2019-2020学年高中物理第13章光第3节光的干涉第4节实验：用双缝干涉测量光的波长练习含解析 人教版选修3-4

2019-2020学年高中物理第13章光第3节光的干涉第4节实验：用双缝干涉测量光的波长练习含解析 人教版选修3-4

第3节 光的干涉 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 一、选择题 ‎1．两盏普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为(　　)‎ A．两盏灯亮度不同　　　 B．灯光的波长太短 C．两灯光的振动情况不同 D．电灯发出的光不稳定 解析：选C　一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光线或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的．‎ ‎2．某同学在实验中，用一束阳光照射单缝，在光屏上没有观察到干涉条纹，移去双缝屏，屏上出现一条较窄的光斑，分析实验失败的原因，最大的可能性是(　　)‎ A．单缝的宽度太宽 B．双缝间的距离太小 C．双缝到单缝的距离不相等 D．阳光不能作光源 解析：选A　由题可知，屏上出现一条较窄亮斑的原因是因为单缝太宽，故A对．‎ ‎3．(多选)关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　　)‎ A．在距双缝的路程相等的点形成暗条纹 B．在距双缝的路程差为nλ的点形成亮条纹 C．在距双缝的路程差为n的点形成亮条纹 D．在距双缝的路程差为λ的点形成暗条纹 解析：选BD　当屏上的点距双缝的路程差为nλ时，该点振动加强，形成亮条纹；当屏上的点距双缝的路程差为λ时，该点振动减弱，形成暗条纹，故B、D正确．‎ ‎4．(2019·上海市建平中学期中)已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长是在不断减小的．现一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是(　　)‎ A．各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 B．各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 C．各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 D．上述说法都不正确 解析：选A　各种颜色的光的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹，A正确．‎ ‎5．图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样．下列关于a、b两束单色光的说法正确的是(　　)‎ 5‎ A．真空中，a光的频率比较大 B．同一介质中，a光传播的速度大 C．a光光子能量比较大 D．同一介质对a光折射率大 解析：选B　根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝λ，知图1中条纹间距大，则a光的波长较大，根据f＝知，a光的频率较小，故A错误；a光波长较大，在同一种介质中，波速越快，故B正确；a光的频率较小，则a光光子能量比较小，故C错误；a光频率较小，折射率较小，故D错误．‎ ‎6．(2019·华南师大附中期末)如图所示，在双缝干涉实验中，若把单缝S从双缝S1、S2的中心对称轴位置稍微向上移动，则(　　)‎ A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，其中央亮条纹的位置略向下移 解析：选D　光的干涉条件仍满足，故一定能产生干涉条纹，A错误；两列波到中央亮条纹的路程相同，因为光源发出的两束光到S2路程稍长，所以中央亮条纹应离S2较近些，D正确，B、C错误．‎ ‎7．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为l，调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是(　　)‎ A．若将像屏向左平移一小段距离，像屏上的干涉条纹将变得不清晰 B．若将像屏向右平移一小段距离，像屏上的干涉条纹将变得不清晰 C．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小 5‎ D．若将双缝间距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大 解析：选D　双缝到像屏的距离l不影响干涉条纹的清晰度，A、B错误；当双缝间距d变小时，干涉条纹间距Δx应变大，D正确．‎ ‎8．用波长为λ的平行单色光照射双缝，在光屏上偏离中心的P点处恰好出现亮条纹，则(　　)‎ A．改用波长为2λ的平行单色光照射双缝，P点处一定出现亮条纹 B．改用波长为2λ的平行单色光照射双缝，P点处一定出现暗条纹 C．改用波长为的平行单色光照射双缝，P点处一定出现亮条纹 D．改用波长为的平行单色光照射双缝，P点处一定出现暗条纹 解析：选C　P点处恰好出现亮条纹，说明P点到两狭缝的光程差等于波长λ的整数倍，改用波长为2λ的平行单色光照射双缝，P点到两狭缝的光程差不一定等于波长2λ的整数倍，选项A、B错误；改用波长为的平行单色光照射双缝，P点到两狭缝的光程差一定等于波长的整数倍，P点处一定出现亮条纹，选项C正确，D错误．‎ ‎9．(多选)双缝干涉实验装置如图所示，红光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹，则下列说法正确的是(　　)‎ A．若只减小两条狭缝S1、S2之间的距离，条纹间距将增大 B．若只减小两条狭缝与屏之间的距离，条纹间距将增大 C．若只在两条狭缝与屏之间填充均匀的玻璃介质，条纹间距将减小 D．若只把用红光照射改为用绿光照射，条纹间距将增大(红光波长大于绿光波长)‎ 解析：选AC　根据双缝干涉条纹间距与波长、两条狭缝与屏之间的距离成正比，而与双缝间距离d成反比，可判断A正确，B、D错误；只在两条狭缝与光屏之间填充均匀的玻璃介质后，光的波长变小，条纹间距将减小，C正确．‎ ‎10．在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1＝0.75 μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2＝1.5 μm，如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝，则(　　)‎ A．P点出现亮条纹，Q点出现暗条纹 B．Q点出现亮条纹，P点出现暗条纹 C．两点均出现亮条纹 5‎ D．两点均出现暗条纹 解析：选B　由波长与波速的关系式可知λ黄＝＝0.5 μm.而P点的光程差Δs1＝1.5λ黄，即半波长的奇数倍，所以P点出现暗条纹．而Q点的光程差Δs2＝3λ黄，即波长的整数倍，所以Q点出现亮条纹．综上所述，B正确．‎ 二、非选择题 ‎11. (2019·上海市延安中学期末)某次实验时，某同学调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，如图所示，此时测量头的读数为________mm.转动手轮，使分划板向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置，再次从测量头上读数．若实验测得第1条到第4条亮条纹中心间的距离为a＝‎0.960 mm，已知双缝间距为d＝‎1.5 mm，双缝到屏的距离为l＝‎1.00 m，则对应的光波波长λ应为________．‎ 解析：测量头的示数为1.180(1.179～1.181 mm均正确)．相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx＝＝ mm＝0.320 mm，由公式Δx＝λ得λ＝Δx＝4.8×10－4 mm.‎ 答案：1.180(1.179～1.181均正确)　4.8×10－4 mm ‎12．(2018·天津杨村一中期末)某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量两条亮条纹间的距离．转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数如图丁所示，则图丁的示数x2＝________mm.如果实验所用双缝之间的距离d＝‎0.20 mm，双缝到屏的距离L＝‎60 cm.根据以上数据可得出光的波长λ＝________nm(保留1位小数)．‎ 解析：x2＝8 mm＋19×0.05 mm＝8.95 mm，由Δx＝λ，Δx＝，x1＝2×0.05 mm＝0.10 mm，所以λ＝590.0 nm.‎ 答案：8.95　590.0‎ ‎13．(2019·江苏盐城中学期末)如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P 5‎ 是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－‎6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？‎ ‎(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－‎7 m；‎ ‎(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－‎7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，sin 37°＝0.6.‎ 解析：(1)设A光在空气中波长为λ1，在折射率为n＝1.5的介质中波长为λ2，由n＝，得 λ1＝nλ2＝1.5×4×10－‎7m＝6×10－‎‎7m 根据光程差Δr＝2.1×10－6 m 所以N1＝＝＝3.5‎ 由此可知，S1和S2到P点的光程差是波长λ1的3.5倍，所以P点为暗条纹．‎ ‎(2)根据临界角与折射率的关系sin C＝得 n＝＝ 由此可知，B光在空气中的波长为 λ3＝nλ介＝×3.15×10－‎7 m＝5.25×10－‎‎7 m 由光程差Δr和波长的关系N2＝＝＝4‎ 可见，用B光为光源，P点为亮条纹．‎ 答案：(1)暗条纹　(2)亮条纹 5‎