河南省许昌市洛阳市实验用双缝干涉测量光的波长测试题.docx
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河南省许昌市洛阳市实验用双缝干涉测量光的波长测试题
河南省许昌市、洛阳市实验:
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.
(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).
2.
(1)利用甲图所示装置研究光的某些现象,下列说法正确的是______。
A.若在光屏上得到的图样如(a)图所示,则光源和光屏间放置的是单缝挡板
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,图样的条纹宽度会变窄
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则红光最有可能照射不到光屏上
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则紫光最有可能照射不到光屏上
(2)用双缝干涉测量某单色光的波长时,所得图样如乙图所示,调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心,测量头卡尺的示数如丙图所示,其读数为______mm,移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心,测量头卡尺的示数为18.6mm。
已知双缝挡板与光屏间距为0.6m,双缝相距0.2mm,则所测单色光的波长为______m。
3.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
(2)用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图乙所示,双缝间距d=_____mm。
(3)图丙为实验得到的干涉条纹,用测量头测出了第1条和第6条亮纹中心间的距离为
,已知双缝到光屏的距离为l,则所测单色光波长的计算式为
_____(用题中所给的字母表示)。
4.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,装置如图1所示。
(1)对于单色光,下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是______。
A.把③向左侧移动少许
B.把⑤向右侧移动少许
C.将绿色滤光片改为红色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图2所示。
然后转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图3中手轮上的示数为______mm,求得相邻亮纹的间距Δx为______mm。
(3)已知双缝间距为0.2mm,双缝到屏的距离为0.7m,则所测光的波长为______nm。
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.如图是“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置图:
(1)备有下列仪器:
A.白炽灯 B.双缝 C.滤光片 D.单缝 E.白色光屏
把以上仪器装在光具座上时,正确的排列顺序应该是:
A--____---_____---_____--E(填写字母代号)。
(2)
表示相邻亮条纹中心距离,d表示双缝间的距离,L表示双缝到光屏的距离,则计算波长的公式:
_________。
(3)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,可以采用的改善办法有________。
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
7.如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图
(1)下图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的④是________。
(2)以下哪些操作能够增大光屏上和相邻两条纹之间的距离_________(填字母)
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(3)在某次实验中,已知双缝到光屏之间的距离是600mm,双缝之间的距离是0.20mm,单缝到双缝之间的距离是100mm,某同学在用测量头测量时,先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如图a所示.然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹中心,这时手轮上的示数如图b所示,图b中示数____mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为____m.(计算波长结果保留二位有效数字)
8.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图),单缝保持竖直方向,并选用缝间距为d的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。
接通电源使光源正常工作。
(1)组装仪器时,单缝和双缝的空间关系应该为____________。
A.a代表单缝,b代表双缝
B.a代表双缝,b代表单缝
C.二者相互平行放置
D.二者相互垂直放置
(2)将红色滤光片改为绿色滤光片,其他实验条件不变,在目镜中仍可看见清晰的条纹,则_________。
A.条纹为横条纹
B.条纹为竖条纹
C.与红光相比条纹间距变窄
D.与红光相比条纹间距变宽
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图中A、B位置时,游标尺的读数分别为x1、x2,则入射的单色光波长的计算表达式为λ=_________。
(4)图为上述实验装置示意图。
S为单缝,S1、S2为双缝,屏上O点处为一条亮条纹。
若实验时单缝偏离光轴,向下微微移动,则可以观察到O点处的干涉条纹________。
A.向上移动B.向下移动C.间距变大D.间距变小
【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
1.610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.
2.BD11.46.0×10-7
【解析】
【详解】
(1)[1]A.若在光屏上得到的图样如(a)图所示为干涉条纹,则光源和光屏间放置的是双缝挡板,不是单缝,A错误;
B.若光源
解析:
BD11.46.0×10-7
【解析】
【详解】
(1)[1]A.若在光屏上得到的图样如(a)图所示为干涉条纹,则光源和光屏间放置的是双缝挡板,不是单缝,A错误;
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,依据干涉条纹间距公式
可知,波长变短,图样的条纹宽度会变窄,B正确;
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,红光偏折最小,则红光最有可能照射到光屏上,C错误;
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,紫光偏折最大,则紫光最有可能照射不到光屏上,D正确。
故选BD。
(2)[2][3]由图丙所示可知,游标卡尺示数为:
11mm+4×0.1mm=11.4mm
条纹间距为:
m
由双缝干涉条纹公式有:
代入数据解得:
m
3.C2.05
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为获取单色线光源,光源后面要有滤光片、单缝、双缝,则①是滤光片,②是单缝,③是双缝,故AB错误,C正确。
故选C
(2)
解析:
C2.05
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为获取单色线光源,光源后面要有滤光片、单缝、双缝,则①是滤光片,②是单缝,③是双缝,故AB错误,C正确。
故选C
(2)[2]游标卡尺读数
(3)[3]相邻两亮条纹间距为
,由干涉条纹与波长间的关系可知
得
4.BC13.7802.310660
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.把③向左侧移动少许,由可知,条纹间距不变,故A错误;
B.把⑤向右侧移动少许,L变大,
解析:
BC13.7802.310660
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.把③向左侧移动少许,由
可知,条纹间距不变,故A错误;
B.把⑤向右侧移动少许,L变大,由
可知,条纹间距变大,故B正确;
C.将绿色滤光片改为红色滤光片,波长λ变大,由
可知,条纹间距变大,故C正确;
D.增大双缝之间的距离d,由
可知,条纹间距减小,故D错误。
故选BC;
(2)[2][3]由图2所示可知,螺旋测微器示数为
由图3所示可知,螺旋测微器示数为
条纹间距
(3)[4]由双缝干涉条纹间距公式
可知,波长
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.CDB6.4×10-7AD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]双缝干涉实验让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以让白炽灯光通过
解析:
CDB
6.4×10-7AD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3]双缝干涉实验让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以让白炽灯光通过滤光片,再经过单缝形成单色光,再通过双缝,正确的排列顺序应该是ACDBE
(2)[4]根据双缝干涉条纹的间距公式
可得计算波长的公式
(3)[5]10刻度的游标卡尺的最小分度为0.1mm,A图读出主尺的刻度为1.1cm,游标尺上的第一刻度与上面对齐,所以读数为:
0.1×1=0.1mm,总读数为:
1.1cm+0.1mm=11.1mm;B图读出主尺的刻度为1.5cm,游标尺上的第6刻度与上面对齐,所以读数为:
0.1×6=0.6mm,总读数为:
1.5cm+0.6mm=15.6mm;A与B之间的间隔是7个条纹,所以干涉条纹的宽度
根据
代入数据得
(4)[6]根据
可知,实验中发现条纹太密,可以通过增大双缝到屏的距离,增大波长,和减小双缝间距,故AD正确,BC错误。
故选AD。
7.双缝B10.294
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的④是双缝;
(2)[2].依据条纹间距公式知:
A.△x与单缝和双缝
解析:
双缝B10.294
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的④是双缝;
(2)[2].依据条纹间距公式
知:
A.△x与单缝和双缝间的距离无关,故增大③和④之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离,故A错误;
B.增大④和⑤之间的距离l,由上式知,可增大相邻两条亮纹之间的距离,故B正确;
C.绿光的波长比红光短,由上知,将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉条纹的间距减小,故C错误;
D.增大双缝之间的距离d,干涉条纹的间距减小,故D错误。
故选B。
(3)[3][4].图a的示数:
主尺刻度0.5mm,螺旋分尺刻度:
0.01mm×14.2=0.142mm,所以图a的示数为0.642mm(0.640-0.643);
图b主尺刻度:
10mm,螺旋分尺刻度:
0.01mm×29.4=0.294mm,所以图乙的示数为10.294mm(10.293-10.295);
根据题意可知,亮纹间距
根据
可得
8.ACBCA
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]AB.双缝的光来自于同一个单缝,因此单缝a距离光源更近,故A正确,B错误;
CD.双缝与单缝应该平行放置,才能观
解析:
ACBC
A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]AB.双缝的光来自于同一个单缝,因此单缝a距离光源更近,故A正确,B错误;
CD.双缝与单缝应该平行放置,才能观察到双缝干涉实验,故C正确,D错误。
故选AC。
(2)[2]AB.由于单缝保持竖直,条纹的方向与单缝平行,因此条纹竖直,故B正确,A错误;
CD.根据两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
由于绿光的波长比红光的短,因此干涉条纹间距比红光的窄,故C正确,D错误。
故选BC。
(3)[3]由图可知,两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
根据两个相邻的明纹间(或暗纹)间距为
可得波长表达式
(4)[4]若实验时单缝偏离光轴向下微微移动,则主光轴变的倾斜,则可以观察到O点处的干涉条纹向上移动,由
可知,条纹间距不变,选项A正确,BCD错误。
故选A。
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