确保单缝与双缝平行
D. 只将屏向远离双缝的方向移动，将会观察到更多条纹
二、多选题
11.杨氏双缝干涉实验为十大最美经典物理实验之一，它验证了光的波动性。现用某一单色黄光源做双缝干涉实验，屏上出现了明暗相间的条纹，则（）
A. 只减小双缝间距，条纹间距会越大
B. 换用白光作为光源，则会出现黑白相间的条纹
C. 换用单色蓝光源，屏幕会呈现蓝黑条纹且条纹间距变小
D. 如图 A、B 两条亮条纹中心距离为 3.5cm，则相邻两条亮条纹间距 Δx=0.5cm
12.用如图所示的装置进行双缝干涉实验，分别使用红光和绿光作为光源，下列说法正确的是（）
A. ①是双缝，②是单缝
B. 仅减小①和②的距离，观察到的干涉条纹间距变小
C. 其他条件相同时，红光的干涉条纹间距大于绿光条纹间距
D. 测出 n 条亮条纹间的距离为 a，则相邻两条亮条纹间距为 Δx=an−1
三、非选择题
13.（1）如图：在托马斯·杨双缝干涉实验中，调整仪器，从目镜中观察到纵向分布的干涉条纹（）
A. 若单缝和双缝不平行，在屏上将不会产生干涉条纹
B. 若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到横向分布的干涉条纹
C. 若在单缝前插入透振方向水平的偏振片，从目镜中将观察到干涉条纹亮度变暗
D. 若在遮光筒内充满折射率较大的透明介质，从目镜中将观察到干涉条纹变密集
（2）如图，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行（）
A. 仅旋转双缝 B. 仅旋转单缝 C. 仅前后移动凸透镜 D. 仅旋转测量头
（3）实验中已知双缝间的距离 d=0.4mm，双缝到光屏的距离 L=1.6m，某种单色光照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，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为 2.332mm；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为 ____ mm，则这种单色光的波长为 ____ m（最后一空结果保留两位有效数字）。
（4）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距 ____（选填"增大""减小"或"不变"）。
14.如图所示为"用双缝干涉实验测量光的波长"的实验装置。
（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"）。M、N、P 三个光学元件依次为 ____（选填"A"或"B"）。
A. 滤光片、单缝片、双缝片
B. 滤光片、双缝片、单缝片
（2）已知双缝间距为 d，单缝与双缝间距为 L1，双缝与目镜的间距为 L2，转动手轮，分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐（记为第 m 条亮条纹）记下手轮上的读数为 x1，再转动手轮，分划板中心刻线移动到与第 n 条（n>m）亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数如图乙所示为 x2，已知 x2>x1，则被测光的波长表达式为 λ=____（用 m，n，d，x1，x2，L1，L2 或其中的部分表示）。
15.某物理兴趣小组在用如图甲所示的双缝干涉实验装置测定光的波长实验中，通过目镜成功观察到光屏上的干涉条纹。
（1）某同学在实验过程中通过有关操作使干涉条纹由图乙变为图丙，他的操作是以下的那项（）
A. 换用长度更长的遮光筒
B. 增大单缝到双缝的距离
C. 换用间距更小的双缝
D. 红色滤光片换成紫色滤光片
（2）在用游标卡尺测定某干涉条纹位置时，得到卡尺上的示数如图所示，则该干涉条纹位置是 ____ cm。
（3）在测定某单色光波长的实验中，测得光源到单缝间距为 L1，单缝到双缝间距为 L2，双缝到光屏间距为 L3，单缝宽为 d1，双缝间距为 d2，测得连续五条亮纹位置，其中第一条纹位置为 x1，第五条纹位置为 x5（x5>x1），则该单色光的波长为 λ=____。
一、单选题
1.D
2.A
3.D
4.B
5.A
6.C
7.C
8.C
9.C
10.C
二、多选题
11.AC
12.CD
三、非选择题
13. （1）答案：CD
解析：单缝和双缝不平行时，仍会产生干涉条纹，但条纹不清晰，A错误；插入水平偏振片后，干涉条纹方向不变，仍为纵向，只是亮度变暗，B错误，C正确；遮光筒内充满折射率较大的介质时，光的波长变短，由Δx=Lλd可知，条纹间距变小，条纹变密集，D正确。
（2）答案：D
解析：干涉条纹的方向由双缝决定，分划板中心刻线与干涉条纹有夹角时，仅旋转测量头可使刻线与条纹平行，旋转双缝会改变条纹方向，旋转单缝或移动凸透镜无法调整条纹与刻线的平行关系，故选D。
（3）答案：13.832；5.8×10−7
解析：
图乙为螺旋测微器，固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为33.2×0.01mm=0.332mm，总读数为13.5mm+0.332mm=13.832mm。
相邻亮条纹间距Δx=x2−x1n−1=13.832mm−2.332mm6−1=2.3mm=2.3×10−3m。
由Δx=Lλd得，λ=Δx⋅dL=2.3×10−3m×0.4×10−3m1.6m≈5.8×10−7m。
（4）答案：减小
解析：蓝色光的波长比红色光短，由Δx=Lλd可知，换用蓝色滤光片后，波长λ减小，相邻亮条纹中心间距Δx减小。
14. （1）答案：平行；A
解析：单缝和双缝需相互平行，才能保证干涉条纹清晰；组装仪器时，光学元件依次为滤光片（过滤杂光）、单缝片（获得线光源）、双缝片（获得相干光），故选A。
（2）答案：(x2−x1)d(n−m)L2
解析：相邻亮条纹间距Δx=x2−x1n−m，双缝到屏的距离为L2，由双缝干涉条纹间距公式Δx=L2λd，变形可得λ=Δx⋅dL2=(x2−x1)d(n−m)L2。
15. （1）答案：D
解析：图丙中条纹比图乙更密集，即条纹间距减小。由Δx=Lλd可知，换用波长更短的紫色滤光片（红色光波长大于紫色光），会使条纹间距减小，D正确；换用更长的遮光筒（增大L）、换用间距更小的双缝（减小d），都会使条纹间距增大，A、C错误；增大单缝到双缝的距离，对条纹间距无影响，B错误。
（2）答案：2.320
解析：图为20分度游标卡尺，主尺读数为2.3cm，游标尺第4条刻线与主尺刻线对齐，游标尺读数为4×0.05mm=0.20mm=0.020cm，总读数为2.3cm+0.020cm=2.320cm。
（3）答案：(x5−x1)d24L3
解析：连续五条亮纹间的间隔数为4，相邻亮条纹间距Δx=x5−x14，双缝到光屏间距为L3，由Δx=L3λd2得，λ=Δx⋅d2L3=(x5−x1)d24L3。