《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案1.docx
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《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案1.docx
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《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案1
《实验:
用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案
(1)
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.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实验装置,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的排列顺序应为C、__________、__________、__________、A;
(2)将激光束照在双缝上,在光屏上观察到的现象是图选项中的__________;
A.
B.
C.
D.
(3)保持双缝到光屏的距离不变,换用间隙更小的双缝,在光屏上观察到的条纹间距将___________;保持双缝间隙不变,减小双缝到光屏的距离,在光屏上观察到的条纹间距将___________;(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)
(4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图甲所示。
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,记下此时图乙中手轮上的示数______mm,求得相邻亮条纹的间距Δx为____mm;
(5)已知双缝间距d为
m,测得双缝到屏的距离L为0.700m,由计算式λ=__________,求得所测红光波长为__________mm。
2.利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝间距d=0.4mm,双缝到光屏间的距离l=0.5m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=______mm,xB=______mm,相邻两条纹间距Δx=______mm;
(2)该单色光的波长λ=_______m;
(3)若增大双缝的间距,其他条件保持不变,则得到的干涉条纹间距将_______(填“变大”“不变”或“变小”);若改用频率较高的单色光照射,其他条件保持不变,则得到的干涉条纹间距将______(填“变大”“不变”或“变小”)。
3.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图所示。
已知双缝间的距离为d,在离双缝L远的屏上,用测量头测量条纹间宽度。
(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图(甲)所示;然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时如图(乙)所示的手轮上的示数为________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为________mm;
(2)波长的表达式λ=________(用Δx、L、d表示);
(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”);
(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
4.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,用图甲装置测量红光的波长:
(1)图甲中标示的器材“A”应为_______;
(2)图乙中测量头的读数为____mm;
(3)下列操作正确的是____。
A.先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头
B.接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压
C.观察到条纹比较模糊,可以调节拨杆进行调整
D.测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合
(4)下列图示中条纹间距表示正确是____。
5.
(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.对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取__________________或__________________的方法.
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是________(选填数字代号).
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央,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条亮条纹的中央,手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.
(4)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是________m(取三位有效数字).
6.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,并选用缝间距d=0.4mm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=0.5m。
然后,接通电源使光源正常工作。
(1)由理论分析可知,波长为λ的单色光在双缝干涉实验中形成干涉条纹,其相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=_____(字母表达式);
(2)用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板处于B位置时游标卡尺读数如图中所给出,则分划板在图中B位置时游标卡尺读数为xB=_____mm;
(3)若已知分划板处于A位置时,刻度为11.1mm,该单色光的波长λ=_____m(结果保留2位有效数字);
(4)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.仅将单缝远离双缝移动少许
C.仅将单缝与双缝的位置互换
D.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
7.
(1)如图(a)是小金同学在实验室用红光做“用双缝干涉测量光的波长”实验的器材,观到如图(b)所示的干涉条纹,图中灰色部分表示暗条纹,于是他使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐,移动测量头进行测量,下列说法正确的是_______。
A.该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻线与亮条纹中心对齐
B.在实验过程中拿掉双缝,将观察不到明暗相间的干涉条纹
C.该干涉条纹虽然倾斜,但不影响波长测量的结果
D.若需得到竖直的条纹与分划板刻线平行只需要逆时针转动测量头即可
(2)小金进行必要的实验操作后,得到竖直的条纹与分划板刻线平行。
已知测量头是50分度的游标卡尺,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图(a)所示,图(a)中的数字是该同学给各亮纹的编号,此时图(b)中游标尺上的读数
=_______cm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示,此时图(d)中游标尺上的读数
=_______cm;利用上述测量结果,该同学经计算得该红光的波长
,已知双缝到屏的距离L=700mm,则该同学选用的双缝的缝间距d=___mm(此空计算结果保留两位有效数字
。
8.
(1)利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验,下列说法错误的是(________)
A.“探究速度随时间变化规律”的实验中,不需要平衡摩擦力
B.探究“功和速度变化关系”的实验中,只打出一条纸带不能进行探究
C.探究“加速度和力、质量的关系”实验中,物块的质量应远小于小车和砝码的总质量
D.利用该实验装置,只要平衡摩擦力,就可以用来“探究机械能守恒定律”实验
(2)在探究“加速度和力、质量的关系”实验中,打出了一条纸带,如图所示,已知打点计时器的频率为50Hz,则小车的加速度为______m/s2(结果保留两位有效数字)。
(3)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图丙所示。
①小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰,他通过左右调节拨杆,改变______(选填“滤镜”、“单缝”或“双缝”)的方向,成功观察到实验现象。
②小李同学已经测量出其中3个距离L1、L2、L3,分别为光源到单缝、单缝到双缝、双缝到毛玻璃的距离,又测出第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a,已知双缝间的距离d,则产生干涉条纹的光的波长为______(用题中所给字母表示)。
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一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.EDBA变宽变窄13.8702.310
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3].为获取两列单色相干
解析:
EDBA变宽变窄13.8702.310
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3].为获取两列单色相干光,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。
排序应为C、E、D、B、A。
(2)[4].将激光束照在双缝上,将出现双缝干涉现象,而双缝干涉图样是中间为亮条纹的明暗相间的等间距条纹,则A正确。
(3)[5][6].根据双缝干涉条纹间距公式
可知在其他条件不变,d减小时,条纹间距变宽;而在其他条件不变,L减小时,条纹间距变窄。
(4)[7][8].图乙的读数:
螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0×0.01mm,两者相加为13.870mm。
图甲的读数:
甲图中固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为32.0×0.01mm,两者相加的读数为2.320mm,由以上读数可知;
(5)[9][10].根据
知
代入数据得
2.115.60.75变小变小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A位置读数为
[2]B位置读数为
[3]相邻两条纹间距为
。
(2)[4]由
解析:
115.60.75
变小变小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A位置读数为
[2]B位置读数为
[3]相邻两条纹间距为
。
(2)[4]由
得
(3)[5]由
可知,其他条件保持不变时,双缝间距
变大,则条纹间距
变小。
[6]根据频率、光速与波长的关系可知,频率越大的光,波长
越小,所以其他条件保持不变时,改用频率较高的单色光照射,则条纹间距
变小。
3.8702.310变小A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].图甲读数2mm+0.01mm×32.0=2.320mm;
图乙读数13.5mm+0.
解析:
8702.310
变小A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].图甲读数2mm+0.01mm×32.0=2.320mm;
图乙读数13.5mm+0.01mm×37.0=13.870mm;
则条纹间距
(2)[3].根据
可得波长的表达式
(3)[4].若改用频率较高的单色光照射,则波长减小,由
可知,得到的干涉条纹间距将变小;
(4)[5].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。
4.红光滤色片(写滤光片也对)(10.34~10.40)mmABCC
【解析】
【详解】
(1)[1].图甲中标示的器材“A”应为红光滤色片;
(2)[2].图乙中测
解析:
红光滤色片(写滤光片也对)(10.34~10.40)mmABCC
【解析】
【详解】
(1)[1].图甲中标示的器材“A”应为红光滤色片;
(2)[2].图乙中测量头的读数为:
10mm+18×0.02mm=10.36mm;
(3)[3].A.根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知,安装器材的过程中,先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再安装单缝、双缝以及装上测量头,故A正确;
B.若要小灯泡正常发光,则接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压,故B正确;
C.观察到条纹比较模糊,可能是单缝与双缝不平行,可以调节拨杆进行调整,故C正确;
D.测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹的中心重合,故D错误.
(4)[4].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.
5.滤光片单缝双缝增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离②③1.6105.37×10-7
【解析】
【详解】
(1
解析:
滤光片单缝双缝增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离②③1.6105.37×10-7
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝.
[4][5]由Δx=
λ可知,要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取的办法有:
增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒);②减小双缝之间的距离.
(2[6])由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是②、③.
(3)[7]甲图固定刻度读数为0mm,可动刻度读数为0.01×4.5=0.045mm,所以最终读数x1=0.045mm,图乙中固定刻度读数为14.5mm,可动刻度读数为0.01×3.5mm=0.035mm,则x2=14.535mm.它们的差值是14.490mm,
中间跨越了10-1=9个亮条纹间距,所以相邻两亮条纹间距是
Δx=
mm=1.610mm.
(4)[8]根据
则光的波长:
λ=
=5.37×10-7m.
6.D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理,则有
(2)[2]图中B位置时游标卡尺读数为
(3)[3]条纹的间距
根据
得该单色光的波长
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理,则有
(2)[2]图中B位置时游标卡尺读数为
(3)[3]条纹的间距
根据
得该单色光的波长
(4)[4]A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间,
、
与d都不变,则
不变,条纹数目不变,A错误;
B.仅将单缝远离双缝移动少许,
、
与d都不变,则
不变,条纹数目不变,B错误;
C.仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,C错误;
D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,
减小,
与d都不变,则
减小,条纹数目将有所增加,D正确。
故选D。
7.BC0.1161.5020.20
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心重合,故A错误;
B.在实验过程中
解析:
BC0.1161.5020.20
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心重合,故A错误;
B.在实验过程中拿掉双缝,将出现明暗相间衍射条纹,将观察不到明暗相间的干涉条纹,故B正确;
C.该干涉条纹虽然倾斜,但测得的该波长值仍正确,故C正确;
D.若需得到竖直的条纹与分划板刻度线平行只需顺时针转动测量头即可,故D错误;
故选BC;
(2)[2]游标卡尺的主尺读数为1mm,游标读数为0.02×8mm=0.16mm,所以最终读数为1.16mm,即0.116cm;
[3]游标卡尺的主尺读数为15mm,游标读数为0.02×1mm=0.02mm,所以最终读数为15.02mm,即1.502cm;
[4]相邻亮条纹的间距为
根据
可得
代入数据可得
8.BD0.8单缝
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.此装置可以用来研究匀变速直线运动,但不需要平衡摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.探究“功和速度变化关系
解析:
BD0.8单缝
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A.此装置可以用来研究匀变速直线运动,但不需要平衡摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.探究“功和速度变化关系”的实验中,实验操作正确,打出一条纸带就能进行探究,故B错误,符合题意;
C.探究“加速度和力、质量的关系”实验中,物块的质量应远小于小车和砝码的总质量,才能保证小车受到的拉力等于物块的重力,故C正确,不符合题意;
D.虽然平衡了摩擦力,但摩擦力并没有消失,在物块运动的过程中有摩擦力做功,故系统机械能不守恒,所以不能用此装置验证系统机械能守恒。
故D错误,符合题意。
故选BD。
(2)[2]打点计时器的交变电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点计时点,故相邻两个计数点之间的时间间隔为
T=5×0.02s=0.1s
由逐差法求加速度
(3)[3]小李同学从放大镜中观察到条纹不够清晰,他通过左右调节拨杆,改变单缝的方向。
[4]第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心间的距离为a,则相邻两个亮条纹的间距
根据
得
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