《实验：用双缝干涉测量光的波长》同步练习1

实验 用双缝干涉测量光的波长实验 用双缝干涉测量光的波长 同步练习同步练习 课前预习练 1 光源发出的光经 成为单色光 单色光通过 后相当于线光源 经 产生稳定的干涉图样 通过屏可以观察到 的干涉条纹 如果 用白光通过双缝可以观察到 条纹 2 若双缝到屏的距离用 l 表示 双缝间的距离用 d 表示 相邻两条亮纹间的距离用 x 表示 则入射光的波长为 实验中 d 是已知的 测出 l x 即可 测 出光的波长 3 若用单色光作光源 则干涉条纹是 的条纹 且条纹间距 中央为 两相邻亮纹 或暗纹 间距离与光的波长有关 波长越大 条纹间 距 4 在双缝干涉实验中 中间明条纹 零级明条纹 到双缝的路程差为零 那么从双缝到 第 三级明条纹之间的路程差是 A 1 5 B 2 C 2 5 D 3 5 在杨氏双缝干涉实验中 如果 A 用白光做光源 屏上将呈现黑白相间的条纹 B 用红光做光源 屏上将呈现红黑相间条纹 C 若仅将入射光由红光改为紫光 则条纹间距一定变大 D 用红光照射一条狭缝 用紫光照射另一条狭缝 屏上将呈现彩色条纹 6 如图 1 所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样 图甲为绿光进行实验的图样 a 为 中 央亮条纹 图乙为换用另一种单色光进行实验的图样 a 为中央亮条纹 则以下说法 正 确的是 图 1 A 图乙可能是用红光实验产生的条纹 表明红光波长较长 B 图乙可能是用紫光实验产生的条纹 表明紫光波长较长 C 图乙可能是用紫光实验产生的条纹 表明紫光波长较短 D 图乙可能是用红光实验产生的条纹 表明红光波长较短 课堂探究练 概念规律练 知识点一 对实验原理的理解 1 用单色光做双缝干涉实验 下述说法正确的是 A 相邻干涉条纹之间的距离相等 B 中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的 2 倍 C 屏与双缝之间距离减小 则屏上条纹间的距离增大 D 在实验装置不变的情况下 红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距 2 利用条纹间距与波长的关系式 x 来推测用白光做双缝干涉实验时 干涉图样 l d 的 特点 知识点二 实验装置及注意事项 3 某同学在做双缝干涉实验时 按装置图安装好实验装置 在光屏上却观察不到干涉 图 样 这可能是由于 A 光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致 相差较大 B 没有安装滤光片 C 单缝与双缝不平行 D 光源发出的光束太强 4 用双缝干涉测光的波长 实验中采用双缝干涉仪 它包括以下元件 A 白炽灯 B 单缝 C 光屏 D 双缝片 E 滤光片 其中双缝和光屏连在遮光筒上 1 把以上元件安装在光具座上时 正确的排列顺序是 A A 已写好 2 正确调节后 在屏上观察到红光干涉条纹 用测量头测出 10 条红亮纹间的距离为 a 改用绿色滤光片 其他条件不变 用测量头测出 10 条绿亮纹间的距离为 b 则 a b 相 比较一定有 大于 方法技巧练 实验数据的处理方法 5 在 用双缝干涉测量光的波长 的实验中 装置如图 2 所示 双缝间的距离 d 3 mm 图 2 1 若测定红光的波长 应选用 色的滤光片 实验时需要测定的物理量有 和 2 若测得双缝与屏之间的距离为 0 70 m 通过测量头 与螺旋测微器原理相似 手轮转 动 一周 分划板前进或后退 0 500 mm 观察第 1 条亮纹的位置如图 3 甲所示 观察第 5 条 亮纹的位置如图乙所示 则可求出红光的波长 m 图 3 6 双缝干涉实验中 要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽 可采取以下办法 1 2 3 为测量红光的波长 现测 得 屏上 6 条亮条纹间的距离为 7 5 mm 已知双缝间的距离为 0 5 mm 双缝到光屏的距离 为 1 m 则此红光波长为 课后巩固练 1 在双缝干涉实验中 以下说法正确的是 A 双缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时 双缝就成了两个振动情况完全相同的光源 B 若入射光是白光 则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹 C 像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的 1 5 倍时 该点处一定是亮条纹 D 双缝干涉中亮条纹之间的距离相等 暗条纹之间的距离不相等 2 用双缝干涉测量光的波长 实验中 为使光屏上单色光的条纹间距减小 可采取的 措施是 A 换用缝距大些的双缝片 B 换用缝距小些的双缝片 C 适当调大双缝与屏的距离 D 适当调小双缝与屏的距离 3 在双缝干涉实验中 以下说法正确的是 A 入射光波长越小 干涉条纹间距越大 B 入射光频率越高 干涉条纹间距越大 C 把入射光由绿光变成紫光 干涉条纹间距变小 D 把入射光由绿光变成红光 干涉条纹间距变小 4 在利用测量头测量条纹宽度时 应使分划板中心刻线最好 A 与亮条纹的边缘线对齐 B 与暗条纹的边缘线对齐 C 与亮条纹的中心位置对齐 D 与暗条纹的中心位置对齐 5 如图 4 所示 从点光源发出的白光 经过透镜后成一平行光束 垂直照射到挡光板 P 上 板上开有两条靠得很近的平行狭缝 S1 S2 在屏 Q 上可以看到干涉条纹 图中 O 点 是屏上与两狭缝等距离的一点 则 图 4 A 干涉条纹是黑白的 O 点是亮条纹 B 干涉条纹是黑白的 O 点是暗条纹 C 干涉条纹是彩色的 O 点是亮条纹 D 干涉条纹是彩色的 O 点是暗条纹 题号12345 答案 6 利用图 5 中装置研究双缝干涉现象时 有下面几种说法 图 5 A 将屏移近双缝 干涉条纹间距变窄 B 将滤光片由蓝色的换成红色的 干涉条纹间距变宽 C 将单缝向双缝移动一小段距离后 干涉条纹间距变宽 D 换一个两缝之间距离较大的双缝 干涉条纹间距变窄 E 去掉滤光片后 干涉现象消失 其中正确的是 7 在利用双缝干涉测定光波波长时 首先调节 和 的中心均位于遮光筒 的 中心轴线上 使单缝和双缝竖直并且互相平行 当屏上出现了干涉图样后 用测量头测 出 n 条明条纹间的距离 a 则两条相邻条纹间的距离 x 双缝到毛玻璃的 距 离 l 用 测量 用公式 可以测出单色光的波长 8 在某次实验中 已知双缝到光屏之间的距离是 600 mm 两缝之间的距离是 0 20 mm 单缝到双缝之间的距离是 100 mm 某同学在用测量头测量时 先将测量头目镜中看到 的 分划板中心刻线对准某一亮条纹 记作第一条 的中心 这时手轮上的示数如图 6 a 所 示 然后他转动测量头 使分划板中心刻线对准第 7 条亮条纹的中心 这时手轮上的示 数如图 b 所示 这两次示数依次为 mm 和 mm 由此可以计算这次实验中所测 得 的单色光的波长为 mm 图 6 9 在双缝干涉实验中 两缝间的距离为 0 020 cm 双缝到观察干涉条纹的光屏的距离 是 100 00 cm 用一种单色光黄光做此实验 在光屏上测出 21 条黄色亮条纹间的距离是 5 90 cm 试求这种黄光的波长 如果换用一种频率为 4 00 1014 Hz 的红光做此实验 在光 屏 上 6 00 cm 范围内最多能有多少条暗条纹 10 如图 7 所示 用激光束照射双缝干涉实验装置 后面屏上出现干涉条纹 其中单缝 的作用是产生线光源 单缝 双缝应平行放置 图 7 1 若将单缝绕中心轴旋转 不超过 90 条纹将发生什么变化 2 若将双缝绕中心轴旋转 不超过 90 条纹将发生什么变化 第第 4 节节 实验 用双缝干涉测量光的波长实验 用双缝干涉测量光的波长 课前预习练 1 滤光片 单缝 双缝 明暗相间 彩色 2 d x l 3 明暗相间 相等 亮条纹 越大 4 D 由 r n n 0 1 2 3 可知屏上的第三级亮条纹对应 n 3 5 B 用白光做光源 屏上将呈现彩色条纹 A 错 用红光做光源 屏上将呈现红色 亮条纹与暗条纹 即黑条纹 相间 B 对 变小 x 变小 C 错 红光和紫光频率不同 不 能产生干涉条纹 D 错 6 A 由图可知 图乙中的条纹间距较大 由 x 可知 乙 甲 故 A 正确 l d 课堂探究练 1 A 因为相邻两条亮纹 或暗纹 间的距离 x 其中 d 为两个缝间的距离 l 为缝 l d 到屏的距离 为光波波长 可见相邻干涉条纹之间的距离相等 A 正确 B C 错误 因 为 红 蓝 所以 x红 x蓝 故 D 也错误 2 中央亮条纹是白色 其他各级亮条纹中 红色在最外侧 解析 如图 所示 自双缝 S1 S2透射的光到达 O 点的距离总相等 则各种颜色的光在 O 点都被加 强 故 O 点作为中央亮纹是白色的 自双缝出射的某单色光到达 P 点 其路程差为此光波波长的整数倍时 P 点就为这种单 色光的颜色 由于红光的波长最长 而条纹间距 x 故红条纹间距最大 红色在最外 l d 侧 3 AC 安装实验器件时要注意 光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合 光源与光 屏正面相对 滤光片 单缝和双缝要在同一高度 中心位置在遮光筒轴线上 单缝与双缝要 相互平行 才能使实验成功 当然还要使光源发出的光束不致太暗 据上分析 可知选项 A C 正确 点评 光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致时 因遮光筒很长 经过 S1 S2发生干 涉的图样不能呈现在屏上 失之毫厘 谬以千里 所以在调节时要特别仔细 4 1 EBDC 2 a b 解析 1 双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源 滤光片 单缝 双缝 屏 或把它们全部倒过来 因第一项已给填好 故答案是 EBDC 2 由 x 知 波长越长 条纹越宽 间距越大 或由干涉条纹的特征均可得出 a 一 l d 定大于 b 点评 光源 滤光片 单缝 双缝 屏在光具座上的顺序是固定的 任何两个元件之间 的顺序不能颠倒 尤其是滤光片和单缝之间 5 1 红 l x 2 6 86 10 7 解析 1 由于测量红光的波长 因此用红色滤光片 由 x 可知要想测 必须测定 l d l 和 x 2 由测量头的数据可知 a1 0 a2 0 640 mm 所以 x mm 1 60 10 4 m a2 a1 n 1 0 640 4 m 6 86 10 7 m d x l 3 10 3 1 60 10 4 0 70 6 见解析 解析 在双缝干涉实验中 根据公式 x 可知 要使屏上单色光的干涉条纹之间距 l d 离变宽 可以采取的办法有 1 使用波长 较长的单色光 2 增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒 3 减小双缝之间的距离 根据测量值 计算相邻条纹间的距离 x mm 1 5 mm a n 1 7 5 5 再代入公式 求得红光波长为 7 5 10 7 m xd l 方法总结 1 在计算条纹间距时一定要弄清测量头上螺旋测微器两条刻线之差对应几 个条纹间距 2 螺旋测微器的读数原则是 以 mm 为单位 整数部分由固定刻度的整数决定 小数部分则由固定部分的半刻度和可动部分的示数共同决定 若固定部分过半刻线 则可 动部分的示数加上 0 5 若没有过半刻线 就由可动部分的示数来确定 有一点必须明确 示数一定要读到小数点后面的第三位 课后巩固练 1 A 分光法获得相干光源 所以 A 正确 白光的干涉条纹是彩色的 不是黑白相间 的 B 错 像屏上某点到双缝的距离差为波长的 1 5 倍时 该处应是暗纹 C 错 相邻亮纹 间距等于相邻暗纹间距 D 错 2 AD 根据公式 x 可知 增大双缝间距 d 或减小双缝跟屏的距离 l 都会使单 l d 色光的干涉条纹间距 x 减小 故选 A D 3 C 4 C 相邻两亮条纹的间距是指相邻两亮条纹中心的间距 5 C 白光是复色光 通过双缝形成的干涉条纹是彩色条纹 由题意知 OS1OS2 即光程差等于零 在 O 点振动加强 形成亮条纹 所以 A B D 错误 C 正确 6 ABD 7 光源 滤光片 毫米刻度尺 x 第 2 个空也可填滤色片 第 4 个空也可 a n 1 l d 填米尺 准确到毫米 8 0 140 10 300 5 64 10 4 解析 由图知 a1 0 140 mm a7 10 300 mm 条纹宽度 x a7 a1 n 1 又 x l d 解 得 5 64 10 4 mm d x l 9 5 90 10 7 m 16 条 解析 x m 2 95 10 3 m a n 1 5 90 10 2 20 m d x l 0 02 10 2 2 95 10 3 1 5 90 10 7 m 而红光波长 m 7 5 10 7 m c