2019-2020学年高中物理第13章光课时作业13光的干涉实验用双缝干涉测量光的波长含解析新人教版选修3-

2019-2020学年高中物理第13章光课时作业13光的干涉实验用双缝干涉测量光的波长含解析新人教版选修3-

课时作业(十三)‎ ‎1．对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是(　　)‎ A．不同的色光有可能发生干涉现象 B．不同的色光不可能发生干涉现象 C．光的强度不同有可能发生干涉现象 D．光的强度不同不可能发生干涉现象 解析　两列光波叠加是否发生干涉现象关键看两列光波是否是相干光，即是否满足频率相同、相位差恒定的条件，不同的色光频率不同，所以不可能发生干涉现象，故B项正确；光的强度不同，但仍有可能满足相干条件，也就是有可能发生干涉现象，故选项C正确．D项错误．‎ 答案　BC ‎2．(2012·上海)下图为红光或紫光通过双缝或单缝所呈现的图样，则(　　)‎ A．甲为紫光的干涉图样　　　 B．乙为紫光的干涉图样 C．丙为红光的干涉图样 D．丁为红光的干涉图样 解析　由双缝干涉的图样的特点及红光的波长大于紫光的波长知，B项正确．‎ 答案　B ‎3．某同学在做双缝干涉实验时，按图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于(　　)‎ A．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大 B．没有安装滤光片 C．单缝与双缝不平行 D．光源发出的光束太强 解析　‎ 6‎ 安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒的轴线上，单缝与双缝要互相平行才能使实验成功．当然还要使光源发出的光束不致太暗．据上述分析可知选项A、C正确．‎ 答案　AC ‎4．下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(　　)‎ A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹 D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生 解析　在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B项正确．光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C错误．两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误．‎ 答案　B ‎5．白光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若在两个缝上分别安装红色和绿色滤光片，则屏上将出现(　　)‎ A．黄色干涉条纹 B．红、绿相间的条纹 C．黑、白相间的条纹 D．无干涉条纹 解析　在两缝上分别安装红色和绿色滤光片后，到达屏上的两束光分别是红光和绿光，由于红光和绿光频率不同，不是相干光，不会出现干涉条纹，故正确答案为D项．‎ 答案　D ‎6．利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中正确的是(　　)‎ A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E．去掉滤光片后，干涉现象消失 解析　干涉条纹间距Δx＝λ，d为双缝间间距，L为屏到双缝间距，λ为光的波长，则L变小，干涉条纹间距变窄，A项正确．将滤光片由蓝色的换成红色的，则光的波长λ 6‎ 变大，干涉条纹间距变宽，B项正确．双缝间距离d变大，干涉条纹间距变窄，D项正确．去掉滤光片后，干涉现象没有消失，屏上出现的是彩色条纹．‎ 答案　ABD ‎7．(2014·全国)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为(　　)‎ A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m 解析　双缝干涉相邻条纹间距Δx＝λ，则d＝λ＝1.68×10－4 m，C项正确．‎ 答案　C ‎8．如图所示，用频率为ν的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝距离之差S2P－S1P应为(　　)‎ A. B. C. D. 解析　单色光的波长λ＝，又P点出现第3条暗条纹，‎ 即S2P－S1P＝3＝，B项正确．‎ 答案　B ‎9.‎ 6‎ 煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．如果屏的正中央O点变为暗纹，说明B中气体(　　)‎ A．一定含瓦斯 B．一定不含瓦斯 C．不一定含瓦斯 D．无法判断 解析　如果屏的正中央O变为暗纹，说明从两个子光源到屏的光程差发生变化，所以B中气体一定含瓦斯．A项正确．‎ 答案　A ‎10．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的绿光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是：①O点是红光的亮条纹；②红光的第一条亮条纹在P点的上方；③O点不是蓝光的亮条纹；④蓝光的第一条亮条纹在P点的上方．其中正确的是(　　)‎ A．只有①②正确 D．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确 解析　O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光，O点均为亮条纹，所以①正确，③错误；由Δx＝λ可知，红光的波长比绿光的大，条纹间距也比绿光大，因此，红光的第一条亮条纹在P点的上方；②正确；同理，蓝光的波长比绿光的小，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，④错误；综上所述，只有A项正确．‎ 答案　A ‎11．如图所示，在双缝干涉中，若用λ1＝5.0×10－7 m的光照射，屏上O为中央亮条纹，屏上A为第二级亮条纹所在处．若换用λ2＝4.0×10－7 m的光照射时，屏上O处为________条纹(填“亮”或“暗”)，A处为第________级________(填“亮”或“暗”)条纹．‎ 6‎ 解析　双缝到O点的路程差为零，换用λ2＝4.0×10－7 m的光照射时，屏上O处仍是亮条纹．Δx＝2λ1＝nλ2，解得n＝＝＝2.5，即路程差等于两个半波长，所以A处是第三级暗条纹．‎ 答案　亮　三　暗 ‎12．在“用双缝干涉测光的波长”实验中：实验装置采用双缝干涉仪，它由各部分光学元件在光具座上组成，现准备了下列仪器：A.光源，B.双缝片，C.单缝片，D.滤光片，E.毛玻璃(其中双缝片和光屏连在遮光筒上)．‎ ‎(1)把以上仪器安装在光具座上时，正确的排列顺序是________．‎ ‎(2)用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是下图中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃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)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．‎ 解析　(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座的正确顺序为：光源、滤光片、单缝、双缝、光屏，或把它们全部倒过来，因此，答案为ADCBE 6‎ ‎(2)根据条纹间距公式Δx＝λ可知，波长λ＝Δx，由丁图可直接读出 d＝0.25 mm＝0.000 25 m 双缝到屏的距离由丙图读出 l＝748.8 mm＝0.748 8m 由图乙、戊、己可知，两条相邻亮条纹间的距离 Δx＝ mm＝2.400 mm＝0.002 400 m 将以上数据代入，得 λ＝＝ m≈8.0×10－7 m 答案　(1)ADCBE　(2)8.0×10－7 m 6‎