实验十五 用双缝干涉测量光的波长（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料

实验十五 用双缝干涉测量光的波长（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料

‎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‎0.5 mm，可动刻度读数为20.2，所以测量结果为‎0.5 mm＋20.2×‎0.01 mm＝‎0.702 mm.‎ ‎(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＝‎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＝‎0.2 mm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＝‎700 mm.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＝‎1.16 mm；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‎60.00 cm，由双缝上标示获知双缝间距为‎0.2 mm，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＝‎0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝‎0.5 m，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＝‎11.1 mm，xB＝‎15.6 mm，‎ Δx＝×(15.6－11.1) mm＝‎0.75 mm.‎ ‎(2)由Δx＝λ得 λ＝Δx＝×0.75×10－‎‎3 m ‎＝6.0×10－‎7 m.‎ ‎(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＝1.5×10－‎6 m.‎ ‎(1)当S为λ＝0.6 μm的单色光源时，在P点处将形成________条纹．‎ ‎(2)当S为λ＝0.5 μm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＝‎0.25 mm，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.‎ ‎ ‎ ‎ ‎