（浙江選考）2020版高考物理一輪復習 實驗16 用雙縫干涉測量光的波長（同時練習使用游標型測量頭）夯基提能作業(yè)本

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1、實驗16　用雙縫干涉測量光的波長(同時練習使用游標型測量頭) 1.(多選)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,經調節(jié)后在目鏡中觀察到如圖甲所示的單色光干涉條紋,僅改變一個實驗條件后,觀察到的條紋如圖乙所示的條紋,則改變的實驗條件可能是(　　) A.減小光源到單縫的距離 B.增大雙縫之間的距離 C.增大雙縫到光屏之間的距離 D.將紅色濾光片改為綠色濾光片 答案　BD　由圖可知,甲圖中條紋的間距比乙圖大,根據雙縫干涉的條紋間距公式Δx=Ldλ知,乙圖中可能是光的波長變短,也可能縫與屏間距減小,也可能雙縫間距增大。由上公式,可知,條紋間距與光源到單縫的距離無關,故A錯誤;增大雙縫之間

2、的距離,可以減小條紋間距,故B正確;增大雙縫到光屏之間的距離,可以增大兩縫間的距離,故C錯誤;將紅色濾光片改為綠色濾光片,波長變短,故條紋間距變小,故D正確。故選B、D。 2.(多選)利用如圖裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象,下列說法正確的是(　　) A.把雙縫的間距規(guī)格從“0.2 mm”換成“0.25 mm”,干涉條紋間距變寬 B.將濾光片由紅色換成藍色,干涉條紋間距變寬 C.光源后的凸透鏡主要起到會聚光線的作用 D.減小光源到單縫的距離,干涉條紋間距不變 答案　CD　根據Δx=ldλ可知,把雙縫的間距規(guī)格從“0.2 mm”換成“0.25 mm”,干涉條紋間距變窄,選項A錯誤;藍光的波長

3、小于紅光,則將濾光片由紅色換成藍色,干涉條紋間距變窄,選項B錯誤;減小光源到單縫的距離,干涉條紋間距不變,選項D正確;光源后的凸透鏡主要起到會聚光線的作用,選項C正確;故選C、D。 3.(多選)“用雙縫干涉測光的波長”的實驗裝置如圖所示,調整實驗裝置使屏上可以接收到清晰的干涉條紋。關于該實驗,下列說法正確的是(　　) A.光屏上的干涉條紋與雙縫之間的連線垂直 B.若將光屏向右平移一小段距離,光屏上相鄰兩條明條紋中心的距離減小 C.若將雙縫間的距離d減小,光屏上相鄰兩條明條紋中心的距離減小 D.若將濾光片由綠色換成紅色,光屏上相鄰兩條暗條紋中心的距離增大 E.為了減小測量誤差,測

4、出n條明條紋間的距離a,求出相鄰兩條明條紋中心的距離Δx=an-1 答案　ADE　與雙縫之間的連線垂直的線上各點到雙縫之間的距離差相等,所以光屏上的干涉條紋與雙縫之間的連線垂直,故A正確;根據雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ldλ,將光屏向右平移一小段距離,L增大,相鄰明條紋中心的距離增大,故B錯誤;根據雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ldλ,若將雙縫間的距離d減小,光屏上相鄰兩條明條紋中心的距離增大,故C錯誤;將濾光片由綠色換成紅色,波長變大,光屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離增大,故D正確;測n條明條紋間的距離為a,則相鄰兩條明條紋中心的距離Δx=an-1,這樣有利于減小測量誤差,故E正確。 4.

5、在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中,取雙縫間距d=0.5 mm,雙縫到光屏間距離L=0.5 m,用某種單色光照射雙縫得到干涉圖像如圖甲,分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)如圖乙,則圖中A位置的游標卡尺讀數(shù)為　　　　mm,單色光的波長為　　　　m(結果保留2位有效數(shù)字)。若測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,如丙圖所示,通過裝置中的“撥桿”的撥動　　　　(填“能”或“不能”)把干涉條紋調成與分劃板中心刻線同一方向上。? 答案　11.1　6.4×10-7　不能 解析　A位置游標卡尺的主尺讀數(shù)為11 mm,游標尺讀數(shù)為0.1×1 mm=0.1 mm,所以游標卡尺讀數(shù)為

6、11.1 mm。 B位置游標卡尺的主尺讀數(shù)為15 mm,游標尺讀數(shù)為0.1×6 mm=0.6 mm,所以游標卡尺讀數(shù)為15.6 mm。 相鄰兩亮條紋的間距Δx=xB-xA7=15.6-11.17 mm≈0.64 mm。 根據雙縫干涉相鄰兩亮條紋的間距公式Δx=Ldλ得,λ=dLΔx。 代入數(shù)據得λ=0.5×10-3×0.64×10-30.5 m=6.4×10-7 m。 首先要明確各器件的作用,撥動撥桿的作用是為了使單縫和雙縫平行,獲得清晰的干涉圖樣,丙圖已有清晰的干涉圖樣,所以不用調節(jié);丙圖所示出現(xiàn)的問題是分劃板中心刻線與干涉條紋不平行,應調節(jié)測量頭使干涉條紋與分劃板中心刻線在同一方

7、向上,故調節(jié)“撥桿”不能把干涉條紋調成與分劃板中心刻線在同一方向上。 5.在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中, (1)(多選)下列操作正確的是　　　　。? A.先調節(jié)光源高度,觀察到光束沿遮光筒的軸線傳播后再裝上測量頭 B.接通電源前把輸出電壓調到小燈泡額定的電壓 C.觀察到條紋比較模糊,可以調節(jié)撥桿進行調整 D.測量某亮條紋位置時,目鏡分劃板中心刻度線與該亮紋邊緣重合 (2)下列圖示中條紋間距表示正確是　　　　。? 答案　(1)AC　(2)C　根據“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗操作步驟可知,安裝器材的過程中,先調節(jié)光源高度,觀察到光束沿遮光筒的軸線傳播后再裝上單縫和雙

8、縫及測量頭,故A正確;接通電源前把輸出電壓調到小于或等于小燈泡額定的電壓,故B錯誤;觀察到條紋比較模糊,可能是單縫和雙縫不平行,可以調節(jié)撥桿進行調整,故C正確;測量某亮條紋位置時,目鏡分劃板中心刻度線與該亮紋的中心重合,故D錯誤。 (2)干涉條紋的間距是一個明條紋與一個暗紋之間的寬度的和,為兩個相鄰的明(或暗)條紋中心之間的距離,故C圖是正確的。 6.如圖所示是小劉同學做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。 (1)在實驗中應該在B處放　　　　。(選填“單縫”或“雙縫”),再裝上濾光片。? (2)經過一系列的調試,得到了亮度較好,清晰的干涉圖樣,但在放大鏡視野中出現(xiàn)如圖(乙)所示的

9、現(xiàn)象,應該如何調整?　。? (3)一次實驗測量完成后,小劉同學儀將紅色濾光片改為綠色,則觀察到干涉條紋的間距　　　　(填“變大”、“變小”或“不變”)。? 答案　(1)單縫　(2)調節(jié)測量頭使分劃板刻線與條紋平行　(3)變小 解析　(1)根據“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的原理可知,燈光經過濾光片后,需要先經過單縫分光,然后再讓光經過雙縫,最后到達光屏。 (2)應該調節(jié)測量頭使分劃板刻線與條紋平行。 (3)將紅色濾光片改為藍色,即波長變短,根據公式:Δx=Ldλ可知,干涉條紋的間距將變小。 7.如圖甲所示,在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫

10、間距d=0.20 mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離L=700 mm。然后,接通電源使光源正常工作。 甲 乙 丙 (1)已知測量頭上主尺的最小刻度是1毫米,副尺(游標尺)上有20分度。某同學調整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對齊,如圖乙所示,此時測量頭上主尺和副尺的示數(shù)情況如圖丙所示,此示數(shù)為　　　　 mm;接著再轉動手輪,使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊,測得A到B條紋間的距離為8.40 mm。利用上述測量結果,經計算可得經濾光片射向雙縫的色光的波長λ=　　　　 m(保留2位有效數(shù)字)。? (2)另一同學按實驗裝置

11、安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對實驗裝置作了一下改動后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能實現(xiàn)這個效果的是　　　　。? A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間 B.僅將單縫遠離雙縫移動少許 C.僅將單縫與雙縫的位置互換 D.僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片 答案　(1)0.25 mm　4.8×10-7　(2)D 解析　(1)題圖中游標卡尺的主尺的讀數(shù)為0 mm,游標尺的第5刻度與上邊對齊,則讀數(shù)為0 mm+0.05×5 mm=0.25 mm;A到B條紋間的距離為8.40 mm,由題圖可以知道A到B條紋間的距離為5個條紋寬度,則Δx=8.405 m

12、m=1.68 mm;根據公式Δx=Ldλ得λ=d·ΔxL=0.20×1.68700 mm≈4.8×10-7 m (2)對實驗裝置作了一下改動后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加,可以知道各條紋的寬度減小,由公式Δx=Ldλ知,僅將濾光片移至單縫和雙縫之間,λ、L與d都不變,則Δx不變,A錯誤;僅將單縫遠離雙縫移動少許,λ、L與d都不變,則Δx不變,B錯誤;僅將單縫與雙縫的位置互換,將不能正常觀察雙縫干涉,C錯誤;僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片,λ減小,L與d都不變,則Δx減小,D正確。 8.圖甲是用“雙縫干涉測量光的波長”實驗設備實物圖。 (1)已知單縫與雙縫間的

13、距離L1=200 mm,雙縫與屏的距離L2=800 mm,雙縫間距d=0.25 mm。用測量頭來測量亮紋中心的距離,測量頭由分劃板、目鏡手輪等構成,轉動手輪,使分劃板左右移動,讓分劃板的中心刻線對準第1條亮紋的中心(如圖乙所示),記下此時手輪上的讀數(shù)　　　　 mm,轉動測量頭,使分劃板中心刻線對準第4條亮紋的中心,記下此時手輪上的讀數(shù),如圖丙所示。則該光波的波長為　　　　 m(保留兩位有效數(shù)字)。? (2)若在調節(jié)過程中觀察到圖丁所示的干涉條紋,則出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是　　　　。? A.單縫與雙縫不平行 B.單縫與雙縫的距離太近 C.設備安裝時,沒有調節(jié)光源的高度,使光線把整個光屏都照亮 答案　(1)2.192 　7.870　5.9×10-7　(2)C 解析　(1)手輪測量裝置為螺旋測微器,第1條讀數(shù)為2 mm+19.2×0.01 mm=2.192 mm,第4條讀數(shù)為7.5 mm+37.0×0.01 mm=7.870 mm。根據Δx=a1-ann-1,λ=dl·Δx,解得λ≈5.9×10-7 m。 (2)分析可知,出現(xiàn)題圖丁中所示現(xiàn)象的原因是光路調節(jié)中,沒有調節(jié)好光源得高度。 6