2020版高中物理 第十三章 4 實(shí)驗(yàn) 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4

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1、4　實(shí)驗(yàn):用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) 1.(多選)在“觀察光的干涉現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,某小組同學(xué)用綠色的激光在光屏上得到了較為清晰的干涉圖樣,為了得到條紋間距更大的干涉圖樣,他們討論出下列幾種方案,其中可行的是(　AC　) A.只需將光源改為紅色的激光 B.只需把雙縫間距略微調(diào)大 C.只需把光屏到雙縫的距離調(diào)大 D.只需把光源到雙縫的距離調(diào)大 解析:在波的干涉中,干涉條紋的間距Δx=λ,由公式可得,條紋間距與波長(zhǎng)、雙縫到光屏之間的距離l成正比,與雙縫間的距離d成反比,故要增大條紋間距應(yīng)減小d,增大雙縫到光屏的距離l或增大光的波長(zhǎng),故A,C正確,B,D錯(cuò)誤. 2.某同學(xué)在做“用雙縫干

2、涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示. (1)粗略調(diào)試后,出現(xiàn)了干涉圖樣,但不夠清晰,以下調(diào)節(jié)做法正確的是　　　 　.? A.旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭 B.上下?lián)軇?dòng)金屬撥桿 C.左右撥動(dòng)金屬撥桿 D.前后撥動(dòng)金屬撥桿 (2)該同學(xué)通過測(cè)量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時(shí),發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對(duì)齊,如圖所示,若要使兩者對(duì)齊,該同學(xué)應(yīng)如何調(diào)節(jié)　　　　.? A.僅左右轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡 B.僅旋轉(zhuǎn)單縫 C.僅旋轉(zhuǎn)雙縫 D.僅旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭 (3)下列圖示中條紋間距表示正確的是　　　　.? 解析:(1)考查操作知識(shí),左右撥動(dòng)金屬撥桿,可使單縫與雙縫平行,增加光的透射,可得

3、到更加清晰的圖樣,選C. (2)旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭,可使刻度線與條紋平行,選D. (3)相鄰的明或暗條紋間距等于相鄰兩明或暗條紋中心間的距離,故選CD. 答案:(1)C　(2)D　(3)CD 3.某同學(xué)用如圖(甲)所示實(shí)驗(yàn)裝置做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn),相鄰兩條亮紋間的距離用帶有螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭測(cè)出,測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)為0.070 mm,然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊,如圖(乙)所示,此時(shí)手輪上的示數(shù)為　　　　 mm.已知雙縫間距離為d=0.400 mm,測(cè)得雙縫到毛玻璃屏的距離為L(zhǎng)=0.600

4、 m,求得相鄰亮紋間距離為Δx,寫出計(jì)算被測(cè)量波長(zhǎng)的表達(dá)式λ=　　　　,并算出其波長(zhǎng)λ=　　　　nm.? 解析:螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為4.5 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×44.5 mm=0.445 mm,所以最終讀數(shù)為4.945 mm. 根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx=λ得, λ=Δx,代入數(shù)據(jù)得,λ=650 nm. 答案:4.945　　650 4.在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上[如圖(甲)],并選用縫間距d=0.20 mm的雙縫屏.從儀器注明規(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. (

5、1)已知測(cè)量頭主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度.某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測(cè)量頭的目鏡看去,第一次映入眼簾的干涉條紋如圖(乙)(a)所示,圖(乙)(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號(hào),此時(shí)圖(乙)(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1=　　　　mm;接著再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,映入眼簾的干涉條紋如圖(丙)(a)所示,此時(shí)圖(丙)(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2=　　　　mm.? (2)利用上述測(cè)量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得兩個(gè)相鄰亮紋(或暗紋)間的距離Δx=　　　　mm;這種色光的波長(zhǎng)λ=　　　　nm.? 解析:(1)圖(乙)中主尺讀數(shù)為1 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為8×0.02 mm= 0.16 mm,所以讀數(shù)為1.16 mm,圖(

6、丙)中主尺讀數(shù)為15 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為1×0.02 mm=0.02 mm,所以讀數(shù)為15 mm+1×0.02 mm=15.02 mm. (2)由于圖中數(shù)字標(biāo)記的是暗條紋,首先應(yīng)根據(jù)暗條紋所標(biāo)數(shù)字給亮條紋也標(biāo)明條數(shù),若圖(乙)的(a)圖中的中央刻線所對(duì)亮條紋記為第1條,則圖(丙)的(a)圖中,中央刻線所對(duì)亮紋為n=7,則Δx== 2.31 mm,光的波長(zhǎng)λ==6.6×102 nm. 答案:(1)1.16　15.02 　(2)2.31 　6.6×102 5.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在圖(甲)所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用

7、以測(cè)量紅光的波長(zhǎng). (1)本實(shí)驗(yàn)的步驟有: ①調(diào)節(jié)單縫與雙縫的間距為5～10 cm,并使單縫與雙縫相互平行; ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上; ③取下遮光筒右側(cè)的元件,打開光源,調(diào)節(jié)光源高度,使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮; ④用米尺測(cè)出雙縫到屏的距離;用測(cè)量頭(讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離; ⑤將測(cè)得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長(zhǎng). 以上步驟合理的順序是　　　　　　.(只填步驟代號(hào))? (2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖(乙)所示;然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,

8、使分劃板的中心刻線與第5條亮紋中心對(duì)齊,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖(丙)所示.則圖(乙)中手輪上的示數(shù)是　　　　 mm;圖(丙)中手輪上的示數(shù)是　　　　 mm.? (3)已知雙縫到屏的距離為0.500 m,使用的雙縫間距為 2.8×10-4 m,由此可求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為λ=　　 　　 m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).? 解析:(2)螺旋測(cè)微器(乙)的固定刻度讀數(shù)為1 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×13.0 mm=0.130 mm,則最終讀數(shù)為1.130 mm.螺旋測(cè)微器(丙)的固定刻度讀數(shù)為5.5 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×38.0 mm=0.380 mm,則最終讀數(shù)為5.880 mm. (3)相鄰條紋的間距 Δx= mm=1.187 5 mm. 根據(jù)Δx=λ得, λ== m=6.65×10-7 m. 答案:(1)③②①④⑤　(2)1.130　5.880 (3)6.65×10-7 - 4 -