2025年高考物理復(fù)習(xí)十七：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光的波長（含解析）

PAGE實(shí)驗(yàn)搶分專練(十七)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光的波長(40分鐘60分)1.(6分)(2022·浙江6月選考)關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是 ()A.用復(fù)色光投射就看不到條紋B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相間條紋D.藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大2.(6分)(多選)在“利用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置按圖所示安裝在光具座上,單縫保持豎直方向,并選用縫間距為d的雙縫,使單縫與雙縫保持平行,調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上出現(xiàn)清晰的干涉條紋。下列說法正確的是()A.濾光片的作用是讓白光變成單色光,取走濾光片,屏上顯示彩色的干涉條紋B.若將濾光片由綠色換成紅色,光屏上相鄰兩條亮條紋中心的距離減小C.若測得5個亮條紋中心間的距離為x,則相鄰兩條亮條紋間距Δx=0.2xD.若更換間距更大的雙縫,其他條件不變,可從目鏡中觀察到更多的條紋數(shù)量【加固訓(xùn)練】(2023·濰坊模擬)某同學(xué)做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,用波長為λ0的激光照射雙縫,墻上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3級亮條紋(中央亮條紋為第0級亮條紋)。當(dāng)他改用另一種激光照射雙縫時,P點(diǎn)變?yōu)榈?級亮條紋,則該激光的波長為 ()A.34λ0B.λ02C.14λ03.(6分)(2023·海口模擬)某同學(xué)利用如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量紅色光的波長,測得雙縫之間的距離為0.24mm,光屏與雙縫之間的距離為1.20m,第1條與第8條紅色亮條紋中心間的距離為25.90mm,試回答下列問題:(1)相鄰兩條亮條紋的間距為________mm;

(2)實(shí)驗(yàn)中測得的紅色光的波長為________m;

(3)若將圖中濾光片換為紫色,則干涉條紋間距將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。

4.(8分)某同學(xué)利用圖乙所示裝置測量某種單色光的波長。實(shí)驗(yàn)時,接通電源使光源正常發(fā)光;調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題:(1)儀器②的名稱為________;

⑤的名稱為________。

(2)圖丙為撥桿,請問它是按照下列哪種方式安裝和操作的 ()A.撥桿A處丫字叉套在單縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過左右撥動來調(diào)節(jié)B小孔套住的雙縫B.撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過手的左右撥動來調(diào)節(jié)A處丫字叉套住的單縫C.撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過手的上下?lián)軇觼碚{(diào)節(jié)A處丫字叉套住的單縫(3)某同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時,發(fā)現(xiàn)分劃板的中心刻線與亮條紋未對齊,如圖甲所示。下列操作中可使中心刻線與亮條紋對齊的是 ()A.僅轉(zhuǎn)動透鏡 B.僅轉(zhuǎn)動雙縫C.僅轉(zhuǎn)動手輪 D.僅轉(zhuǎn)動測量頭(4)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學(xué)可進(jìn)行的操作是 ()A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.使用間距更小的雙縫D.轉(zhuǎn)動手輪5.(8分)(2023·黃岡中學(xué)模擬)某同學(xué)在做“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中,使用的雙縫間距為d=0.20mm。雙縫到光屏的距離為L=600mm,觀察到的干涉條紋如圖甲所示。(1)在測量頭上的是一個螺旋測微器(又叫“千分尺”),分劃板上的刻度線處于x1、x2位置時,對應(yīng)的示數(shù)如圖乙所示;則相鄰亮條紋的間距Δx=__________mm(結(jié)果保留3位小數(shù))

(2)計(jì)算單色光的波長的公式λ=________(用L、d、x1、x2表示)

(3)代入數(shù)據(jù)計(jì)算單色光的波長λ=________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(4)圖丙為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,屏上O點(diǎn)處為一亮條紋。若實(shí)驗(yàn)時單縫偏離光軸,向右微微移動,則可以觀察到O點(diǎn)處的干涉條紋 ()A.向左移動 B.向右移動C.間距變大 D.間距變小6.(9分)(2023·沈陽模擬)在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源,對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)并觀察了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后,總結(jié)出以下幾點(diǎn),下列說法中正確的是________;

A.干涉條紋與雙縫垂直B.單縫和雙縫應(yīng)相互平行放置C.若取下濾光片,光屏上可觀察到白光的干涉圖樣D.想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),可以將單縫向雙縫靠近(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)為________mm;

(3)已知雙縫間距d為2.0×10-4m,測得雙縫到屏的距離L為0.600m,求所測量光的波長為________m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

7.(8分)(2023·嘉興模擬)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中,(1)用單色光照射雙縫后,在目鏡中觀察到如圖所示的情形。若其他操作無誤,則上述情形下測得的單色光波長將__________(選填“偏大”“不變”或“偏小”);

(2)若想對圖的情形進(jìn)行調(diào)整,則需要的操作是__________。

A.旋轉(zhuǎn)毛玻璃屏B.左右撥動撥桿C.旋轉(zhuǎn)測量頭上的手輪D.旋轉(zhuǎn)遮光筒和測量頭8.(9分)在“觀察光的干涉現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,將兩片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫;按如圖所示的方法,讓激光束通過自制的雙縫,觀察在光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象。(1)保持縫到光屏的距離不變,換用不同間隙的雙縫,雙縫的間隙越小,屏上明暗相間的條紋間距________(選填“越大”或“越小”)。

(2)保持雙縫的間隙不變,光屏到雙縫的距離越大,屏上明暗相間的條紋間距________(選填“越大”或“越小”)。

(3)在雙縫間的距離和雙縫與屏的距離都不變的條件下,用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)用藍(lán)色光做實(shí)驗(yàn)在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時________(選填“大”或“小”)。

(4)在該實(shí)驗(yàn)中,若所用激光的波長為5.300×10-7m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為1.855×10-6m,則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是__________(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。

解析版1.(6分)(2022·浙江6月選考)關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是 ()A.用復(fù)色光投射就看不到條紋B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相間條紋D.藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大【解析】選B。用復(fù)色光投射同樣能看到條紋,A錯誤;雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果,B正確;由條紋間距Δx=Ldλ知,把光屏前移或后移,改變了L,從而改變了條紋間距,但還能看到明暗相間條紋,C錯誤;由條紋間距Δx=Ldλ且λ藍(lán)<λ紅知,藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的小2.(6分)(多選)在“利用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置按圖所示安裝在光具座上,單縫保持豎直方向,并選用縫間距為d的雙縫,使單縫與雙縫保持平行,調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使光屏上出現(xiàn)清晰的干涉條紋。下列說法正確的是()A.濾光片的作用是讓白光變成單色光,取走濾光片,屏上顯示彩色的干涉條紋B.若將濾光片由綠色換成紅色,光屏上相鄰兩條亮條紋中心的距離減小C.若測得5個亮條紋中心間的距離為x,則相鄰兩條亮條紋間距Δx=0.2xD.若更換間距更大的雙縫,其他條件不變,可從目鏡中觀察到更多的條紋數(shù)量【解析】選A、D。濾光片的作用是讓白光變成單色光,取走濾光片,屏上顯示彩色的干涉條紋,故A正確;紅光波長較長,由Δx=Ldλ可知光屏上相鄰兩條亮條紋中心的距離變大,故B錯誤;若測得5個亮條紋中心間的距離為x,則相鄰兩條亮條紋間距為0.25x,故C錯誤;若更換間距更大的雙縫,其他條件不變,由Δx=Ldλ可知條紋間距變小,所以可從目鏡中觀察到更多的條紋數(shù)量【加固訓(xùn)練】(2023·濰坊模擬)某同學(xué)做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,用波長為λ0的激光照射雙縫,墻上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3級亮條紋(中央亮條紋為第0級亮條紋)。當(dāng)他改用另一種激光照射雙縫時,P點(diǎn)變?yōu)榈?級亮條紋,則該激光的波長為 ()A.34λ0B.λ02C.14λ0【解析】選A。假設(shè)雙縫間距為d,雙縫到光屏的距離為L,OP間距為x,兩種激光干涉條紋間距分別為Δx1=x3,Δx2=x4,由Δx=Ldλ可得λλ0=Δx2Δx1=343.(6分)(2023·?？谀M)某同學(xué)利用如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量紅色光的波長,測得雙縫之間的距離為0.24mm,光屏與雙縫之間的距離為1.20m,第1條與第8條紅色亮條紋中心間的距離為25.90mm,試回答下列問題:(1)相鄰兩條亮條紋的間距為________mm;

(2)實(shí)驗(yàn)中測得的紅色光的波長為________m;

(3)若將圖中濾光片換為紫色,則干涉條紋間距將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。

【解析】(1)根據(jù)題意可得相鄰兩條亮條紋的間距Δx=25.907mm=3(2)根據(jù)條紋間距公式Δx=Ld·λ,可得λ=ΔxdL,代入數(shù)據(jù)解得λ=7.4×10(3)紫光的波長比紅光短,根據(jù)條紋間距公式Δx=Ld·λ答案:(1)3.70(2)7.4×10-7(3)變小4.(8分)某同學(xué)利用圖乙所示裝置測量某種單色光的波長。實(shí)驗(yàn)時,接通電源使光源正常發(fā)光;調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。回答下列問題:(1)儀器②的名稱為________;

⑤的名稱為________。

(2)圖丙為撥桿,請問它是按照下列哪種方式安裝和操作的 ()A.撥桿A處丫字叉套在單縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過左右撥動來調(diào)節(jié)B小孔套住的雙縫B.撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過手的左右撥動來調(diào)節(jié)A處丫字叉套住的單縫C.撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過手的上下?lián)軇觼碚{(diào)節(jié)A處丫字叉套住的單縫(3)某同學(xué)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時,發(fā)現(xiàn)分劃板的中心刻線與亮條紋未對齊,如圖甲所示。下列操作中可使中心刻線與亮條紋對齊的是 ()A.僅轉(zhuǎn)動透鏡 B.僅轉(zhuǎn)動雙縫C.僅轉(zhuǎn)動手輪 D.僅轉(zhuǎn)動測量頭(4)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學(xué)可進(jìn)行的操作是 ()A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.使用間距更小的雙縫D.轉(zhuǎn)動手輪【解析】(1)儀器②的名稱為濾光片;⑤的名稱為遮光筒。(2)由實(shí)驗(yàn)操作步驟可知,撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸,手持撥桿的C端,通過手的左右撥動來調(diào)節(jié)A處丫字叉套住的單縫,故選B。(3)通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時,發(fā)現(xiàn)分劃板的中心刻線與亮條紋未對齊,可通過調(diào)節(jié)測量頭或同時調(diào)節(jié)單雙縫達(dá)到目的,僅調(diào)節(jié)雙縫不可實(shí)現(xiàn),與透鏡和轉(zhuǎn)動手輪沒有關(guān)系,A、B、C錯誤,D正確。(4)增加目鏡中觀察到的條紋數(shù)目,可通過減小條紋間距實(shí)現(xiàn),由Δx=Ldλ可知,增大雙縫間距d或減小雙縫到屏的距離L可實(shí)現(xiàn),B答案:(1)濾光片遮光筒(2)B(3)D(4)B5.(8分)(2023·黃岡中學(xué)模擬)某同學(xué)在做“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中,使用的雙縫間距為d=0.20mm。雙縫到光屏的距離為L=600mm,觀察到的干涉條紋如圖甲所示。(1)在測量頭上的是一個螺旋測微器(又叫“千分尺”),分劃板上的刻度線處于x1、x2位置時,對應(yīng)的示數(shù)如圖乙所示;則相鄰亮條紋的間距Δx=__________mm(結(jié)果保留3位小數(shù))

(2)計(jì)算單色光的波長的公式λ=________(用L、d、x1、x2表示)

(3)代入數(shù)據(jù)計(jì)算單色光的波長λ=________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(4)圖丙為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,屏上O點(diǎn)處為一亮條紋。若實(shí)驗(yàn)時單縫偏離光軸,向右微微移動,則可以觀察到O點(diǎn)處的干涉條紋 ()A.向左移動 B.向右移動C.間距變大 D.間距變小【解析】(1)由題圖乙知,螺旋測微器讀數(shù)為x1=2mm+19.0×0.01mm=2.190mm,x2=7.5mm+36.8×0.01mm=7.868mm,則相鄰亮條紋的間距Δx=x2-x1(2)根據(jù)干涉條紋公式Δx=Ldλ可得,λ=dLΔx=(3)代入數(shù)據(jù)可得λ=d(x2-x1(4)根據(jù)Δx=Ldλ可知,若實(shí)驗(yàn)時單縫偏離光軸,向右微微移動,因雙縫間距、雙縫到光屏的距離、波長都不變,所以間距不變;由于主光軸變傾斜,可以觀察到O點(diǎn)處的干涉條紋向左移動,A答案:(1)1.420(1.419~1.421均可)(2)d(x2-x1)6.(9分)(2023·沈陽模擬)在“用雙縫干涉測光的波長”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源,對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)并觀察了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后,總結(jié)出以下幾點(diǎn),下列說法中正確的是________;

A.干涉條紋與雙縫垂直B.單縫和雙縫應(yīng)相互平行放置C.若取下濾光片,光屏上可觀察到白光的干涉圖樣D.想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),可以將單縫向雙縫靠近(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上螺旋測微器示數(shù)如圖乙所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)為________mm;

(3)已知雙縫間距d為2.0×10-4m,測得雙縫到屏的距離L為0.600m,求所測量光的波長為________m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【解析】(1)干涉條紋與雙縫平行,A錯誤;單縫和雙縫應(yīng)相互平行放置,B正確;若取下濾光片,光屏上可觀察到白光的干涉圖樣,C正確;想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),則要條紋間距減小,由相鄰兩條紋間距公式Δx=Ldλ可知,可以將雙縫的距離d增大,或減小雙縫到屏的距離L,或用波長小的光做實(shí)驗(yàn),若將單縫向雙縫靠近,不會改變條紋的間距,不會改變目鏡中觀察到的條紋個數(shù),D(2)由圖丙可知,螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為13.5mm,可動刻度的讀數(shù)為0.01×37.0mm=0.370mm,則手輪上的示數(shù)為x2=13.5mm+0.370mm=13.870mm。(3)由題圖乙可知,螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為2mm,可動刻度的讀數(shù)為0.01×32.0mm=0.320mm,則手輪上的示數(shù)為x1=2mm+0.320mm=2.320mm。則兩相鄰亮條紋間距為Δx=x2-x1n-1=13由Δx=Ldλ可得,所測量光的波長為λ=d·ΔxL=2.答案:(1)B、C(2)13.870(3)7.70×10-77.(8分)(2023·嘉興模擬)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中,(1)用單色光照射雙縫后,在目鏡中觀察到如圖所示的情形。若其他操作無誤,則上述情形下測得的單色光波長將__________(選填“偏大”“不變”或“偏小”);

(2)若想對圖的情形進(jìn)行調(diào)整,則需要的操作是__________。

A.旋轉(zhuǎn)毛玻璃屏B.左右撥動撥桿C.旋轉(zhuǎn)測量頭上的手輪D.旋轉(zhuǎn)遮光筒和測量頭【解析】(1)在目鏡中觀察到如題圖所示的情形,會導(dǎo)致條紋間距測量偏大,由公式Δx=Ldλ可知,導(dǎo)致測得的單色光波長偏大(2)毛玻璃屏在本實(shí)驗(yàn)中的