镇江市 《实验用双缝干涉测量光的波长》测试题.docx
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镇江市《实验用双缝干涉测量光的波长》测试题
镇江市《实验:
用双缝干涉测量光的波长》测试题
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.
(一)在做了“测定平行玻璃砖的折射率”的实验(如图)后,某同学得出下列几种结论中,说法正确的是_______________
A.玻璃砖的宽度适当选大些
B.入射角应尽量小些,防止在另一侧面发生全反射
C.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
D.入射角越大越好,这样测量误差能尽可能的减小
E.玻璃砖的折射率与入射角有关,入射角越大,测得折射率越大
F.玻璃砖的折射率与入射角无关,入射角越大,折射角越大,但是入射角与折射角的正弦值的比值是一个常数
G.玻璃砖的折射率与入射角无关,入射角越大,折射角越大,但是入射角与折射角的比值是一个常数
(二)做“用双缝干涉测光的波长”实验中,使用的双缝间距d=0.20mm,双缝到光屏的距离L=600mm,观察到的干涉条纹如图所示.
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”),分划板上的刻度线处于x1、x2位置时,对应的示数如图所示,则分划板位置x1=________mm,x2=________mm;
(2)相邻亮纹的间距△x________mm;
(3)计算单色光的波长的公式λ=________(用L、d、x1、x2表示);
(4)代入数据计算单色光的波长λ=_______m(结果保留两位有效数字).
2.
(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中,所用实验装置如图甲所示.
①转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读下手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读下手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了白炽灯换成激光发射器以外,其他不必要的器材元件有________.
(2)在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC,并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像.
正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出).为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图2甲、乙所示.在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______(选填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n=_________(用代表线段长度的字母ED、FG表示).
3.同学们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(灯泡)正常发光,调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)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
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央间距离为x,则单色光的波长
_________;
(3)若只将滤光片去掉,下列说法正确的是_________;
A.屏上出现彩色衍射条纹,中央是紫色亮纹
B.屏上出现彩色衍射条纹,中央是白色亮纹
C.屏上出现彩色干涉条纹,中央是红色亮纹
D.屏上出现彩色干涉条纹,中央是白色亮纹
(4)随着学习的不断深入,同学们对光的本性有了更为丰富的认识。
现在我们知道光既具有波动性,又具有粒子性,即光具有波粒二象性。
①在双缝干涉实验中,某个光子打在光屏上落点的准确位置_________(选填“可以”或“不可以”)预测;
②在光电效应实验中,用紫外线照射锌板可以使光电子离开锌板,如果只增加紫外线的照射强度光电子的最大初动能是否会增加。
请说明你的观点及依据________________。
4.小沈同学进行“用双缝干涉测波长”的实验,
(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.测量头F。
双缝片
将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光源起合理的顺序是(填字母):
A、B、___________、___________、F、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
(3)下列图示中条纹间距表示正确的是___________。
A.
B.
C。
D.
(4)如图所示是小沈同学改为参考课本上”用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验,图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。
比较甲、乙两图线可判断,第一次实验中的___________
A.单缝与双缝的缝距一定较大
B.光强度较小
C.光源离双缝的距离较大
D.双缝离光传感器的距离可能较小
5.利用双缝干涉实验装置测量光的波长实验中,双缝间距d=0.3mm,双缝到光屏的距离L=1.0m,用红色光照射双缝得到干涉条纹,将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,如图甲所示,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图乙所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第8条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示。
则相邻亮条纹的中心间距∆x=_______mm;红色光的波长λ=______m。
(结果均保留三位有效数字)
6.在用双缝干涉测光的波长的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,从仪器注明的规格可知,双缝间距d=0.20mm.现测得像屏与双缝屏间的距离L=60.0cm.然后,接通电源使光源正常工作.
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米(mm),游标尺上有50个分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,映入眼帘的干涉条纹如图所示,他将分划板上的三条竖线对准a条纹,此时游标尺上的读数为x1=3.60mm;接着再转动手轮,将分划板上的三条竖线对准b条纹,此时游标尺上的读数如左图,则x2=_________mm.
(2)两个相邻亮纹(或暗纹)间距离的表达式为Δx=_________(用x1、x2表示);这种色光的波长的表达式λ=____________(用Δx、L、d表示).利用上述测量结果,代入数据经计算可得λ=_____________m(保留三位有效数字).
7.
(1)如图1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光源、滤光片、________(填写相应的器材)、双缝、遮光筒、光屏。
某同学用黄色滤光片时得到一个干涉图样,为了使干涉条纹的间距变宽,可以采取的方法是_________。
A.换用紫色的滤光片
B.换用红色的滤光片
C.使光源离双缝距离近一些
D.使光屏离双缝距离远一些
(2)选用缝间距为d的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离为L。
然后,接通电源使光源正常工作。
①已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。
某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺上的读数
;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中游标尺上的读数
______________;
②观察图2、图3,
为__________个暗条纹的宽度。
③在已知条纹间距为
,双缝间距d,像屏与双缝屏间的距离为L的情况下,这种色光的波长
_____________(用所给字母表示)。
8.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用双缝间距d=0.20mm的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm。
接通电源使光源正常工作。
①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游标尺)上有20分度。
某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示,此示数为________mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐,测得A到B条纹间的距离为8.40mm。
利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的单色光的波长λ=________m(保留2位有效数字)。
②另一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,且条纹数目有所增加。
以下改动可能实现这个效果的是________。
A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B.仅将单缝与双缝的位置互换
C.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.ACF2.190(±0.02)7.868(±0.02)1.420(±0.02)4.7×10-7
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].A、为了减
解析:
ACF2.190(±0.02)7.868(±0.02)1.420(±0.02)
4.7×10-7
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].A、为了减小测量的误差,玻璃砖的宽度适当大一些,故A正确.B、D、为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,效果会更好,B,D均错误.C、大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,相同的距离误差,引起的角度误差会减小,效果会好些;C正确.E、F、G、玻璃砖的折射率是由玻璃本身的材料决定,与光的入射角和折射角无光,根据折射定律知折射率等于入射角的正弦与折射角的正弦之比,故E、G错误,F正确.故选ACF.
(2)[2][3].螺旋测微器读x1,主尺读数为2mm,转动刻度0.01×19.0=0.190mm,两者相加为2.190mm(2.188~2.192).
螺旋测微器读x2,主尺读数为7.5mm,转动刻度0.01×36.8=0.368mm,两者相加为7.868mm(7.866~7.870).
[4].根据条纹图可知
(3)[5][6].根据干涉的条纹公式
,可得
,
代入数据可得
.
【点睛】
测定玻璃折射率的实验关键掌握实验原理折射定律;研究双缝干涉实验的关键掌握螺旋测微器的读数方法,以及双缝干涉条纹的间距公式
.
2.610滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm;第10亮条纹
解析:
610滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm;第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm,故相邻亮条纹之间的距离为
由于激光是单色的相干光源,所以不需要单缝和滤光片.
(2)[3][4].设入射角为α,折射角为β,根据折射定律得,根据几何关系有:
对于甲图
对于乙图
可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙,折射率
.
【点睛】
知道双缝干涉实验的原理及操作步骤,以及掌握螺旋测微器的读数方法;几何光学的实验要理解实验原理,正确作出光路图,结合折射定律进行求解.
3.BD不可以见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹的宽度减小,根据相邻亮条纹间的距离为
为减小相邻亮条纹(暗条
解析:
B
D不可以见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹的宽度减小,根据相邻亮条纹间的距离为
为减小相邻亮条纹(暗条纹)间的宽度,可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离;故B正确,ACD错误。
故选B。
(2)[2]第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x,则两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为:
则单色光的波长为:
(3)[3]如果没有插滤光片,各种颜色的光都会发生干涉,在光屏的中央出现白色条纹,两边是彩色条纹,故D正确,ABC错误。
故选D。
(4)①[4]在光的双缝干涉实验中,某个光子打在光屏上的落点不可以预测,但大量光子打在光屏上将形成明暗相间的干涉条纹,这说明光子落在各点的概率是不一样的,光子落在明条纹处的概率大,落在暗条纹处的概率小,光子在空间出现的概率遵循波动规律,所以光波是一种概率波;
②[5]只增加紫外线的照射强度不会增加光电子的最大初动能。
根据爱因斯坦的光电效应方程
,光电子的最大初动能与光的频率及金属的逸出功有关,与光的强度无关。
因此当光的频率及金属的逸出功不变时,只增加紫外线的照射强度,光电子的最大初动能不变。
4.DCACCD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知,从左向右依次为:
白色光源、凸透镜、滤光片、单
解析:
DCACCD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知,从左向右依次为:
白色光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、测量头.将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光源起合理的顺序是:
A、B、D、C、F、E;
(2)[2].为了便于测量,要使条纹亮度增加,即使得单位时间内的光子数目增多;
A.当增加光源的功率,导致单位时间内的光子数目增多,故A正确;
B.将毛玻璃换成透明玻璃,不会看到亮条纹,故B错误;
C.将放大镜A换一个面积更大的放大镜,则光的强度的增强,导致亮度增加,故C正确;
D.调节测量头的位置,亮度不变,故D错误。
故选AC。
(3)[3].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ABD错误.
故选C。
(4)[4].由图可知,第一次得到的条纹间距较小,根据
可知:
A.单缝与双缝的缝距对条纹间距无影响,选项A错误;
B.光强度对条纹间距无影响,选项B错误;
C.光源离双缝的距离对条纹间距无影响,选项C错误;
D.双缝离光传感器的距离l较小,则条纹间距较小,选项D正确;
故选D。
5.36
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]图乙螺旋测微器固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为,两者相加为2.320mm,图丙螺旋测微器固定刻度读数为18.5mm,可动刻度读数为
解析:
36
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]图乙螺旋测微器固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为
,两者相加为2.320mm,图丙螺旋测微器固定刻度读数为18.5mm,可动刻度读数为
,两者相加为18.870mm,所以
依据双缝干涉条纹间距规律可得
6.60mm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为11mm,游标读数为0.02mm×6×5=0.60mm,所以最终读数为.
(2)[2][3][
解析:
60mm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为11mm,游标读数为0.02mm×6×5=0.60mm,所以最终读数为
.
(2)[2][3][4]两个相邻明纹(或暗纹)间的距离
根据
得
;
7.单缝BD15.026
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据实验原理,即可确定,再依据双缝干涉条纹间距公式,若要增加条纹宽度,则分析即。
(2)根据可知要求
解析:
单缝BD15.026
【解析】
【分析】
【详解】
(1)根据实验原理,即可确定,再依据双缝干涉条纹间距公式
,若要增加条纹宽度,则分析即。
(2)根据
可知要求波长
,已知L和d,则必需知道条纹间距
,根据图2(a)指示的为第0条亮条纹中央所在的位置,而图3(a)指示的为第6条亮条纹中间所在的位置。
故图2(a)中亮条纹与图3(a)中亮纹间的间隔为6个,从而求出
,最后求出
。
本题关键根据双缝干涉条纹间距公式
列式分析,要明确公式中的各个物理量的含义。
【解答】
(1)[1]该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以光具座上放置的光学元件依次为光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。
注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上。
[2]根据
知,增大双缝和遮光屏的间距或减小双缝间的间距,可以增加相邻亮纹
暗纹
间的距离,若将黄色滤光片改成红色滤光片,则
变大,故条纹间距变大。
选项BD正确,AC错误。
故选BD。
(2)①[3]由3(b)知
②[4]观察图2、图3,很容易得到图中暗纹2(a)与图3(a)中暗纹间的间隔为6个;
③[5]由
得
8.35C
【解析】
【分析】
【详解】
①[1].游标卡尺的精确度为0.05mm;图中游标卡尺的主尺的刻度为0,游标尺的第7刻度与上边对齐,则读数为:
0mm+0.05×7=0.
解析:
35
C
【解析】
【分析】
【详解】
①[1].游标卡尺的精确度为0.05mm;图中游标卡尺的主尺的刻度为0,游标尺的第7刻度与上边对齐,则读数为:
0mm+0.05×7=0.35mm;
[2].A到B条纹间的距离为8.40mm,由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度,则
根据公式
得
②[3].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,且条纹数目有所增加,可知各条纹的宽度减小。
由公式
,则有:
A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间,λ、L与d都不变,则△x不变,故A错误;
B.仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,故B错误;
C.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,λ减小,L与d都不变,则△x减小,故C正确。
故选C。
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