2024-2025學(xué)年高中物理課時分層作業(yè)14實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長含解析新人教版選修3-4

PAGE4-課時分層作業(yè)(十四)(限時40分鐘)1．某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，在屏上視察到如圖甲所示的條紋，僅變更一個試驗(yàn)條件后，視察到的條紋如圖乙所示．他變更的試驗(yàn)條件可能是()A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．增大雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源E．換用頻率更低的單色光源BCE[依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ，其中l(wèi)是雙縫到光屏之間的距離，d是雙縫之間的距離，λ是波長，又λ＝eq\f(c,f)，B、C、E選項正確．]2．用單色光做雙縫干涉試驗(yàn)，在光屏上某點(diǎn)P，從中心O點(diǎn)起先計數(shù)，P點(diǎn)恰好為第三條亮紋，現(xiàn)改用波長較短的單色光照耀，其他的條件不變，那么不行能的是()A．P處仍為第三條亮紋B．P處可能是第四條亮紋C．P處可能是其次條亮紋D．若將光屏向雙縫移近一些，在P處可能看到其次條亮紋E．中心O點(diǎn)仍為亮紋ACD[波長短，雙縫到P點(diǎn)光程差不變，故A、C不行能；若將光屏向雙縫移近一些，條紋間距變小，故D不行能．]3．(1)備有下列儀器：A．白熾燈B．雙縫C．單縫D．濾光片E．白色光屏把以上儀器裝在光具座上時，正確的排列依次應(yīng)當(dāng)是：________(填寫字母代號)．(2)已知雙縫到光屏之間的距離L＝500mm，雙縫之間的距離d＝0.50mm，單縫到雙縫之間的距離s＝100mm，某同學(xué)在用測量頭測量時，調(diào)整手輪，在測量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對準(zhǔn)A亮條紋的中心，然后他接著轉(zhuǎn)動，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)B亮條紋的中心，前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖所示．則入射光的波長λ＝________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(3)試驗(yàn)中發(fā)覺條紋太密，難以測量，可以采納的改善方法有________．A．改用波長較長的光(如紅光)作為入射光B．增大雙縫到屏的距離C．增大雙縫到單縫的距離D．增大雙縫間距[解析]游標(biāo)卡尺讀數(shù)精確度為0.1mm，A位置主尺讀數(shù)為11mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為1，讀數(shù)為x1＝11mm＋1×0.1mm＝11.1mm，同理B位置讀數(shù)為x2＝15.6mm，則條紋間距Δx＝eq\f(x2－x1,7)≈0.64mm.利用λ＝eq\f(d,L)Δx＝6.4×10－7m．由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要增大條紋間距，可用波長更長的入射光或增大雙縫到屏的距離，故A、B正確．[答案](1)ADCBE(2)6.4×10－7(3)AB4．如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”試驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②__________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．對于某種單色光，為增大相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可實(shí)行____________或____________的方法．[解析]做該試驗(yàn)時用單色光，應(yīng)特殊留意，②是濾光片，其他依次是單縫、雙縫、遮光筒和毛玻璃屏．由條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，要增大相鄰條紋間距，應(yīng)當(dāng)增大雙縫屏到光屏的距離或者減小兩縫間距離．[答案]濾光片單縫雙縫增大雙縫到光屏的距離減小雙縫間距離5．(2024·全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長．試驗(yàn)時，接通電源使光源正常發(fā)光；調(diào)整光路，使得從目鏡中可以視察到干涉條紋．回答下列問題：(1)若想增加從目鏡中視察到的條紋個數(shù)，該同學(xué)可________；A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動D．運(yùn)用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ＝________；(3)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm.則所測單色光的波長為________nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．[解析](1)若想增加從目鏡中視察到的條紋個數(shù)，須要減小條紋間距，由公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，須要減小雙縫到屏的距離l或增大雙縫間的距離d，故B項正確，A、C、D項錯誤．(2)由題意可知，eq\f(Δx,n－1)＝eq\f(l,d)λ，則λ＝eq\f(d·Δx,n－1l).(3)將已知條件代入公式解得λ＝630nm.[答案](1)B(2)eq\f(d·Δx,n－1l)(3)6306．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖所示的光具座上組成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長．(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列依次應(yīng)為C、________、A.(2)本試驗(yàn)的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)整光源高度，使光束能干脆沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理依次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用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離．在操作步驟②時還應(yīng)留意單縫、雙縫應(yīng)________________________且________．(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示．然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，登記此時圖乙中手輪上的示數(shù)為________mm，求得相鄰亮紋的間距Δx＝________mm.(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算式λ＝________，求得所測紅光波長為________nm.[解析](1)由左至右依次放置白色光源C、濾光片E、單縫D、雙縫B、毛玻璃屏A.(2)單縫、雙縫應(yīng)相互平行并跟遮光筒軸線垂直．(3)甲的示數(shù)為2.320mm，乙的示數(shù)為13.870mm，則Δx＝eq\f(13.870－2.320,5)mm＝2.310mm(4)由Δx＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(