4 实验：用双缝干涉测量光的波长知识点题库

激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v与二次曝光时间间隔 $\text{[math]}$ t的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔 $\text{[math]}$ t、双缝到屏之距离l以及相邻两条亮纹间距 $\text{[math]}$ x。若所用激光波长为 $\text{[math]}$ ，则该实验确定物体运动速度的表达式是( )

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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）本实验的实验步骤有:

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甲所示。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，记下此时图乙中手轮上的示数mm，求得相邻亮纹的间距Δx为mm。
（4）已知双缝间距d为2.0×10^-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算公式λ=，求得所测红光波长为mm。

下列说法中正确的是（）

A . 无线信号能绕过障碍物传播到接收终端是利用了干涉原理 B . 光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大 C . 载人飞船设计时需设法减少发射过程中与航天员身体固有频率相近的超低频振动 D . 静止在地面上的人观察一条沿自身长度方向高速运动的，观察到的长度比杆静止时的短

在杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是（）

A . 若将其中一缝挡住，则屏上条纹不变，只是亮度减半 B . 若将其中一缝挡住，则屏上无条纹出现 C . 若将下方的缝挡住，则中央亮度的位置将下移 D . 分别用红蓝滤光片挡住，屏上观察不到条纹

“利用双缝干涉测定光的波长”实验中，双缝间距d=0.8mm，双缝到光屏的距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图所示，则：

（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数x_A=11.1mm，x_B=mm，相邻两条纹间距△x=mm；
（2）波长的表达式λ=（用△x、L、d表示），该单色光的波长λ=m；
（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将（填“变大”、“不变”或“变小”）．

在观察光的双缝干涉现象的实验中：

①将激光束照在如图所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是下图中的

②换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将（以上空格均选填“变宽”、“变窄”或“不变”）．

（1）如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a。绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方 $\text{[math]}$ l的 $\text{[math]}$ 处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x ，向右为正。下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是_____。

A . B . C . D .
（2）某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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干涉条纹。回答下列问题：

（i）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．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

（ii）若双缝的间距为d ，屏与双缝间的距离为l ，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx ，则单色光的波长λ=；

（iii）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则所测单色光的波长为nm（结果保留3位有效数字）。

下列说法正确的是（）

A . 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B . 电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 C . 在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深 D . 分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽 E . 在空气中传播的声波是横波

在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图），单缝保持竖直方向，并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作。

（1）组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为___________。

A . a代表单缝，b代表双缝 B . a代表双缝，b代表单缝 C . 二者相互垂直放置 D . 二者相互平行放置
（2）将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则__________。

A . 条纹为竖条纹 B . 条纹为横条纹 C . 与红光相比条纹间距变窄 D . 与红光相比条纹间距变宽
（3）经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为Δx，则这种色光的波长表达式为λ=（用题中所给字母表示）。

洛埃德（H.Lloyd）在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。

（i）通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝，相当于另一个“缝”；

（ii）实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90° 时，反射光与人射光相比，相位有 $\text{[math]}$ 的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是（填写“亮条纹”或“暗条纹”）；

（iii）实验中巳知单缝S到平面镜的垂直距离h=0. 15 mm，单缝到光屏的距离D= 1.2m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78 mm，则该单色光的波长 $\text{[math]}$ m（结果保留3位有效数字）。

（1）在测量波长的实验中，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。

将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，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条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为mm，求得相邻亮条纹的间距△x为mm；
（2）已知双缝间距d为2.0×10^-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，可求得所测红光波长为nm。

利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是（）

A . 实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝 B . 去掉实验装置中的滤光片，在光屏上将无法观察到双缝干涉条纹 C . 将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D . 测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大

如图为用光传感器演示双缝干涉现象的实验装置，红色光源在铁架台的最上端，中间是刻有双缝的挡板，下面是光传感器，传感器得到的光照信息经计算机处理后，在显示器上显示出来。则（）

A . 仅将红光换为蓝光，相邻两个亮条纹的中心间距将增大 B . 仅将光传感器向上移，相邻两个亮条纹的中心间距将增大 C . 仅将挡板换成单缝的挡板，显示器上一定不会显示出明暗相间的条纹 D . 仅将挡板换成双缝间距更小的挡板，相邻两个亮条纹的中光传感器计算机处理器心间距将增大

如图甲所示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置。

（1）光具座上放置的光学元件依次为①光源(白炽灯)、②、③、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取或的方法。
（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央，手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距为mm(计算结果保留三位小数)。
（3）如果双缝的间距为0.30 mm、双缝和光屏之间的距离为900 mm，则待测光的波长为m(计算结果保留三位有效数字)。
（4）如果将图甲中①光源(白炽灯)换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是(选填数字代号)。

小明同学分别用红光和绿光借助光传感器（不改变单缝与双缝）做“双缝干涉实验”和“单缝衍射实验”，得到四幅图。其中是用红光做的单缝衍射的图像是（）

A .

B .

C .

D .

杨氏双缝干涉实验最成功的地方就是采用分光法找到了两束相干光源。1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图甲所示， $\text{[math]}$ 为单色光源， $\text{[math]}$ 为平面镜， $\text{[math]}$ 光源直接发出的光和经过平面镜 $\text{[math]}$ 反射的光形成一对相干光源。设光源 $\text{[math]}$ 到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，光的波长为 $\text{[math]}$ ，在光屏上形成如图乙所示干涉条纹。

（1）用某种单色光做干涉实验时，光屏上相邻两条亮条纹（或暗条纹）间距离的表达式 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 的大小由上图丙中的毫米刻度尺读出， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 的大小由上图丁中的游标卡尺读出， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）已知光屏上第一条亮条纹 $\text{[math]}$ 到第七条亮条纹 $\text{[math]}$ 之间间距为 $\text{[math]}$ ，则该单色光的波长 $\text{[math]}$ nm。（结果保留整数）

小军同学利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验。

（1）小军同学进行观察时，透过测量头观察到了干涉条纹，但条纹不清晰，为了使条纹清晰，小军同学应____（填字母）；

A . 将毛玻璃换成透明玻璃 B . 调节拨杆 C . 调节测量头的位置
（2）若想增加从目镜中观察到的条纹数量，则小军同学应____（填字母）；

A . 将透镜向靠近单缝的方向移动 B . 使用间距更大的双缝 C . 将光源向靠近透镜的方向移动 D . 将毛玻璃向远离双缝的方向移动
（3）测量中，分划板中央刻线对齐某一条亮纹的中央时，游标卡尺的游尺位置如图乙所示，则游标卡尺读数为cm。
（4）小军同学已测出该装置中双缝、毛玻璃之间的距离为L，又测出他记录的第1条亮条纹中央到第6条亮条纹中央的距离为∆x，若双缝间距为d，则计算该单色光波长的表达式为（用题中所给字母表示）。

某同学用单色光做双缝干涉实验时，观察到在条纹如甲图所示，改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是（）

A . 减小了单色光的波长 B . 减小了双缝之间的距离 C . 减小了光源到单缝的距离 D . 减小了双缝到光屏之间的距离

何同学利用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示，单色光在双缝与毛玻璃之间发生干涉，在目镜中可观察到干涉条纹。

（1）为了增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，该同学可以更换间距的双缝。（填“更大”或“更小”）
（2）观察到的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位置，手轮的读数记作 $\text{[math]}$ ；继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b，手轮的示数如图丙所示，此时手轮的读数为，此读数记作 $\text{[math]}$ 。
（3）已知双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则待测光的波长为。（用题中物理量符号表示）
（4）下列实验操作可能使波长的测量结果偏大的是____。

A . 双缝间距d的测量值偏小 B . 相邻亮条纹间距x偏大 C . 双缝到毛玻璃之间的距离l的测量值偏大

（1）如图，在双缝干涉实验中，单色光从单缝S到达双缝S₁、S₂ ，光在单缝处发生了（填“折射”“衍射”或“干涉”）。某次实验，双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得相邻亮条纹之间的距离为x，则该单色光的波长为（用字母符号d、L、x表示）；
（2）在装有食品的包装袋中充入氮气，然后密封进行加压测试。测试时，对包装袋缓慢地施加压力。现将袋内的氮气视为理想气体，则加压测试过程中，包装袋内壁单位面积上所受气体分子撞击的作用力（填“增大”“减小”或“不变”），包装袋内氮气的内能（填“增大”“减小”或“不变”）；
（3）一列简谐波沿AB方向传播，A、B两点相距20m。A每分钟上下振动15次，这列波的周期是s；当A点位于波峰时，B点刚好位于波谷，此时A、B间还有两个波峰，这列波的传播速率是m/s。

4 实验：用双缝干涉测量光的波长 知识点题库

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