2024年高中物理第十三章光第4节实验：用双缝干涉测量光的波长课后课时作业含解析新人教版选修3-4

PAGE4-第4节试验：用双缝干涉测量光的波长1．(多选)如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”的试验装置示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．已知λ绿<λ红，将绿色滤光片改成红色滤光片D．增大双缝之间的距离答案BC解析光屏上相邻两条亮纹之间距离Δx＝eq\f(l,d)λ，④和⑤之间的距离等于l，增大④和⑤之间的距离可增大相邻两条亮纹之间距离，B正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了入射光的波长，相邻两条亮纹之间距离增大，C正确；增大双缝之间的距离d，相邻两条亮纹之间距离减小，D错误；增大③和④之间的距离，不会变更相邻两条亮纹之间的距离，A错误。2．(多选)某同学在做双缝干涉试验时，安装好试验装置，在光屏上却视察不到干涉图样，这可能是由于()A．光束的中心轴线与遮光筒的轴线不一样，相差较大B．滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度C．单缝与双缝不平行D．光源发出的光束太强答案AC解析安装试验器件时要留意：光束的中心轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝的中心要在同一高度，且在遮光筒的轴线上，单缝与双缝要相互平行才能使试验胜利。当然还要使光源发出的光束不能太暗，A、C正确。3．在双缝干涉试验中，一钠灯发出波长为589nm的光，在距双缝1.00m的屏上形成干涉图样。视察和测量图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350cm，则双缝的间距应为()A．2.06×10－7m B．2.06×10－4mC．1.68×10－4m D．1.68×10－3m答案C解析在双缝干涉试验中，相邻亮条纹间距Δx、双缝间距d与双缝到屏的距离l间的关系为Δx＝eq\f(l,d)λ，则双缝间距d＝eq\f(lλ,Δx)＝eq\f(1.00×589×10－9,0.350×10－2)m≈1.68×10－4m。故C正确。4.(多选)某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是只须要将矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为空气)(如图所示，特制容器未画出)，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出矿泉水的折射率(设空气的折射率为1)，则下列说法正确的是()A．x2＜x1B．x2＞x1C．该矿泉水的折射率为eq\f(x1,x2)D．该矿泉水的折射率为eq\f(x2,x1)答案AC解析把空气换成矿泉水后，入射光的频率f不变，光在介质中的传播速度减小，依据v＝λf，可知波长减小。依据单色光双缝干涉中相邻两亮条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，对同一个装置来说，条纹间距与波长成正比，波长减小，条纹间距减小，即x2＜x1，A正确，B错误；因为n＝eq\f(c,v)＝eq\f(λ1,λ2)，所以该矿泉水的折射率为eq\f(x1,x2)，C正确，D错误。5．如图所示是用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样。现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是()答案D解析从干涉图样可知a光的波长大于b光的波长，因此a光的频率小于b光的频率，所以b光的折射率更大；选项A应是左侧为b光，右侧为a光；选项B中射出的两光线都应与复色光平行，A、B错误。由于b光的折射率更大，所以b光的临界角更小，更简单发生全反射，C错误，D正确。6．“用双缝干涉测量光的波长”是光学中的一个重要试验，通过本试验测出双缝到屏间的距离l、双缝间的距离d及相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx，就可以计算出光的波长λ，其公式是____________。如图，把氦—氖激光器及双缝干涉仪放在特制的介质折射率为eq\f(4,3)的装置中，在屏上得到一干涉图样，事先测得双缝到屏间的距离为10.8米，双缝间的距离为0.44毫米，现测得7条亮条纹间的距离为9厘米，则此激光在真空中的波长为________m。答案λ＝eq\f(Δx·d,l)8.15×10－7解析由Δx＝eq\f(l,d)λ可知λ＝eq\f(Δx·d,l)，Δx＝eq\f(9,7－1)cm＝1.5cm，又n＝eq\f(λ真,λ)，联立以上各式并代入数据得λ真≈8.15×10－7m。7．在“用双缝干涉测量光的波长”试验中，试验装置如图甲所示。(1)以线状白炽灯为光源，对试验装置进行了调整并视察试验现象后，总结出以下几点：A．灯丝和单缝及双缝必需平行放置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)假如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，则在这种状况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。答案(1)ACD(2)0.702(3)大于解析(1)试验中，灯丝和单缝及双缝必需平行放置，故A正确；干涉条纹与双缝平行，故B错误；依据干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ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正确。(2)读数为0.5mm＋0.01mm×20.2＝0.702mm。(3)假如测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距Δx测量值偏大。8．在“用双缝干涉测量光的波长”的试验中，请依据题目要求回答下列问题。(1)如图1所示，甲、乙都是光的条纹形态示意图，其中干涉图样是________。(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”的试验装置，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，各光学元件的排列依次应为________。(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。答案(1)甲(2)EDBA(3)111.106.4×10－7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)依据试验原理可知，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，故依次为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