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高中物理实验专题训练——用双缝干涉测量光的波长

一、实验题

某同学利用图1所示装置测量黄光的波长。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黄光干涉条纹。回答下列问题：

（1）关于本实验，下列说法正确的是（）

A.若取下滤光片，观察不到干涉条纹

B.如发现条纹不清晰，有可能是单缝与双缝不平行

C.也可将亮条纹的宽度当作相邻亮条纹的中心间距

D.单缝是为了会聚光，所以单缝也可换成凸透镜

（2）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.改用红色滤光片

C.将屏向远离双缝的位置移动 D.使用间距更大的双缝

（3）已知双缝间距d=0.20mm，双缝到屏的距离L=100cm，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图2所示，此时的示数为_______mm。然后转动测量头，使分划板中心刻线与第四亮条纹的中心对齐，测量头读数为11.130mm。由以上数据可求得该光的波长为_______m。

（4）某同学观察到如图3所示图像，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。若在这种情况下测出干涉条纹的间距?x，则波长的测量值_______（填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。

【答案】

（1）B

（2）D

（3）①2.430②5.8×10-7

（4）偏大

【解析】

【小问1详解】

A．若取下滤光片，可观察到白光的干涉条纹，即中央为白色亮条纹，两侧为明暗相间的彩色条纹，故A错误；

B．如发现条纹不清晰，有可能是单缝与双缝不平行，故B正确；

C．条纹宽度在大小上等于相邻明暗条纹的宽度之和，不可将亮条纹的宽度当作相邻亮条纹的中心间距，故C错误。

D．单缝是为了获得线光源，所以单缝不可换成凸透镜，故D错误。

故选B。

【小问2详解】

若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则应减小相邻亮条纹间距，根据

Δ

可知，将单缝向双缝靠近，条纹间距不变，改用红色滤光片，即波长增大，则条纹间距增大，若将屏向远离双缝的位置移动，则L增大，条纹间距增大，若使用间距更大的双缝，则条纹间距减小。

故选D。

【小问3详解】

[1]螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以读数为

2

[2]根据题意可得

Δ

所以

λ=

【小问4详解】

若在这种情况下测出干涉条纹的间距?x将偏大，所以波长的测量值大于实际值。

在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲所示装置测量某种单色光的波长。

（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）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以_________。

A.将单缝向双缝靠近 B.将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动

C.将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距稍大些的双缝

（3）光屏上出现的明暗相间条纹如图所示，光屏上P、P1、P2处是亮条纹，Q1、Q2处是暗条纹，P到S1、S2的距离相等。某同学突发奇想，如果在遮光筒内装满水，其他条件不变，则光屏上________。

A.P处可能出现暗条纹 B.不再出现明暗相间的条纹

C.明暗相间的条纹间距变窄 D.原P1处的第一级亮条纹向P点靠近

（4）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为_______mm。

【答案】

（1）A

（2）BD

（3）CD

（4）9.761##9.762##9.763

【解析】

【小问1详解】

双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹。故M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。

故选A。

【小问2详解】

A．根据双缝干涉条纹间距公式

Δ

将单缝向双缝靠近，条纹间距不变，对从目镜中观察到的条纹个数无关，故A错误；

B．根据双缝干涉条纹间距公式

Δ

将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动，L减小，条纹间距减小，从目镜中观察到的条纹个数增加，故B正确；

C．根据双缝干涉条纹间距公式

Δ

将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，L增大，条纹间距增大，从目镜中观察到的条纹个数减少，故C错误；

D．根据双缝干涉条纹间距公式

Δ

使用间距稍大些的双缝，d增大，条纹间距减小，从目镜中观察到的条纹个数增加，故D正确。

故选BD。

【小问3详解】

A．由于P点到两双缝的距离相等，所以P点依然是光的干涉加强点，不可能出现暗条纹，故A错误；

B．当遮光筒内装满水后，光依然可以发生干涉，在光屏上依然会出现明暗相间的条纹，故B错误；

CD．光