高中物理 第13章 第4節(jié)用雙縫干涉測量光的波長檢測試題 新人教版選修3-4

【成才之路】-學(xué)年高中物理第13章第4節(jié)用雙縫干涉測量光的波長檢測試題新人教版選修3-4基礎(chǔ)夯實(shí)1．做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，要增大屏上相鄰亮條紋之間的距離，可以采取的措施是()A．減小雙縫到屏的距離 B．增大光的頻率C．增大雙縫之間的距離 D．增大光的波長答案：D解析：由雙縫干涉中條紋寬度的表達(dá)式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，增大條紋寬度Δx，可以增大雙縫到屏的距離l、減小雙縫之間的距離d，或者增大光的波長λ，故A、C錯(cuò)，D對；增大光的頻率，則減小了光的波長，條紋寬度減小，故B錯(cuò)。2．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的綠光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是：①O點(diǎn)是紅光的亮條紋；②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方；③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋；④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。其中正確的是()A．只有①②正確 D．只有①④正確C．只有②③正確 D．只有③④正確答案：A解析：O點(diǎn)到兩縫的距離相等，故不論換用紅光還是藍(lán)光，O點(diǎn)均為亮條紋，所以①正確，③錯(cuò)誤；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，紅光的波長比綠光的大，條紋間距也比綠光大，因此，紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方；②正確；同理，藍(lán)光的波長比綠光的小，藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的下方，④錯(cuò)誤；綜上所述，只有A正確。3．(北京市昌平區(qū)～學(xué)年高二下學(xué)期期末)在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡。如圖所示。(1)M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為________。A．濾光片、單縫、雙縫B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片D．濾光片、雙縫、單縫(2)對于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取的方法有________。A．減小雙縫間距離B．增大雙縫間距離C．減小雙縫到屏的距離D．增大雙縫到屏的距離(3)如果測得雙縫與屏的距離為L，雙縫間距為d，相鄰兩條亮紋中心間的距離為Δx，寫出計(jì)算波長λ的表達(dá)式為________。答案：(1)A(2)AD(3)eq\f(d,L)·Δx解析：(1)三個(gè)光學(xué)元件依次應(yīng)為：濾光片、單縫、雙縫(2)由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，要增加相鄰亮紋(或暗紋)的距離，可以增加雙縫到屏的距離，也可以減小雙縫間距。(3)由Δx＝eq\f(L,d)λ得，λ＝eq\f(d,L)Δx4．某同學(xué)在做“雙縫干涉測定光的波長”實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度線對齊第2條亮紋的中心時(shí)(如圖甲中的A)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，第二次分劃板中心刻度線對齊第6條亮紋的中心時(shí)(如圖丙中的B)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示。已知雙縫間距d＝0.5mm，縫到屏的距離L＝1m。則：(1)圖乙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________cm。(2)圖丁中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________cm。(3)所測光波的波長為____m(保留兩位有效數(shù)字)。答案：(1)1.250(2)1.770(3)6.5×10－7解析：(1)圖乙中游標(biāo)卡尺是20個(gè)等分刻度，精確度為0.05mm，讀數(shù)為12mm＋0.05mm×10＝12.50mm＝1.250cm。(2)圖丁中游標(biāo)卡尺也是20個(gè)等分刻度，讀數(shù)為17mm＋0.05mm×14＝17.70mm＝1.770cm。(3)由Δx＝eq\f(L,d)λ可得λ＝Δx·eq\f(d,L)＝eq\f(1.770－1.250×10－2,6－2)×eq\f(0.5×10－3,1)m＝6.5×10－7m。5．如圖所示，A、B、C、D代表雙縫產(chǎn)生的四種干涉圖樣，回答下面問題：(1)如果A圖樣是紅光通過雙縫產(chǎn)生的，那么換用紫光得到的圖樣用________圖樣表示最合適。(2)如果將B圖樣的雙縫距離變小，那么得到的圖樣用________圖樣表示最合適。(3)如果將A圖樣的雙縫到屏的距離變小，那么得到的圖樣用________圖樣表示最合適。(4)如果將A圖樣的裝置從空氣移入水中，那么得到的干涉圖樣用________圖樣表示最合適。答案：(1)C(2)D(3)C(4)C解析：利用Δx＝eq\f(l,d)λ公式，光源由紅光換成紫光時(shí)，λ變小，相應(yīng)Δx也變小，(1)中應(yīng)選C；雙縫距離d減小時(shí)，Δx變大，(2)中應(yīng)選D；雙縫到屏的距離l變小，得到的圖樣的Δx變小，(3)中應(yīng)選C；將裝置從空氣移入水中時(shí)，波長λ減小，Δx也減小，(4)中應(yīng)選C。6．圖①是利用雙縫干涉測某單色光波長的實(shí)驗(yàn)裝置。測得雙縫屏到毛玻璃屏的距離為0.2m、雙縫的距離為0.4mm。圖②是通過該儀器的觀測裝置看到毛玻璃屏上的干涉圖樣，其中1、2、3、4、5…是明條紋的編號。圖③、圖④是利用該儀器測光的波長時(shí)觀察到的情景，圖③是測第1號明條紋的位置，此時(shí)觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為____________mm，圖④是測第4號明條紋的位置，此時(shí)觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為__________mm。根據(jù)上面測出的數(shù)據(jù)可知，被測光的波長為____________nm。答案：0.506～0.5091.507～1.509665～669解析：①螺旋測微器的讀數(shù)為：0．5mm＋0.01mm×0.8＝0.508mm②讀數(shù)為：1.5mm＋0.01mm×0.9＝1.509mm③兩相鄰明條紋之間的間距為：Δx＝eq\f(1.509－0.508,3)mm＝0.334mm由Δx＝eq\f(L,d)λ有λ＝eq\f(Δxd,L)＝eq\f(0.334×10－3×0.4×10－3,0.2)m＝0.667×10－6m＝667nm能力提升1．在觀察光的干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，將兩片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；按圖所示的方法，讓激光束通過自制的雙縫。(1)保持縫到光屏的距離不變，換用不同間隙的雙縫，雙縫的間隙越小，屏上明暗相間的條紋間距________(填“越大”或“越小”)；(2)保持雙縫的間隙不變，光屏到縫的距離越大，屏上明暗相間的條紋間距________(“越大”或“越小”)；(3)在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件下，用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用藍(lán)色光做實(shí)驗(yàn)在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)________(“大”或“小”)；(4)實(shí)驗(yàn)觀察到光屏上呈現(xiàn)明暗相間的條紋，試運(yùn)用波動(dòng)理論對明紋的形成予以解釋。答：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)越大(2)越大(3)小(4)同一色光透過雙縫的光形成相干光源，在光屏相遇，有的區(qū)域光振動(dòng)加強(qiáng)，有的區(qū)域光振動(dòng)減弱，光振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域呈現(xiàn)明紋。解析：(1)根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ知，d越小，Δx越大；(2)L越大，Δx越大；(3)紅色光的波長長，藍(lán)色光的波長短，根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ知，用藍(lán)色光照射條紋間距比紅色光??；(4)見答案。2．(淄博市～學(xué)年高二下學(xué)期檢測)用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，巳知雙縫間距離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)如圖乙所示的測量頭上的手輪，使與游標(biāo)卡尺相連的分劃線對準(zhǔn)如圖丙所示的第1條明條紋，此時(shí)卡尺的主尺和游標(biāo)尺的位置如圖戊所示，則游標(biāo)卡尺的讀數(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)，直到對準(zhǔn)第5條明條紋，如圖丁所示，此時(shí)卡尺的主尺和游標(biāo)尺的位置如圖己所示，則游標(biāo)卡尺的讀數(shù)x2＝________mm，由以上已知數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)，則該單色光的波長是________mm。答案：0.39.66.2×10－4解析：由游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則讀出x1＝0.3mm，x2＝9.6mmΔx＝eq\f(x2－x1,n－1)＝eq\f(9.3,4)mmλ＝eq\f(Δx·d,L)＝eq\f(9.3×0.20,4×750)mm＝6.2×10－4mm。3．在“用雙縫干涉測量光的波長”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)以線狀白熾燈為光源，對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了調(diào)節(jié)并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點(diǎn)：A．燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B．干涉條紋與雙縫垂直C．干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)D．干涉條紋間距與光的波長有關(guān)以上幾點(diǎn)中你認(rèn)為正確的是________。(2)當(dāng)測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條刻度線時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為________mm。(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示，則在這種情況下測量干涉條紋的間距Δx時(shí)，測量值________實(shí)際值。(填“大于”、“小于”或“等于”)答案：(1)ACD(2)0.702(3)大于解析：(1)為使屏上的干涉條紋清晰，燈絲與單縫和雙縫必須平行放置，所得到的干涉條紋與雙縫平行；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，條紋的疏密程度與雙縫間距離、光的波長有關(guān)，所以A、C、D選項(xiàng)正確。(2)固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為20.2，所以測量結(jié)果為0.5mm＋20.2×0.01mm＝0.702mm。(3)測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，由幾何知識可知測量頭的讀數(shù)大于條紋間的實(shí)際距離。4．用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，已知使用的雙縫間距離d＝0.1mm，雙縫到屏的距離l＝6.0m，測得屏上干涉條紋中相鄰亮紋的間距是3.8cm，氦氖激光器發(fā)出的紅光的波長λ是多少？假如把整個(gè)裝置放入折射率是eq\f(4,3)的水中，這時(shí)屏上的條紋間距是多少？答案：6.3×10－7m2.8×10－解析：由條紋間距Δx，雙縫間距離d，雙縫到屏的距離l及波長λ的關(guān)系，可測波長。同理，知道水的折射率，可知該光在水中的波長，然后由d、Δx、l、λ的關(guān)系，可求條紋間距。由Δx＝eq\f(l,d)·λ，可以得出，紅光的波長λλ＝eq\f(d,l)·Δx＝eq\f(0.1×10－3×3.8×10－2,6.0)m＝6.3×10－7m激光器發(fā)出的紅光的波長是6.3