4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 课时分层练
【夯实基础】
1.在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识，下列图示的实验中说明光具有粒子性的是( )
A. B.
C. D.
2.如图所示，一束平行光垂直照射到有两条狭缝和的挡板上，狭缝和的间距和宽度都很小。下列说法正确的是( )
A.光通过狭缝和时会发生衍射现象
B.无论用哪种频率的光照射双缝，光屏上都会呈现中间宽、两端窄的条纹
C.用蓝光照射时产生的条纹间距比用红光照射时产生的条纹间距大
D.若用白光照射双缝，光屏上会呈现一片白色
【提升能力】
3.在“用双缝干涉测量光的波长”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（目镜），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.双缝、滤光片、单缝
C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、双缝、单缝
（2）要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________。
A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离
（3）已知单缝与双缝间的距离，双缝与屏的距离，双缝间距d，分划板的中心刻线分别对准第1条和第7条亮条纹的中心时，手轮上对准第1条时的读数为、对准第7条时读数为，根据以上条件，请写出测量光的波长的表达式______。
4.利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图甲所示，分划板在图甲中位置时游标卡尺的读数如图乙所示，则：
（1）分划板在图甲中位置时游标卡尺的读数分别为_______mm，______mm，则相邻两条纹间距_______mm。
（2）该单色光的波长__________m。
（3）若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将________（选填“变大”“不变”或“变小”）；若改用频率较大的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将_________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
【综合素养】
5.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.
（1）将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_______、A.
（2）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意_______和______.
（3）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乙所示.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，记下此时如图丙手轮上的示数________mm，求得相邻亮纹的间距为________mm.
（4）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离L为0.700 m，由计算式_______，求得所测红光波长为_______nm.
6.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中.
（1）某同学在光具座上放置的光学元件如图甲所示，其中光学元件A所起的作用是_______.
（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a时，手轮的读数，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，________mm.
（3）若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长为_______m（结果保留三位有效数字）.
7.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹.关于该实验，下列说法不正确的是( )
A.取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B.若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
C.若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
D.测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为
答案以及解析
1.答案：B
解析：双缝干涉、单缝衍射实验和电子通过铝箔时的衍射图样说明了光具有波动性，紫外线照射锌板发生了光电效应说明了光具有粒子性。
故选B。
2.答案：A
解析：光通过狭缝和时会发生衍射现象，A正确；用单一频率的光照射，屏上呈现的干涉条纹分布均匀，B错误；由可知，因为红光的波长比蓝光的波长长，所以红光产生的条纹间距大，C错误；若用白光照射，则光屏上会呈现彩色的干涉条纹，D错误。
3.答案：（1）A（2）D（3）
解析：（1）为了获取单色的线光源，光源后面应依次放置滤光片、单缝，单缝形成的线性光源经过双缝形成相干光源，因此，M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选A；
（2）由双缝干涉条纹的间距公式
可知对于某种单色光，波长一定，要增大观察到的条纹间距可增大双缝到屏的距离l或减小双缝间的间距d，本实验双缝到屏的距离即为双缝到测量头间的距离。
故选D；
（3）第1条亮纹中心到第7条亮纹中心的距离为6条条纹间距，故
根据
可得
4、（1）答案：11.1；15.6；0.75
解析：A位置读数为，B位置读数为，则相邻两条纹间距为。
（2）答案：
解析：由，得。
（3）答案：变小；变小
解析：由可知，其他条件保持不变时，双缝间距d变大，则条纹间距变小。根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长λ越小，所以其他条件保持不变时，改用频率较大的单色光照射，则条纹间距变小。
5.答案：（1）（2）使单缝和双缝间距5~10 cm；单缝与双缝相互平行（3）13.870；2.31（4）；660
解析：（1）首先需要获取单色光，在光源后面需要有滤光片，然后要获取线光源，在滤光片后面需要有单缝，由于要进行双缝干涉实验，所以在单缝后面是双缝，故顺序为.
（2）按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；并注意使单缝和双缝间距5~10 cm，单缝与双缝相互平行.
（3）图乙中固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为，则最终读数为2.320 mm.
图丙中固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度读数为，则最终读数为13.870 mm，故相邻亮纹的间距.
（4）根据知，，代入数据得.
6.答案：（1）获得单色光
（2）9.762（9.761~9.763之间均得分）
（3）
解析：（1）光学元件A为滤光片，滤光片的作用为了获取单色光.
（2）螺旋测微器的精确值为0.01 mm，图丙螺旋测微器的固定刻度读数为9.5 mm，可动刻度读数为，所以最终读数为9.762 mm.
（3）相邻条纹的间距为：，
根据得：.
7.答案：D
解析：取下滤光片，不同的色光的干涉条纹叠加，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，故A正确.根据知，将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故B正确.若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故C正确.测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为，故D错误.D符合题意.
