2020高中物理 第十三章 光 第4節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)練習(xí)（含解析）-4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE7-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1．(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置后，在光屏上卻觀察不到干涉圖樣,這可能是因?yàn)?)A．光源發(fā)出的光束太強(qiáng)B．單縫與雙縫不平行C．沒有安裝濾光片D．光束的中心軸線與遮光筒的軸線不一致，相差較大解析：安裝雙縫干涉儀器要做到：光束的中心軸線與遮光筒的軸線重合,光源與光屏正面相對(duì)，濾光片、單縫、雙縫要處在同一高度，中心位置在遮光筒軸線上，單縫與雙縫要相互平行，光源發(fā)出的光束不能太暗．綜上所述，B、D正確．答案：BD2．在“用雙縫干涉測(cè)量單色光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中(）A．光源與屏之間應(yīng)依次放置雙縫、濾光片、單縫B．光源與屏之間應(yīng)依次放置濾光片、雙縫、單縫C．實(shí)驗(yàn)中，若僅將綠色濾光片改為紅色濾光片，則屏上的干涉條紋間距將變寬D．實(shí)驗(yàn)中，若僅將綠色濾光片改為紅色濾光片,則屏上的干涉條紋間距將變窄解析:本實(shí)驗(yàn)先由濾光片得到單色光，再經(jīng)單縫形成線光源,最后經(jīng)過雙縫，得到頻率相同的光，進(jìn)行干涉，故光源與屏之間應(yīng)依次放置:濾光片、單縫、雙縫，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式Δx＝eq\f(l，d）λ知，增大雙縫到屏間的距離，或減小雙縫間距，或換波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照射，可以增大條紋的間距，從而便于測(cè)量，故C正確，D錯(cuò)誤．答案：C3．（1)如圖所示，在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中,光具座上放置的光學(xué)元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各裝置的名稱依次是下列選項(xiàng)中的()A．a(chǎn)單縫、b濾光片、c雙縫、d光屏B．a(chǎn)單縫、b雙縫、c濾光片、d光屏C．a(chǎn)濾光片、b單縫、c雙縫、d光屏D．a(chǎn)濾光片、b雙縫、c單縫、d光屏(2)對(duì)于某種單色光,為增加相鄰亮紋(或暗紋)之間的距離，可采用的方法是(任寫一種方法)________．解析:a、b、c、d各裝置的名稱分別為濾光片、單縫、雙縫、光屏,故C正確;由Δx＝eq\f(l,d）λ可知，要增加相鄰亮紋(或暗紋）之間的距離，可以增加雙縫到屏的距離,也可以減小雙縫間距．答案:（1)C(2)增加雙縫到屏的距離或減小雙縫間距4．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1________Δx2（選填“＞”“＜”或“＝”)．若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630nm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，測(cè)得第一條到第6條亮條紋中心間的距離為10。5mm，則雙縫之間的距離為________mm.解析:根據(jù)Δx＝eq\f（l，d）λ，因?yàn)榧t光的波長(zhǎng)比綠光的長(zhǎng)，所以紅光的干涉條紋間距Δx1比綠光的干涉條紋間距Δx2大；由題意得相鄰亮條紋的間距為Δx＝eq\f(a，5）＝eq\f（10。5，5）mm＝2。1×10－3m，再由Δx＝eq\f（l,d)λ可以解得d＝0。300mm.答案：＞0。3005．在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖所示．雙縫間的距離d＝3mm。（1)若測(cè)量紅光的波長(zhǎng)，應(yīng)選用________色的濾光片．實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)定的物理量有________和________．(2）若測(cè)得雙縫與光屏之間的距離為0。70m,通過測(cè)量頭（與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500mm)觀察第1條亮條紋的位置如圖甲所示，觀察第5條亮條紋的位置如圖乙所示．則可求出紅光的波長(zhǎng)λ＝________m。解析:(1)要測(cè)量紅光的波長(zhǎng)，應(yīng)用紅色濾光片．由Δx＝eq\f（l,d)λ可知要想測(cè)λ必須測(cè)定雙縫到光屏的距離l和條紋間距Δx。（2)由測(cè)量頭的數(shù)據(jù)可知a1＝0，a2＝0.640mm，所以Δx＝eq\f(a2－a1，n－1）＝eq\f（0.640,4)mm＝1.60×10－4m，λ＝eq\f（dΔx,l)＝eq\f（3×10－3×1。60×10－4,0.70)m≈6。86×10－7m.答案：見解析6．利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)，某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)（圖甲)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0。5mm，從雙縫到屏的距離為1m,則圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm，圖丁游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm.在實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為________m．在本實(shí)驗(yàn)中如果在雙縫上各有一個(gè)紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________（選填“能"或者“不能”)看到明暗相間的條紋．解析:根據(jù)游標(biāo)卡尺的原理,可讀出圖丙的示數(shù)為11。4mm；圖丁的示數(shù)是16。8mm.Δx＝eq\f(16。8－11。4,4)mm＝1。35mm.又Δx＝eq\f（l，d)λ，則λ＝eq\f(dΔx,l)＝6。75×10－7m。當(dāng)在雙縫上各有一個(gè)紅色和綠色濾光片時(shí)，不滿足干涉條件，故不能看到明暗相間的條紋．答案：11。416。86。75×10－7不能7．用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間距離d＝0.20mm,雙縫到毛玻璃屏間的距離為l＝75。0cm，如圖甲所示．實(shí)驗(yàn)時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)如圖乙所示的測(cè)量頭上的手輪，使與游標(biāo)卡尺相連的分劃線對(duì)準(zhǔn)如圖丙所示的第1條亮條紋,此時(shí)卡尺的主尺和游標(biāo)的位置如圖戊所示,則游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝________mm，然后再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使與游標(biāo)卡尺相連的分劃線向右邊移動(dòng)，直到對(duì)準(zhǔn)第5條亮條紋，如圖丁所示，此時(shí)卡尺的主尺和游標(biāo)的位置如圖己所示，則游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)x2＝________mm，由以上已知數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)，則該單色光的波長(zhǎng)是________mm。解析:由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則讀出x1＝0.3mm,x2＝9。6mm。Δx＝eq\f（x2－x1,n－1)＝eq\f(9。3，4）mmλ＝eq\f(Δx·d，l）＝eq\f(9.3×0。2，4×750）mm＝6。2×10－4mm.答案：0.39。66。2×10－48．1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì).1834年，洛埃德利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果（稱洛埃德鏡實(shí)驗(yàn))．（1）洛埃德鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡．試用平面鏡成像作圖法畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域．（2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長(zhǎng)為λ,在光屏上形成干涉條紋．寫出相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間距離Δx的表達(dá)式．解析：(1）根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)(對(duì)稱性），先作出S在鏡中的像，畫出邊緣光線，范圍如圖所示．此范圍即為