高中物理人教版2019选择性课后习题第四章4实验用双缝干涉测量光的波长

4实验:用双缝干涉测量光的波长必备知识基础练1.(2021辽宁锦州高二月考)在用双缝干涉测量光的波长实验中,需要从标尺上读出某条亮纹的位置,图甲中所示的读数是mm;若缝与缝间相距d,双缝到屏间的距离为l,相邻两个亮条纹中心的距离为Δx,则光的波长为λ=(字母表达式);某同学测出以下结果,d=0.20mm,l=700mm,测量Δx的情况如图乙所示,由此可计算出该光的波长为λ=m。

2.(2021山东潍坊高二联考)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,请按照题目要求回答下列问题。(1)如图1所示,甲、乙都是光的条纹形状示意图,其中干涉图样是。

图1图2(2)将下表中的光学元件放在图2所示的光具座上组装成“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置,并用此装置测量红光的波长。元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,各光学元件的排列顺序应为。(填写元件代号)

(3)已知该装置中双缝间距d=0.50mm,双缝到光屏的距离l=0.50m,在光屏上得到的干涉图样如图3中(a)所示,分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺示数如图3中(b)所示,则其读数为mm;在B位置时游标卡尺示数如图3中(c)所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为m。

图33.(1)如图所示,在用双缝干涉测光的波长实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。

(2)已知双缝到光屏之间的距离l=500mm,双缝之间的距离d=0.50mm,单缝到双缝之间的距离s=100mm,某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准B条亮纹的中心,前后两次游标卡尺的读数如图所示。则入射光的波长λ=m(结果保留两位有效数字)。

(3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改进办法有。

A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光B.增大双缝间距C.增大双缝到单缝的距离D.增大双缝到屏的距离4.(2021辽宁实验中学期中)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。(1)以线状白炽灯为光源,对实验装置进行了调节并观察实验现象后,总结出以下几点:A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹疏密程度与双缝间距离有关D.干涉条纹间距与光的波长有关以上几点正确的是。

(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时,手轮上的示数如图乙所示,该读数为mm。

(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丙所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。

关键能力提升练5.(2021江苏吕叔湘中学高二期末)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、E、、、A;

(2)如图所示,A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样,回答下列问题:①如果A图样是红光通过双缝产生的,那么换用紫光得到的图样用图样表示最合适;

②如果将B图样的双缝距离变小,那么得到的图样用图样表示最合适;

(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数为2.320mm,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,此时手轮上的示数为13.870mm,求得相邻亮条纹的间距Δx为mm(结果保留三位小数);

(4)已知双缝间距d为2.0×104m,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(结果保留两位有效数字)。

6.(2019全国Ⅱ卷)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:(1)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(2)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=;

(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为nm(结果保留三位有效数字)。

参考答案4实验:用双缝干涉测量光的波长1.答案11.4Δxdl5.解析由题图甲可知,游标卡尺示数为11mm+4×0.1mm=11.4mm。由干涉条纹间距的计算公式Δx=ldλ,得光的波长为λ=Δxdl。由题图乙求出条纹间距为Δx=9.805mm=1.96mm=0.00196m,光的波长λ=Δxdl,解得λ=5.2.答案(1)甲(2)EDBA(3)111.106.4×107解析(1)光的干涉条纹是等间距的,故题图1中的干涉图样是甲。(2)根据实验原理可知,图2中的光具座上自左向右放置的光学元件依次为白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏,故顺序为EDBA。(3)由题图3中(b)可知,A位置所对应的游标卡尺读数为x1=111mm+2×0.05mm=111.10mm,由题图3中(c)可知,B位置所对应的游标卡尺读数为x2=115mm+12×0.05mm=115.60mm,故条纹间距Δx=x2-x17≈0.64mm,将其代入Δx=ldλ,得λ=dlΔx=0.50×10-30.3.答案(1)滤光片单缝双缝(2)6.6×107(3)AD解析(1)由题图可知,②是滤光片,③是单缝,④是双缝。(2)由Δx=ldλ可得λ=Δx·=5×10-=6.6×107m。(3)由Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可改用波长较长的光(如红光)作为入射光,可减小双缝间距,可增大双缝到屏的距离,故选项A、D正确,选项B、C4.答案(1)ACD(2)0.702(3)大于解析(1)实验中,灯丝和单缝及双缝必须平行放置,故A正确;干涉条纹与双缝平行,故B错误;根据干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ知,干涉条纹疏密程度及间距与双缝间距离、波长有关,故C、D(2)读数为0.5mm+0.01mm×20.2=0.702mm。(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,条纹间距Δx测量值偏大。5.答案(1)DB(2)①C②D(3)2.310(4)dlΔx6.6×10解析(1)双缝干涉装置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、光屏;(2)由于紫光的波长比红光的短,由Δx=ldλ可知图样为C,如果将B图样的双缝距离变小,由Δx=ldλ可知,条纹