实验15 用双缝干涉测量光的波长押题专练高考物理一轮复习精品资料解析.docx
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实验15用双缝干涉测量光的波长押题专练高考物理一轮复习精品资料解析
2019年高考物理一轮复习精品
实验十五用双缝干涉测量光的波长
1.用图2-4-6所示的装置来观察光的双缝干涉现象时,以下推断正确的是( )
图2-4-6
A.狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总是相同的光源
B.若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹
C.像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时,该点处一定是亮条纹
D.双缝干涉中亮条纹之间的距离相等,暗条纹之间的距离不相等
2.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),这时( )
A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失
B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上无任何光亮
解析:
C.两缝透过的红光和绿光不是相干光源,不能发生干涉现象,没有干涉条纹,由于有光到光屏,所以仍有光亮.
3.分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx1和Δx2,则( )
A.Δx1<Δx2
B.Δx1>Δx2
C.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则Δx1增大
D.若双缝间距离d减小,而其他条件保持不变,则Δx1不变
解析:
选BC.由Δx=
λ可知
相同,λ越大Δx越大;l、λ不变,d减小,Δx增大.
4.如图2-4-7所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动则( )
图2-4-7
A.不再产生干涉条纹
B.仍可产生干涉条纹,且中央亮纹P的位置不变
C.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向上移
D.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向下移
解析:
选B.同一单缝S发出的光到两缝S1、S2形成频率相同的相干光源,叠加后仍形成干涉条纹,中央亮纹位置不变,因为该点到两缝距离差为零.
5.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图2-4-8所示.
图2-4-8
(1)以线状白炽灯为光源,对实验装置进行了调节并观察实验现象后,总结出以下几点:
A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关
D.干涉条纹间距与光的波长有关
以上几点中你认为正确的是________.
(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2-4-9所示,该读数为________mm.
图2-4-9 图2-4-10
(3)如果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2-4-10所示.则在这种情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.
解析:
(1)为使屏上的干涉条纹清晰,灯丝与单缝和双缝必须平行放置,所得到的干涉条纹与双缝平行;由Δx=
λ可知,条纹的疏密程度与双缝间距离、光的波长有关,所以A、C、D选项正确.
(2)固定刻度读数为0.5mm,可动刻度读数为20.2,所以测量结果为0.5mm+20.2×0.01mm=0.702mm.
(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离.
答案:
(1)ACD
(2)0.702 (3)大于
6.
(1)备有下列仪器:
A.白炽灯 B.双缝 C.单缝 D.滤光片 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:
______(填写字母代号).
(2)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2-4-11所示.则入射光的波长λ=________m(结果保留两位有效数字).
图2-4-11
(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.增大双缝到屏的距离
C.增大双缝到单缝的距离
D.增大双缝间距
7.如图为双缝干涉的实验示意图,若要使干涉条纹的间距变大可改用波长更____________(填长、短)的单色光,或是使双缝与光屏间的距离____________(填增大、减小)xk,w
解析:
依据双缝干涉条纹间距规律Δx=
λ,可知要使干涉条纹的间距变大,需要改用波长更长的单色光,增大双缝与屏之间的距离L.
答案:
长 增大
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1),并选用缝间距d=0.2mm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.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x1=1.16mm;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x2=________.
②利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=______mm;这种色光的波长λ=________nm.
9.在利用双缝干涉测光波波长时,首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上,并使单缝和双缝竖直并且互相平行,当屏上出现了干涉图样后,用测量头上的游标卡尺去测量,转动手轮,移动分划板使分划中心刻线与某条明纹中心对齐时(如图A所示)将此明纹记为1,然后再转动手轮,分划板中心刻线向右移动,依次经过2,3……等明纹,最终与明纹6中心对齐,分划板中心刻线与明纹1和明纹6对齐时游标卡尺示数分别如图中B、C所示(游标卡尺为10分度),则图B对应的读数为________m,图C对应的读数为________m.用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00cm,由双缝上标示获知双缝间距为0.2mm,则发生干涉的光波波长为________m.
在实验中,若经粗调后透过测量头上的目镜观察,看不到清晰的明暗相间的条纹,看到的是模糊不清的条纹,造成这种情况的最可能的原因是_______________________________.
答案:
1.94×10-2 2.84×10-2 6.00×10-7 单缝与双缝不平行
10.利用双缝干涉测定光的波长实验中,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)波长的表达式λ=________(用Δx、l、d表示),该单色光的波长λ=________m;
(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”).
解析:
(1)游标卡尺读数时:
一要注意精确度,二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数;三要注意单位,无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm为单位读取.本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm,不是mm.由图可知xA=11.1mm,xB=15.6mm,
Δx=
×(15.6-11.1)mm=0.75mm.
(2)由Δx=
λ得
λ=
Δx=
×0.75×10-3m
=6.0×10-7m.
(3)从λ=
Δx可知,波长越长的光,干涉条纹间距越大.根据频率、光速与波长的关系可知,频率越大的光,波长越短,所以干涉条纹间距越小.
答案:
(1)11.1 15.6 0.75
(2)
Δx 6.0×10-7
(3)变小
11.如图所示,在双缝干涉实验中,已知SS1=SS2,且S1、S2到光屏上P点的路程差Δs=1.5×10-6m.
(1)当S为λ=0.6μm的单色光源时,在P点处将形成________条纹.
(2)当S为λ=0.5μm的单色光源时,在P点处将形成________条纹.(均选填“明”或“暗”)
12.用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.25mm,双缝到毛玻璃屏间距离l的大小也由图中毫米刻度尺读出(如戊图所示),实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示),由以上测量数据可求得该单色光的波长.
图中双缝的位置l1=________mm,毛玻璃屏的位置l2=________mm,螺旋测微器的读数x1=________mm,螺旋测微器的读数x7=________mm.请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式________.
l=l2-l1,Δx=
,
所以λ=
.
答案:
100.0 938.0 0.300 14.700 λ=
13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5甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.
甲
图5
(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排列最佳顺序应为C、________、A.
(2)本实验的步骤有:
①取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意________和________.
(3)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乙所示.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,记下此时图丙中手轮上的示数为______mm,求得相邻亮条纹的间距Δx为______mm.
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,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________nm.
141)杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,即两列光的________相同.如图6所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在____(选填“A”“B”或“C”)点会出现暗条纹.
图6
(2)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7m,双缝间的距离d=1mm,双缝到屏的距离l=2m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距.
15某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离d的大小恰好是图中游标卡尺的读数,如图7丁所示;双缝到毛玻璃屏间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出,如图丙所示;实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示),然后转动手轮,把分划线向右移动,直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示),由以上测量数据求该单色光的波长.(结果保留两位有效数字)
图7
答案 8.0×10-7m
16801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质,1834年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).
(1)洛埃镜实验的基本装置如图8所示,S为单色光源,M为平面镜,试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直线发出的光在光屏上相交的区域.
图8
(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹,写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式.
答案 见解析
解析
(1)如图所示
(2)Δx=
λ,因为d=2a,故Δx=
λ.
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