《【南方新课堂】2016-2017学年高中物理 4.5 用双缝干涉实验测定光的波长课时训练 粤教版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【南方新课堂】2016-2017学年高中物理 4.5 用双缝干涉实验测定光的波长课时训练 粤教版选修3-4（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第五节第五节 用双缝干涉实验测定光的波长用双缝干涉实验测定光的波长课时训练 17 用双缝干涉实验测定光的波长 基础夯实 1.用包括红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验,所产生的干涉条纹中,离中 央亮纹最近的干涉条纹是( )A.紫色条纹B.绿色条纹 C.红色条纹D.都一样近 答案 A 解析据不同色光波长不同及 x=知,波长最小的紫光条纹间距最小,所以靠近中央亮纹的是紫色条纹。2.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相 邻条纹间距更大的干涉图样,可以( ) A.增大S1与S2的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫
2、光 答案 C 解析由 x=知,减小S1与S2的间距d或增大双缝屏到光屏的距离l时,条纹间距变大,选项 A、B 错误;将绿光换为红光,波长变大,条纹间距变大,选项 C 正确;将绿光换为紫光,波 长变小,条纹间距变小,选项 D 错误。 3.用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹,相邻两条绿条纹间的距离为 x。下列说法中正确的有( ) A.如果增大单缝到双缝间的距离,x将增大 B.如果增大双缝之间的距离,x将增大 C.如果增大双缝到光屏之间的距离,x将增大 D.如果减小双缝的每条缝的宽度,而不改变双缝间的距离,x将增大 答案 C 解析公式 x=中l表示双缝到屏的距离,d表示双缝之间的距
3、离。因此 x与单缝到双缝间的距离无关,与缝本身的宽度也无关。本题选 C。 4.一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹,除中央白色亮纹外,两侧还有彩 色条纹,其原因是( ) A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 B.各色光的速度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 C.各色光的强度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同 D.上述说法都不正确 答案 A 解析白光包含各颜色的光,它们的波长不同,在相同条件下做双缝干涉实验时,它们的干涉条纹间距不同,所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹。选项 A 正确。25.在杨氏双缝干涉实验中,用一束白光照射小孔,在其后的
4、双孔处,用红玻璃挡住一个孔,另 用绿玻璃挡住另一个孔,则在光屏上能看到的现象是( ) A.红色干涉条纹B.绿色干涉条纹 C.红绿相间的条纹D.没有干涉条纹 答案 D 解析光通过红、绿玻璃后得到的红光与绿光频率不同,不是相干光,故得不到相干条纹。6.(多选)分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,已知红紫,在屏上得 到相邻亮纹间的距离分别为 x1和 x2,则( )A.x1x2 C.若双缝间距d减小,而其他条件保持不变,则 x增大 D.若双缝间距d减小,而其他条件保持不变,则 x不变 答案 BC 解析该题考查条纹间距的表达式。由 x=,红紫,得 x1x2,B 项正确。当双缝间距d减小,其他
5、条件不变时,条纹间距 x应增大,故 C 项正确。 7.(多选)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, 要把它们放在下图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。本实验的步骤有: 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; 按合理顺序在光具座上放置各光学元件; 用刻度尺测量双缝到屏的距离; 用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。 关于上面操作步骤中应注意的问题正确的是( ) A.使各元件的中心位于遮光筒的轴线上 B.单缝和双缝间距大约为 510 cm C.单缝和双缝应互相垂直 D.单缝和双缝应互相平行 答
6、案 ABD 解析 C 项中如果单缝与双缝垂直,通过双缝的光的能量有限,在屏上很难看清干涉条纹。8.(多选)如图所示,用波长为的单色光做双缝干涉实验时,设两个狭缝S1、S2到屏上某 点P的路程差为,则( ) A.距O点最近的一条暗条纹必是= B.对屏上某点,=(n为正整数)时出现暗条纹 C.距O点越远的点越大,就越容易出现暗条纹 D.用各色光在同一条件下实验,波长越短的色光条纹间距越小 答案 AD3解析当路程差=n(n=0,1,2,3,)时出现亮条纹,路程差=(2n+1)(n=0,1,2,3,)时出现暗条纹,选项 A 正确,B、C 错误;由 x=可知,波长越短,干涉条纹之间的距离越小, 选项 D
7、 正确。 9.“用双缝干涉测量光的波长”是光学中的一个重要实验,通过本实验测出双缝到屏的距离 L、双缝间的距离d及相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距 x,就可以计算出光的波长, 其公式是= 。若某次实验中测得双缝到屏的距离为 600 mm,双缝间的距离为 0.20 mm,7 条亮条纹中心间的距离为 9 mm,则该光的波长为 nm。 答案 x 500 解析由 x=得=x由题中数据可知,x= mm=1.5 mm 故=x=1.5 mm=500 nm。 10.用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件: A.白炽灯B.单缝片C.光屏D.双缝 E.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上) (1
8、)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是 A、 (A 已写好)。 (2)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出 10 条红亮纹间的距离为a;改用 绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出 10 条绿亮纹间的距离为b,则一定有a (选填“” “=”或“ 解析光源、滤光片、单缝、双缝、光屏在光具座上可从左向右排,也可从右向左排,但任何两个元件之间的顺序不能颠倒,尤其是滤光片和单缝之间,好多初学者认为谁在前无所谓,其 实不然,二者顺序颠倒后会使实验现象大打折扣,要注意这一点。 本题第一项已填好,故答案是唯一的。即 A、E、B、D、C。 由 x=知,波长越长,条纹越宽,间距越大,或由干
9、涉条纹的特征均可得出a一定大于b。 11.某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐第 2 条 亮纹的中心时(如图甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示。第二次分划板中心刻度线对齐 第 6 条亮纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距d=0.5 mm,缝 到屏的距离L=1 m。则:(1)图乙中游标卡尺的示数为 cm。 (2)图丁中游标卡尺的示数为 cm。 (3)所测光波的波长为 m。(保留两位有效数字) 答案(1)1.250 (2)1.770 (3)6.510-7 解析(1)图乙中游标卡尺是 20 个等分刻度,精确度为 0.05 mm,读数为
10、 12 mm+0.05 mm10=12.50 mm=1.250 cm。 (2)图丁中游标卡尺也是 20 个等分刻度,读数为 17 mm+0.05 mm14=17.70 mm=1.770 cm。 (3)由 x=可得4=x m=6.510-7m。 12.某同学在做双缝干涉实验时,测得以缝间距d=3.010-3m,双缝到光屏间的距离为 1 m, 两次测量头手轮上的示数分别为 0.610-3 m 和 6.610-3 m,两次分划板中心刻线间有 5 条亮条纹,求该单色光的波长。 答案 4.510-6 m 解析依题意可知x=m=1.510-3 m, = m=4.510 -6 m。能力提升 13.(双选)利
11、用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:(导学号 51150164)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 其中正确的是 。 答案 ABD 解析干涉条纹间距 x=,将屏移近双缝,l变小,干涉条纹间距变窄,A 正确。红色光的波长较长,所以将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽,B 正确。条纹宽度与单 缝和双缝间的距离无关,这里的单缝相当于为双缝提供了一个线光源,C 不正确。换一个两 缝之间距离较大的双缝,
12、d变大,干涉条纹间距变窄,D 正确。去掉滤光片后,白光穿过双缝, 产生彩色干涉条纹,E 不正确。 14.某同学用如图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验,他用带有游标尺 的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离 x。转动测量头的手轮,使分划板的 中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条亮条纹确定为第 1 亮条纹)的中心,此时游标尺上的示 数情况如图丙所示;再转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第 6 亮条纹的中心,此时 游标尺上的示数情况如图丁所示,则图丙的示数x1= mm;图丁的示数x2= mm。 如果实验所用双缝之间的距离d=0.2 mm,双缝到屏的距离L=60 cm,根
13、据以上数据可得出光 的波长= m。(导学号 51150213) 答案 0.10 8.95 5.910-7 解析游标卡尺应先读主尺上的读数,再读游标尺上的读数。x1=0+20.05 mm,x2=8 mm+190.05 mm=8.95 mm。从第 1 亮条纹到第 6 亮条纹间有 5 个亮条纹间隔,每个亮条纹间5隔为x=1.77 mm 由公式 x=可得 =m=5.910-7m。 15.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:(导学号 5115016
14、5)(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 x= mm; (2)波长的表达式= (用 x、L、d表示),该单色光的波长= 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 (选填“变大” “不变” 或“变小”)。 答案(1)11.1 15.6 0.75 (2)x 6.010-7(3)变小 解析游标卡尺读数时: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要以 mm 为单位读取。本题 中还要注意主尺上的数字单位是 cm,不是 mm。从=x可知,波长越长的光,
15、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。16.用氦氖激光器进行双缝干涉实验,已知使用的双缝间距离d=0.1 mm,双缝到屏的距离 l=6.0 m,测得屏上干涉条纹中相邻亮纹的间距是 3.8 cm,氦氖激光器发出的红光的波长 是多少?假如把整个装置放入折射率是的水中,这时屏上的条纹间距是多少?(导学号51150166) 答案 6.310-7 m 2.8210-2 m 解析由条纹间距 x、双缝间距离d、双缝到屏的距离l及波长的关系,可测波长。同理,知道水的折射率,可知该光在水中的波长,然后由d、x、l、的关系,可求出条纹间 距。 由 x=,可以得出红光的波长。=x= m=6.310-7 m, 激光器发出的红光的波长是 6.310-7 m。 如果整个装置放入水中,激光器发出的红光在水中的波长设为,由光的特点可知:光在传 播过程中,介质发生变化,波长和波速发生改变,但频率不变。 由此可知 而=n 则= m=4.710-7 m 这时屏上条纹的间距是6x= m=2.8210-2 m。
