2021高考物理一轮复习实验二十用双缝干涉实验测量光的波长练习含解析鲁科版

-1-实验二十用双缝干涉实验测量光的波长1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图所示。(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点:A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的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纹的中心时,手轮上的示数如图甲所示,该读数为________mm。(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,如图乙所示。则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时,测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。【解析】(1)为了获得清晰的干涉条纹,A正确;由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行,B错误;干涉条纹的疏密与单缝宽度无关,与光的波长有关,C错误,D正确。(2)手轮的读数为0.5mm+20.0×0.01mm=0.700mm。(3)条纹与分划板不平行时,实验值Δx实=Δxcosθ,θ为条纹与分划板竖直刻线间的夹角,故Δx实Δx。答案:(1)A、D(2)0.700(3)大于2.“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,实验装置如图所示。-2-(1)令单缝宽度为h,双缝之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,当采取下列四组数据中的________时,可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹。A.h=10mmd=0.1mml=100cmB.h=1mmd=0.1mml=100cmC.h=1mmd=10mml=10cmD.h=10mmd=10mml=100cm(2)用某种单色光照射双缝得到如图所示的干涉条纹,则分划板在图中A、B位置时,游标卡尺读数分别为yA=__________mm,yB=________mm,相邻两条纹间距Δy=________mm。【解析】(1)根据公式Δy=λ可得h越小,d越小,l越大,干涉条纹越清晰,故选B。(2)A图中读数为yA=11mm+0.1×1mm=11.1mm,B图中的读数为yB=15mm+6×0.1mm=15.6mm,条纹间距为Δy=mm=0.75mm。答案:(1)B(2)11.115.60.753.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,光具座上放置的光学元件如图所示,(1)图中②③④光学元件分别是()A.滤光片、单缝、双缝B.单缝、双缝、滤光片C.双缝、滤光片、单缝D.单缝、滤光片、双缝(2)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是()A.将红色滤光片改为绿色滤光片B.增大双缝之间的距离C.减小④和⑥之间的距离-3-D.增大④和⑥之间的距离【解析】(1)选A。在该装置中,用双缝干涉测定光波的波长,由于灯泡发出的光是复色光,需要分离出某种单色光,因此,灯泡前面应该放置滤光片将某种单色光分出,分离出的单色光经过单缝变成单色光光源,然后再经过双缝变成振动步调完全一致的单色相干光,到达光屏上形成干涉条纹。按正确的放置位置,选项A正确。(2)选D。根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,影响条纹宽度的因素有双缝到光屏的距离l,双缝间距离d以及干涉光的波长λ,要增大亮纹间距需要增加双缝到光屏的距离l,选项C错误,选项D正确;若增大双缝之间的距离,亮纹间距会减小,选项B错误;若将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉光的波长变短,亮纹间距变小,选项A错误。答案:(1)A(2)D【加固训练】在观察光的双缝干涉现象的实验中:(1)将激光束照在图乙所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图甲中的__________。(2)换用间隙更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将__________;保持双缝间隙不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将__________。(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)【解析】(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,A图正确。(2)根据Δx=λ知,双缝间的距离d减小时,条纹间距变宽;当双缝到屏的距离l减小时,条纹间距变窄。答案:(1)A(2)变宽变窄-4-4.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(如图甲所示),并选用缝间距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。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,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图乙(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丙(a)所示,此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=________mm。(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。【解析】(1)此实验的测量头采用50分度的游标尺读数原理,精确度是0.02mm,主尺读数是15.0mm,游标读数是1×0.02mm,因此x2=15.0mm+0.02mm=15.02mm。(2)从各暗纹的编号可得n=7,由Δx===mm=2.31mmλ=Δx=m=6.6×10-7m=6.6×102nm。答案:(1)15.02(2)2.316.6×102-5-5.“用双缝干涉测定光波波长的实验”装置如图所示,光具座上从左到右依次为白光光源、滤光片、________、双缝、毛玻璃屏。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,相邻两条亮条纹(暗)条纹间距Δx=2.310×106nm,由计算公式λ=________,求得所测红光波长为________nm。【解析】根据实验原理可知,需要将点光源变成线光源,所以需要在滤光片后面放上单缝;根据干涉条纹与波长的关系式有:Δx=λ,解得λ=。代入数据解得所测红光的波长为:λ=Δx=6.6×10-7m=660nm。答案:单缝Δx660