高中物理人教版2019選擇性課后習題第四章4實驗用雙縫干涉測量光的波長

4實驗:用雙縫干涉測量光的波長必備知識基礎練1.(2021遼寧錦州高二月考)在用雙縫干涉測量光的波長實驗中,需要從標尺上讀出某條亮紋的位置,圖甲中所示的讀數(shù)是mm;若縫與縫間相距d,雙縫到屏間的距離為l,相鄰兩個亮條紋中心的距離為Δx,則光的波長為λ=(字母表達式);某同學測出以下結果,d=0.20mm,l=700mm,測量Δx的情況如圖乙所示,由此可計算出該光的波長為λ=m。

2.(2021山東濰坊高二聯(lián)考)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中,請按照題目要求回答下列問題。(1)如圖1所示,甲、乙都是光的條紋形狀示意圖,其中干涉圖樣是。

圖1圖2(2)將下表中的光學元件放在圖2所示的光具座上組裝成“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗裝置,并用此裝置測量紅光的波長。元件代號ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透紅光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由左至右,各光學元件的排列順序應為。(填寫元件代號)

(3)已知該裝置中雙縫間距d=0.50mm,雙縫到光屏的距離l=0.50m,在光屏上得到的干涉圖樣如圖3中(a)所示,分劃板中心刻線在圖中A位置時游標卡尺示數(shù)如圖3中(b)所示,則其讀數(shù)為mm;在B位置時游標卡尺示數(shù)如圖3中(c)所示。由以上所測數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長為m。

圖33.(1)如圖所示,在用雙縫干涉測光的波長實驗中,光具座上放置的光學元件依次為①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。

(2)已知雙縫到光屏之間的距離l=500mm,雙縫之間的距離d=0.50mm,單縫到雙縫之間的距離s=100mm,某同學在用測量頭測量時,調(diào)整手輪,在測量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對準A條亮紋的中心,然后他繼續(xù)轉動,使分劃板中心刻線對準B條亮紋的中心,前后兩次游標卡尺的讀數(shù)如圖所示。則入射光的波長λ=m(結果保留兩位有效數(shù)字)。

(3)實驗中發(fā)現(xiàn)條紋太密,難以測量,可以采用的改進辦法有。

A.改用波長較長的光(如紅光)作為入射光B.增大雙縫間距C.增大雙縫到單縫的距離D.增大雙縫到屏的距離4.(2021遼寧實驗中學期中)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,實驗裝置如圖甲所示。(1)以線狀白熾燈為光源,對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)象后,總結出以下幾點:A.燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B.干涉條紋與雙縫垂直C.干涉條紋疏密程度與雙縫間距離有關D.干涉條紋間距與光的波長有關以上幾點正確的是。

(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條刻度線時,手輪上的示數(shù)如圖乙所示,該讀數(shù)為mm。

(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,如圖丙所示,則在這種情況下測量干涉條紋的間距Δx時,測量值(選填“大于”“小于”或“等于”)實際值。

關鍵能力提升練5.(2021江蘇呂叔湘中學高二期末)現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長。(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由左至右,表示各光學元件的字母排列順序應為C、E、、、A;

(2)如圖所示,A、B、C、D代表雙縫產(chǎn)生的四種干涉圖樣,回答下列問題:①如果A圖樣是紅光通過雙縫產(chǎn)生的,那么換用紫光得到的圖樣用圖樣表示最合適;

②如果將B圖樣的雙縫距離變小,那么得到的圖樣用圖樣表示最合適;

(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊,將該亮條紋定為第1條亮條紋,此時手輪上的示數(shù)為2.320mm,然后同方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊,此時手輪上的示數(shù)為13.870mm,求得相鄰亮條紋的間距Δx為mm(結果保留三位小數(shù));

(4)已知雙縫間距d為2.0×104m,測得雙縫到屏的距離l為0.700m,由計算公式λ=,求得所測紅光波長為mm(結果保留兩位有效數(shù)字)。

6.(2019全國Ⅱ卷)某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光;調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}:(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學可;

A.將單縫向雙縫靠近B.將屏向靠近雙縫的方向移動C.將屏向遠離雙縫的方向移動D.使用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為l,測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx,則單色光的波長λ=;

(3)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm。則所測單色光的波長為nm(結果保留三位有效數(shù)字)。

參考答案4實驗:用雙縫干涉測量光的波長1.答案11.4Δxdl5.解析由題圖甲可知,游標卡尺示數(shù)為11mm+4×0.1mm=11.4mm。由干涉條紋間距的計算公式Δx=ldλ,得光的波長為λ=Δxdl。由題圖乙求出條紋間距為Δx=9.805mm=1.96mm=0.00196m,光的波長λ=Δxdl,解得λ=5.2.答案(1)甲(2)EDBA(3)111.106.4×107解析(1)光的干涉條紋是等間距的,故題圖1中的干涉圖樣是甲。(2)根據(jù)實驗原理可知,圖2中的光具座上自左向右放置的光學元件依次為白光光源、透紅光的濾光片、單縫、雙縫、光屏,故順序為EDBA。(3)由題圖3中(b)可知,A位置所對應的游標卡尺讀數(shù)為x1=111mm+2×0.05mm=111.10mm,由題圖3中(c)可知,B位置所對應的游標卡尺讀數(shù)為x2=115mm+12×0.05mm=115.60mm,故條紋間距Δx=x2-x17≈0.64mm,將其代入Δx=ldλ,得λ=dlΔx=0.50×10-30.3.答案(1)濾光片單縫雙縫(2)6.6×107(3)AD解析(1)由題圖可知,②是濾光片,③是單縫,④是雙縫。(2)由Δx=ldλ可得λ=Δx·=5×10-=6.6×107m。(3)由Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可改用波長較長的光(如紅光)作為入射光,可減小雙縫間距,可增大雙縫到屏的距離,故選項A、D正確,選項B、C4.答案(1)ACD(2)0.702(3)大于解析(1)實驗中,燈絲和單縫及雙縫必須平行放置,故A正確;干涉條紋與雙縫平行,故B錯誤;根據(jù)干涉條紋的間距公式Δx=Ldλ知,干涉條紋疏密程度及間距與雙縫間距離、波長有關,故C、D(2)讀數(shù)為0.5mm+0.01mm×20.2=0.702mm。(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,條紋間距Δx測量值偏大。5.答案(1)DB(2)①C②D(3)2.310(4)dlΔx6.6×10解析(1)雙縫干涉裝置各組成部分在光具座上的正確排序為:光源、濾光片、單縫、雙縫、光屏;(2)由于紫光的波長比紅光的短,由Δx=ldλ可知圖樣為C,如果將B圖樣的雙縫距離變小,由Δx=ldλ可知,條紋