高考物理总复习第13单元光学实验19用双缝干涉实验测量光的波长

实验十九用双缝干涉实验测量光的波长实验课标解读

基础实验过关

创新实验拓展教师备用习题

课时巩固训练实验课标解读

基础实验过关例1[2021·山东莱阳一中期中]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,实验装置如图所示.(1)实验中器材调节完成后发现干涉条纹明亮,但图像模糊不清晰,则必须

(填选项前的字母).

A.用手转动单缝,眼睛通过目镜看着条纹直到清晰为止B.用手转动测量头,眼睛通过目镜看着条纹直到清晰为止C.用手左右转动拨杆,眼睛通过目镜看着条纹直到清晰为止D.用手上下移动拨杆,眼睛通过目镜看着条纹直到清晰为止C[解析]观察到条纹模糊,可能是单缝与双缝不平行,可以用手左右转动拨杆,使单缝与双缝平行,眼睛通过目镜看着条纹直到清晰为止,故C正确,A、B、D错误.基础实验过关(2)某同学在实验时得到了如图所示清晰的条纹,他

(选填“能”或“不能”)直接进行测量,并根据公式算出波长.

能[解析]测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹在同一个方向上,所以能直接进行测量.基础实验过关(3)某次实验时,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,此时手轮上的示数为2.320mm,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第7条亮纹中心对齐,手轮上的示数为18.400mm.已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离L为0.800m,求得所测光的波长为

nm.

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基础实验过关例2

[2022·上海中学月考]某同学利用如图所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,使得从目镜中可以清晰地观察到干涉条纹.回答下列问题:(1)若想使目镜中观察到的条纹的间距增大,则应该

(填选项前的字母).

A.将白炽灯向靠近双缝的方向移动B.将滤光片向远离双缝的方向移动C.将双缝向远离毛玻璃屏的方向移动D.将目镜向靠近毛玻璃屏的方向移动C

基础实验过关(2)下列现象中能够观察到的有

(填选项前的字母).

A.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变窄B.去掉滤光片后,干涉现象消失C.换一个缝宽较大的单缝片,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝间距较大的双缝片,干涉条纹间距变窄D

基础实验过关(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.400mm,测得屏与双缝间的距离为1.60m,第1条暗条纹与第4条暗条纹之间的距离为8.56mm,则所测单色光的波长为

m(结果保留3位有效数字).

7.13×10-7

基础实验过关光波波长很小,Δx、L的测量对波长λ的影响很大.L用毫米刻度尺测量,Δx用测量头上的游标卡尺测量.实验时可测多条亮条纹间距求Δx及采用多次测量求λ的平均值法减小误差.应注意:(1)干涉条纹应调整到最清晰的程度;(2)Δx不是亮(暗)条纹的宽度;(3)分划板刻线应与干涉条纹平行,中心刻线应恰好位于条纹中心;(4)测量多条亮条纹间的距离时,此间距中的条纹数应准确.要点总结例3

[2021·宁波中学期末]如图所示是用光传感器做双缝干涉的实验装置.激光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.光传感器是一个小盒,在图中白色狭长矩形部分,沿矩形的长边分布着许多光敏单元.这个传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,在荧光屏上显示出来.创新实验拓展(1)下列关于本实验的操作与叙述正确的是

(填选项前的字母).

A.应该在光源和双缝之间加一个单缝,才能使实验成功B.下移光源,使之更靠近刻有双缝的挡板,则干涉条纹间距减小C.光源不动,下移双缝挡板,使之更靠近光传感器,则干涉条纹间距减小D.保持光源和双缝挡板的距离不变,同时下移它们,使它们靠近光传感器,则干涉条纹间距不变创新实验拓展C[解析]因激光的相干性高,故光源和双缝之间不需要加一个单缝,故A错误;

创新实验拓展(2)用激光替代普通光源来做本实验,最主要是利用了激光的

(填选项前的字母).

A.相干性高

B.平行度好

C.亮度高创新实验拓展A[解析]激光的相干性高,因此可用激光替代普通光源来做实验,故A正确,B、C错误.光传感器沿矩形的长边分布着许多光敏单元,传感器各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后,可以在显示器上显示出来;然后根据显示器上干涉图像的条纹间距,可以算出光的波长.创新实验拓展要点总结1.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图,现要利用这套装置来测量某种单色光的波长.(1)装置示意图中有三个电学元件的名称空缺,关于它们的说法正确的是

.

A.①是双缝,③是滤光片B.②是双缝,③是单缝C.②是单缝,③是双缝C教师备用习题[解析]在双缝干涉实验中①②③分别为滤光片、单缝、双缝,故C正确,A、B错误;(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,下列操作可行的是

;

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B教师备用习题

(3)实验过程中移动测量头使分划板刻线与某一级暗条纹中心对齐,此时测量头标尺如图乙所示,其读数是

mm.

19.40教师备用习题[解析]题中是20分度的游标卡尺,其精确度为0.05mm,由图可知,主尺的读数为19mm,游标尺的读数为8×0.05mm=0.40mm,所以读数为d=19mm+0.40mm=19.40mm.(4)用测量头测出了第1条和第6条亮纹中心间的距离为Δx,已知双缝到光屏的距离为L,双缝间距为d,则所测单色光波长的计算式为λ=

(用题中所给的字母表示).

教师备用习题

2.某同学利用图示装置测量某种单色光波长.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:(1)关于本实验下列说法正确的是

.

A.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮,则可能是光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致B.若想增加从目镜中观察到的条纹个数,则应将屏向远离双缝方向移动C.使用间距更小的双缝会使条纹间距变小教师备用习题A

教师备用习题(2)某次测量时,选用的双缝的间距为0.4mm,测得屏与双缝间的距离为0.5m,用某种单色光实验得到的干涉条纹如图乙所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数如图丙、丁所示,则A位置对应的读数为

mm.已知B位置对应的读数为15.6mm,则相邻条纹中心的间距为

mm,所测单色光的波长为

nm.教师备用习题11.10.75600

教师备用习题(3)若某次实验观察到的干涉条纹与分划板的中心刻线不平行,如图戊所示,在这种情况下测量相邻条纹间距Δx时,测量值

实际值(选填“大于”“小于”或“等于”).

教师备用习题大于

3.小沈同学准备用双缝干涉实验测量光的波长.

(1)其中部分器材如下:A.白炽灯 B.凸透镜C.单缝片 D.滤光片E.双缝片将以上器材安装在光具座上时,自光源起合理的顺序是(填字母):A、B、

、

、E.

教师备用习题DC[解析]根据用双缝干涉实验测量光的波长中仪器的位置可知,从左向右依次为白炽灯、凸透镜、滤光片、单缝片、双缝片.将以上器材安装在光具座上时,自光源起合理的顺序是A、B、D、C、E.(2)某次观察时,透过测量头观察到了绿光的干涉条纹,但条纹的亮度很低,为了便于测量,下列方法能够使条纹亮度增加的是

.

A.增加光源的功率B.将毛玻璃换成透明玻璃C.换一个面积更大的凸透镜D.调节测量头的位置教师备用习题AC[解析]为了便于测量,要使条纹亮度增加,即使得单位时间内到屏上的光子数目增多;增加光源的功率含导致单位时间内的光子数目增多,故A正确;将毛玻璃换成透明玻璃,不会看到亮条纹,故B错误;将凸透镜换成一个面积更大的凸透镜,则光的强度会增大,导致亮度增加,故C正确;调节测量头的位置,亮度不变,故D错误.(3)下列图示中条纹间距表示正确的是

.

教师备用习题C[解析]干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和,为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离,故图C是正确的,图A、B、D错误.1.如图甲所示是小刘同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置.(1)在实验中应该在B处放

(选填“单缝”或“双缝”).

课时巩固训练单缝[解析]根据“用双缝干涉测量光的波长”实验的原理可知,光源发出的光经过滤光片后,需要先经过单缝,再经过双缝,最后到达光屏.(2)经过一系列的调试,得到了亮度较好、清晰的干涉图样,但在放大镜视野中出现如图乙所示的现象,调整方法是

.

课时巩固训练调节测量头使分划板中心刻线与条纹平行[解析]应该调节测量头使分划板中心刻线与条纹平行.(3)一次实验测量完成后,小刘同学将红色滤光片改为绿色,则观察到干涉条纹的间距

(选填“变大”“变小”或“不变”).

课时巩固训练变小

2.[2021·沈阳模拟](1)小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长,图甲中

(选填“A”或“B”)位置是双缝的位置,部件C的作用是调节

.

课时巩固训练B单缝与双缝平行[解析]小丽用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长,图甲中B位置是双缝的位置,部件C的作用是调节单缝与双缝平行.(2)小丽在调节过程中,出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况,如图乙所示,这种情况可通过

来调整.

课时巩固训练(遮光筒不动)逆时针转动测量头[解析]出现了干涉条纹是竖直的、分划板中心刻线是倾斜的情况,如图乙所示,这种情况可通过(遮光筒不动)逆时针转动测量头来调整.(3)通过调整,小丽从目镜中看到如图丙所示的图像,当她将中心刻线分别对准第1和第5条亮条纹中央时,测量头游标卡尺读数如图丁、戊所示,则相邻两条亮条纹的间距Δx=

mm,再根据实验数据计算得到波长.

课时巩固训练1.65

3.如图甲所示,在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.4mm的双缝.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝间的距离l=0.5m.然后,接通电源使光源正常工作.课时巩固训练(1)某同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好.若他对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹变疏.以下改动可实现这个效果的是

(填选项前的字母).

A.仅将凸透镜与滤光片的位置互换B.仅将绿色滤光片换成红色的滤光片C.仅将单缝靠近双缝移动少许D.仅将单缝远离双缝移动少许B课时巩固训练[解析]仅将凸透镜与滤光片的位置互换,对条纹间距没有影响,A错误;仅将绿色滤光片换成红色的滤光片,λ增大,l与d都不变,则Δx增大,B正确;仅将单缝远离(靠近)双缝移动少许,λ、l与d都不变,则Δx不变,C、D错误.(2)用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示,分划板处于B位置时游标卡尺读数如图丙所示,则分划板在图中B位置时游标卡尺读数为xB=

mm.

15.6课时巩固训练[解析]游标卡尺的读数xB=15mm+6×0.1mm=15.6mm.(3)若已知分划板处于A位置时,游标卡尺读数为11.1mm,则该单色光的波长λ=

m(结果保留2位有效数字).

6.0×10-7课时巩固训练

4.[2021·湖北宜昌一中期末]洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置.如图所示,单色光从单缝S射出,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'.(1)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