(浙江專版)2019年高中物理 第十三章 光 課時跟蹤檢測(十四)實驗 用雙縫干涉測量光的波長(含解析)新人教版選修3-4

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1、實驗:用雙縫干涉測量光的波長一、選擇題1(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實驗時,按要求安裝好實驗裝置后,在光屏上卻觀察不到干涉圖樣,這可能是因為()A光源發(fā)出的光束太強(qiáng)B單縫與雙縫不平行C沒有安裝濾光片D光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,相差較大解析:選BD安裝雙縫干涉儀要做到:光束的中央軸線與遮光筒的軸線重合,光源與光屏正面相對,濾光片、單縫、雙縫要處在同一高度,中心位置在遮光筒軸線上,單縫與雙縫要相互平行,光源發(fā)出的光束不能太暗。綜上所述,應(yīng)選B、D。2用綠光做雙縫干涉實驗,在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋,相鄰兩條綠條紋間的距離為x。下列說法中正確的有()A如果增大單縫到雙縫間的距離,x將增大

2、B如果增大雙縫之間的距離,x將增大C如果增大雙縫到光屏之間的距離,x將增大D如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,x將增大解析:選C由公式x可知,當(dāng)兩縫間的距離增大時,條紋間距將減?。辉龃箅p縫到屏之間的距離,條紋間距將增大。而A、D兩個選項的變化不會引起條紋間距的變化。只有C正確。3在雙縫干涉實驗中,一鈉燈發(fā)出的波長為589 nm的光,在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩亮條紋中心間距為0.350 cm,則雙縫的間距為()A2.06107 mB2.06104 mC1.68104 m D1.68103 m解析:選C根據(jù)雙縫干涉圖樣的相鄰兩亮條紋間距公式x,可得:d m

3、1.68104 m,選項C正確,A、B、D錯誤。4.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗,在屏上觀察到圖(甲)所示的條紋,僅改變一個實驗條件后,觀察到的條紋如圖(乙)所示。他改變的實驗條件可能是()A減小光源到單縫的距離B減小雙縫之間的距離C減小雙縫到光屏之間的距離D換用頻率更高的單色光源解析:選B根據(jù)條紋間距公式x可知,若增大條紋間距,可以采取的措施有:換用波長更長、頻率更低的單色光源,減小雙縫間的距離d,增大雙縫到屏的距離l,故選項B正確。二、非選擇題5用雙縫干涉測光的波長,實驗中采用雙縫干涉儀,它包括以下元件:A白熾燈B單縫C光屏D雙縫E濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上)(1)把以上元件安裝

4、在光具座上時,正確的排列順序是:A_(A已寫好)。(2)正確調(diào)節(jié)后,在屏上觀察到紅光干涉條紋,用測微目鏡測出10條紅亮條紋間的距離為a;改用綠色濾光片,其他條件不變,用測微目鏡測出10條綠亮條紋間的距離為b,則一定有_大于_。解析:雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序為光源、濾光片、單縫、雙縫、屏,或把它們?nèi)康惯^來,因本題第一項已給填好,故答案是唯一的。由x知,波長越長,條紋越寬,間距越大,或由干涉條紋的特征均可得出a一定大于b。答案:(1)EBDC(2)ab6在觀察光的干涉現(xiàn)象的實驗中,將兩片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫;按如圖所示的方法,讓激光束通過自制的雙縫

5、。(1)保持縫到光屏的距離不變,換用不同間隙的雙縫,雙縫的間隙越小,屏上明暗相間的條紋間距_(選填“越大”或“越小”)。(2)保持雙縫的間隙不變,光屏到縫的距離越大,屏上明暗相間的條紋間距_(選填“越大”或“越小”)。(3)在雙縫間的距離和雙縫與屏的距離都不變的條件下,用不同顏色的光做實驗,發(fā)現(xiàn)用藍(lán)色光做實驗在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實驗時_(選填“大”或“小”)。已知紅藍(lán)解析:由條紋間距公式x(其中d為雙縫間距,l為雙縫到光屏的垂直距離,為光的波長)可知,d越小,、l越大,x越大,反之,x越小。答案:(1)越大(2)越大(3)小7在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中,裝置如圖所示,雙

6、縫間的距離d3 mm。(1)若測定紅光的波長,應(yīng)選用_色濾光片,實驗時需要測定的物理量有:_和_。(2)若測得雙縫與屏之間的距離為0.70 m,通過測量頭(與螺旋測器原理相同)觀察第1條亮條紋的位置如圖(a)所示,第5條亮條紋的位置如圖(b)所示,則可求出紅光的波長_m。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析:(1)若測紅光波長,則應(yīng)選紅色濾光片,因為紅色濾光片能透過紅光。(2)由測量頭讀數(shù)可得,相鄰兩亮條紋間距x mm0.16 mm,由x,代入數(shù)據(jù)解得7107 m。答案:(1)紅雙縫到屏的距離ln條亮(或暗)紋間距離a(2)71078在“用雙縫干涉測量單色光的波長”實驗中,某同學(xué)準(zhǔn)備的實驗儀器包括以下

7、元件:A白熾燈B單縫C毛玻璃屏D雙縫E遮光筒F紅色濾光片G凸透鏡(其中雙縫和光屏連在遮光筒上)(1)把以上元件安裝在光具座上時,正確的排列順序是:A_EC。(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋對齊,并將該亮條紋定為第1條亮條紋,此時10等分的測量頭標(biāo)尺位置如圖甲所示,其讀數(shù)為_mm,繼續(xù)轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線與第7條亮條紋中心對齊,此時測量頭標(biāo)尺位置如圖乙所示,其讀數(shù)為_mm。(3)若已知雙縫間距為0.2 mm,測得雙縫到屏的距離為70.00 cm,則所測紅光波長為_。解析:(1)該實驗中各元件的作用分別是:A.白熾燈光源;B.單縫產(chǎn)生相干光;C.毛玻璃屏呈現(xiàn)能觀察到的像;D.雙縫作為產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩個波源;E.遮光筒避免外界光線干擾,便于觀察;F.紅色濾光片將白熾燈的其他色光過濾掉,只剩下紅光;G.凸透鏡將光源的發(fā)散光束匯聚,產(chǎn)生增大光強(qiáng)的效果。所以正確的排列順序是AGFBDEC。(2)甲圖中測量頭標(biāo)尺上第8條線與主尺刻度對齊,讀數(shù)為19 mm0.1 mm819.8 mm;乙圖中測量頭標(biāo)尺上第3條線與主尺刻度對齊,讀數(shù)為30 mm0.1 mm330.3 mm。(3)在雙縫干涉現(xiàn)象中,相鄰兩條紋間距x,由(2)可知,相鄰兩條紋間距為x mm1.75 mm,所以x1.75 mm5107 m。答案:(1)GFBD(2)19.830.3(3)5107 m- 4 -

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