2018_2019学年高中物理第十三章光第4节实验用双缝干涉测量光的波长练习含解析新人教版选修3_4.docx

实验:用双缝干涉测量光的波长 ‎ (40分钟)‎ ‎1.下图是用双缝干涉仪测光的波长的实验装置示意图:‎ ‎(1)图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的②③④依次是　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　。 ‎ ‎(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离(　　)‎ 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 解析：(1)题图实验设备中②③④依次是滤光片、单缝、双缝。‎ ‎(2)由公式Δx=ldλ知,在λ一定的情况下,要使Δx增大,必须增大l或者减小d或者改用波长更长的单色光,所以选项B正确。‎ 答案：(1)见解析：　(2)B ‎2.某次实验中测得第一级亮条纹和第三级亮条纹相距4.0×10-2 m,若双缝间距为0.1 mm,双缝到屏的距离为l=4.0 m,则光波的波长为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.8.0×10-8 m B.5.0×10-7 m C.1.5×10-8 m D.1.6×10-8 m 解析：条纹间距Δx=an-1‎‎=‎‎4.0×1‎‎0‎‎-2‎‎2‎ m=2.0×10-2 m,由Δx=ldλ,可得λ=dΔxl=5.0×10-7 m。‎ 答案：B ‎3.(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。 ‎ ‎(2)已知双缝到光屏之间的距离l=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝之间的距离s=100 mm,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 -‎ ‎(3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改进办法有　　　　。 ‎ 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 解析：(1)由题图可知,②是滤光片,③是单缝,④是双缝。‎ ‎(2)由Δx=ldλ可得 λ=Δx·‎dl‎=‎d(x‎2‎-x‎1‎)‎‎7l ‎=‎5×1‎0‎‎-4‎×(15.7×1‎0‎‎-3‎-11.1×1‎0‎‎-3‎)‎‎7×0.5‎ m ‎=6.6×10-7 m。‎ ‎(3)由Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可改用波长较长的光(如红光)作为入射光,可减小双缝间距,可增大双缝到屏的距离,故选项A、D正确,选项B、C错误。‎ 答案：(1)滤光片　单缝　双缝　(2)6.6×10-7　(3)AD ‎4.频率为6×1014 Hz的激光从S1和S2投射到屏上,若屏上的点P到S1与到S2的路程差为3×10-6 m,那么点P处是亮条纹还是暗条纹?设O为到S1和S2的路程相等的点,则PO间有几条暗条纹、几条亮条纹?(不含O、P两点处)‎ 解析：单色光的波长λ=cf‎=‎‎3×1‎‎0‎‎8‎‎6×1‎‎0‎‎14‎ m=5×10-7 m,路程差为Δr=3×10-6 m,‎　Δr　‎λ‎2‎‎=‎‎3×1‎‎0‎‎-6‎‎5‎‎2‎‎×1‎‎0‎‎-7‎=12,即路程差是半波长的偶数倍,P点出现亮条纹,而O点处为中央亮条纹,所以,在PO间有5条亮条纹、6条暗条纹。‎ 答案：亮条纹　6条暗条纹、5条亮条纹 ‎5.导学号73884116某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图甲所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮点,图乙中的黑点代表亮点的中心位置。‎ ‎(1)通过测量相邻两点的距离可算出激光的波长,据资料介绍,如果双缝的缝间距离为a,双缝到感光片的距离为l,感光片上相邻两亮点间的距离为b,则激光的波长λ=　　　　。 ‎ 该同学测得l=1.000 0 m、缝间距a=0.220 mm,用带十分度游标的卡尺测感光片上的亮点的距离时,尺与亮点的中心位置如图乙所示。(图中黑点表示亮点的中心)图乙中第1到第4个光点的距离是　　　　 mm。 ‎ 实验中激光的波长λ=　　　　 m。(保留两位有效数字) ‎ ‎(2)如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两光点间的距离将　　　　。 ‎ - 3 -‎ 解析：(1)由Δx=ldλ可得λ=Δx·dl,将d=a,Δx=b代入可得λ=abl;题图乙中游标卡尺是10个等分刻度,精确度为0.1 mm,读数为8 mm+0.1×5 mm=8.5 mm;故b=‎8.5‎‎3‎ mm=2.83 mm,‎ 所以λ=abl‎=‎‎0.220×1‎0‎‎-3‎×2.83×1‎‎0‎‎-3‎‎1.000 0‎ m=6.2×10-7 m。‎ ‎(2)将红激光换成蓝激光后波长变短,由Δx=ldλ可知,屏上相邻两光点间的距离Δx将变小。‎ 答案：(1)abl　8.5　6.2×10-7　(2)变小 ‎6.导学号73884117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排列顺序应为C,　　　　,A。 ‎ ‎(2)本实验的步骤:‎ ‎①取下遮光筒左侧的元件,调节光源亮度,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用刻度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中还应注意　　　　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。 ‎ ‎(4)已知双缝间距d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ=　　　　,求得所测红光波长为　　　　mm。 ‎ 解析：(1)易知为E,D,B。‎ ‎(2)单缝和双缝的间距为5~10 cm,单缝和双缝应互相平行。‎ ‎(3)按螺旋测微器的读数方法知,题图乙示数应是13.870 mm。相邻亮条纹的间距Δx=x‎6-1‎=2.310 mm。‎ ‎(4)λ=dΔxl=6.6×10-4 mm。‎ 答案：(1)E,D,B　(2)单缝和双缝间距5~10 cm　使单缝与双缝相互平行　(3)13.870　2.310　(4)dlΔx　6.6×10-4‎ - 3 -‎