高考物理實驗：用雙縫干涉測量光的波長試題經(jīng)典

高考物理實驗：用雙縫干涉測量光的波長試題經(jīng)典一、實驗：用雙縫干涉測量光的波長實驗題1．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等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實驗裝置，用以測量紅光的波長。(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右表示各光學元件的字母的排列順序應為C、__________、__________、__________、A；(2)將激光束照在雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖選項中的__________；A．B．C．D．(3)保持雙縫到光屏的距離不變，換用間隙更小的雙縫，在光屏上觀察到的條紋間距將___________；保持雙縫間隙不變，減小雙縫到光屏的距離，在光屏上觀察到的條紋間距將___________；（均選填“變寬”“變窄”或“不變”）(4)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，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條亮條紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)______mm，求得相鄰亮條紋的間距Δx為____mm；(5)已知雙縫間距d為m，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__________mm。2．(1)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中，所用實驗裝置如圖甲所示．①轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮條紋，讀下手輪的讀數(shù)如圖甲所示．繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮條紋，讀下手輪的讀數(shù)如圖乙所示．則相鄰兩亮條紋的間距是________mm．②如果用上述裝置測量氦氖激光器發(fā)出激光的波長，則圖中除了白熾燈換成激光發(fā)射器以外，其他不必要的器材元件有________．(2)在測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學先在白紙上放好截面是正三角形的三棱鏡ABC，并確定AB和AC界面的位置．然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再從棱鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像．正確完成上述操作后，在紙上標出大頭針P3、P4的位置（圖中已標出）．為測量該種玻璃的折射率，兩位同學分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干輔助線，如圖2甲、乙所示．在圖2中能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖_______（選填“甲”或“乙”），所測玻璃折射率的表達式n=_________（用代表線段長度的字母ED、FG表示）．3．(1)如圖所示，在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的光學元件依次為①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏．對于某種單色光，為增加相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離，可采取__________________或__________________的方法．(2)如果將燈泡換成激光光源，該實驗照樣可以完成，這時可以去掉的部件是________(選填數(shù)字代號)．(3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮條紋的中央，手輪的讀數(shù)如圖甲所示．繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮條紋的中央，手輪的讀數(shù)如圖乙所示．則相鄰兩亮條紋的間距是________mm.(4)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm，則待測光的波長是________m(取三位有效數(shù)字)．4．用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件（其中雙縫和光屏連在遮光筒上）：A．白熾燈

B．單縫片

C．光屏

D．雙縫

E．濾光片（1）把以上元件安裝在光具座上時，正確的排列順序是：________；（2）在雙縫干涉實驗中，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△x1與綠光的干涉條紋間距△x2相比，△x1________△x2（填“＞”、“=”或“＜”）．若實驗中紅光的波長為630nm，雙縫與屏幕的距離為1.00m，測得第l條到第6條亮條紋中心問的距離為10.5mm，則雙縫之間的距離為________mm．5．小沈同學進行“用雙縫干涉測波長”的實驗，(1)其中部分器材如下：A．白熾燈B．凸透鏡C．單縫片D．濾光片E.測量頭F。雙縫片將以上器材安裝在光具座遮光筒上時，自光源起合理的順序是（填字母）：A、B、___________、___________、F、E(2)某次觀察時，透過測量頭觀察到了綠光的干涉條紋，但條紋的亮度很低，為了便于測量，下列方法能夠使條紋亮度增加的是___________A．增加光源的功率B．將毛玻璃換成透明玻璃C．換一個面積更大的凸透鏡D．調(diào)節(jié)測量頭的位置(3)下列圖示中條紋間距表示正確的是___________。A．B．C。D．(4)如圖所示是小沈同學改為參考課本上”用光傳感器做雙縫干涉的實驗”進行實驗，圖甲、乙分別對應的是第一、二次實驗得到的干涉圖線。比較甲、乙兩圖線可判斷，第一次實驗中的___________A．單縫與雙縫的縫距一定較大B．光強度較小C．光源離雙縫的距離較大D．雙縫離光傳感器的距離可能較小6．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等光學元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、E、D、B、A。(2)本實驗的實驗步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學元件，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時還應注意單縫與雙縫的間距為5~10cm和使單縫與雙縫相互平行。(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，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)_________mm，求得相鄰亮紋的間距為_________mm。(4)已知雙縫間距d為，測得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計算公式__________，求得所測紅光波長為_________mm(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。7．（1）用雙縫干涉測光的波長，實驗裝置如圖1所示，已知單縫與雙縫間的距離為L1，雙縫與屏的距離為L2，雙縫間距為d，用測量頭來測量亮紋中心的距離，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻線對準亮紋的中心（如圖2所示），記下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)．（a）分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如圖3所示，則對準第1條時的讀數(shù)x1=_________mm，對準第4條時的讀數(shù)x2=__________mm；（b）計算波長λ的表達式為λ=_______（用符號表示）（2）用插針法做“測定玻璃的折射率”的實驗時：①甲同學在紙上正確畫出矩形玻璃磚的兩個分界面ab和cd，因不慎碰動了玻璃磚，使它向ab方向平移了一點，如圖甲所示，以后的操作都正確無誤，但在畫光路圖時仍以ab和cd為分界面，則測得的折射率n的值將不受影響；②乙同學為了避免筆尖觸劃玻璃面，畫出的a’b’和c’d’都比實際的分界面向外側(cè)平移了一些，如圖所示，后來的操作都正確，但在畫光路圖時仍以a’b’和c’d’為分界面，則測得的折射率n的值將偏??；③丙同學的操作和所畫的光路圖都正確無誤，但所用玻璃磚的兩個折射界面并不平行，如圖丙所示，則測得的折射率n的值將偏大；上述說法中正確的是（_____）A．①和②B．①和③C．②和③D．③8．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上（如圖），單縫保持豎直方向，并選用縫間距為d的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知，毛玻璃屏與雙縫屏間的距離為L。接通電源使光源正常工作。（1）組裝儀器時，單縫和雙縫的空間關系應該為____________。A．a(chǎn)代表單縫，b代表雙縫B．a(chǎn)代表雙縫，b代表單縫C．二者相互平行放置D．二者相互垂直放置（2）將紅色濾光片改為綠色濾光片，其他實驗條件不變，在目鏡中仍可看見清晰的條紋，則_________。A．條紋為橫條紋B．條紋為豎條紋C．與紅光相比條紋間距變窄D．與紅光相比條紋間距變寬（3）若實驗中在像屏上得到的干涉圖樣如圖所示，毛玻璃屏上的分劃板刻線在圖中A、B位置時，游標尺的讀數(shù)分別為x1、x2，則入射的單色光波長的計算表達式為λ=_________。（4）圖為上述實驗裝置示意圖。S為單縫，S1、S2為雙縫，屏上O點處為一條亮條紋。若實驗時單縫偏離光軸，向下微微移動，則可以觀察到O點處的干涉條紋________。A．向上移動B．向下移動C．間距變大D．間距變小【參考答案】***試卷處理標記，請不要刪除一、實驗：用雙縫干涉測量光的波長實驗題1．EDBA變寬變窄13.8702.310【解析】【分析】【詳解】(1)[1][2][3]．為獲取兩列單色相干解析：EDBA變寬變窄13.8702.310【解析】【分析】【詳解】(1)[1][2][3]．為獲取兩列單色相干光，白色光源后面要有濾光片、單縫、雙縫。排序應為C、E、D、B、A。(2)[4]．將激光束照在雙縫上，將出現(xiàn)雙縫干涉現(xiàn)象，而雙縫干涉圖樣是中間為亮條紋的明暗相間的等間距條紋，則A正確。(3)[5][6]．根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式可知在其他條件不變，d減小時，條紋間距變寬；而在其他條件不變，L減小時，條紋間距變窄。(4)[7][8]．圖乙的讀數(shù)：螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為13.5mm，可動刻度讀數(shù)為37.0×0.01mm，兩者相加為13.870mm。圖甲的讀數(shù)：甲圖中固定刻度讀數(shù)為2mm，可動刻度讀數(shù)為32.0×0.01mm，兩者相加的讀數(shù)為2.320mm，由以上讀數(shù)可知；(5)[9][10]．根據(jù)知代入數(shù)據(jù)得2．610濾光片和單縫乙【解析】【分析】【詳解】(1)[1][2]．第1亮條紋對應的螺旋測微器讀數(shù)為0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm；第10亮條紋解析：610濾光片和單縫乙【解析】【分析】【詳解】(1)[1][2]．第1亮條紋對應的螺旋測微器讀數(shù)為0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm；第10亮條紋對應的螺旋測微器讀數(shù)為14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm，故相鄰亮條紋之間的距離為由于激光是單色的相干光源，所以不需要單縫和濾光片．(2)[3][4]．設入射角為α，折射角為β，根據(jù)折射定律得，根據(jù)幾何關系有：對于甲圖對于乙圖可知僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖乙，折射率.【點睛】知道雙縫干涉實驗的原理及操作步驟，以及掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法；幾何光學的實驗要理解實驗原理，正確作出光路圖，結(jié)合折射定律進行求解．3．濾光片單縫雙縫增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)減小雙縫之間的距離②③1.6105.37×10－7【解析】【詳解】(1解析：濾光片單縫雙縫增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)減小雙縫之間的距離②③1.6105.37×10－7【解析】【詳解】(1)[1][2][3]由實驗原理可知②③④分別是濾光片、單縫、雙縫．[4][5]由Δx＝λ可知，要增加相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離，可采取的辦法有：增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒)；②減小雙縫之間的距離．(2[6])由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③.(3)[7]甲圖固定刻度讀數(shù)為0mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×4.5=0.045mm，所以最終讀數(shù)x1=0.045mm，圖乙中固定刻度讀數(shù)為14.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×3.5mm=0.035mm，則x2=14.535mm．它們的差值是14.490mm，中間跨越了10－1＝9個亮條紋間距，所以相鄰兩亮條紋間距是Δx＝mm＝1.610mm.(4)[8]根據(jù),則光的波長：λ＝＝5.37×10－7m.4．AEBDC＞0.3【解析】【分析】（1）為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫，然后讓單色線光源通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣；（2）首先判斷紅光和綠光的波長關解析：AEBDC＞0.3【解析】【分析】（1）為獲取單色線光源，白色光源后面要有濾光片、單縫，然后讓單色線光源通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣；（2）首先判斷紅光和綠光的波長關系，結(jié)合公式，即可得知紅光的干涉條紋間距與綠光的干涉條紋間距之間的關系，對題干中的數(shù)據(jù)先進行單位換算，利用公式即可計算出雙縫間的距離．【詳解】（1）在光具座上從左向右，應該是光源、濾光片、單縫、雙縫、光屏，故自光源起合理的順序是：AEBDC．（2）紅光的波長大于綠光的波長，由公式，可知紅光的干涉條紋間距與綠光的干涉條紋間距相比，>，因=630nm=6.3×10-7m，x=10.5mm=1.05×10-2m由公式得：=0.3mm【點睛】對于該題，要熟練的掌握七種顏色的光之間的頻率關系和波長的關系，了解公式物理量的含義，會應用該公式進行相關的計算和定性的分析，解答問題時，要注意單位的換算．5．DCACCD【解析】【分析】【詳解】(1)[1]．根據(jù)“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中儀器的位置可知，從左向右依次為：白色光源、凸透鏡、濾光片、單解析：DCACCD【解析】【分析】【詳解】(1)[1]．根據(jù)“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中儀器的位置可知，從左向右依次為：白色光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、測量頭．將以上器材安裝在光具座遮光筒上時，自光源起合理的順序是：A、B、D、C、F、E；(2)[2]．為了便于測量，要使條紋亮度增加，即使得單位時間內(nèi)的光子數(shù)目增多；A．當增加光源的功率，導致單位時間內(nèi)的光子數(shù)目增多，故A正確；B．將毛玻璃換成透明玻璃，不會看到亮條紋，故B錯誤；C．將放大鏡A換一個面積更大的放大鏡，則光的強度的增強，導致亮度增加，故C正確；D．調(diào)節(jié)測量頭的位置，亮度不變，故D錯誤。故選AC。(3)[3]．干涉條紋的寬度是指一個明條紋與一個暗條紋的寬度的和，為兩個相鄰的明條紋（或暗條紋）的中心之間的距離，故圖C是正確的，圖ABD錯誤．故選C。(4)[4]．由圖可知，第一次得到的條紋間距較小，根據(jù)可知：A.單縫與雙縫的縫距對條紋間距無影響，選項A錯誤；B.光強度對條紋間距無影響，選項B錯誤；C.光源離雙縫的距離對條紋間距無影響，選項C錯誤；D.雙縫離光傳感器的距離l較小，則條紋間距較小，選項D正確；故選D。6．8702.310【解析】【分析】【詳解】(3)[1][2]螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為，可動刻度讀數(shù)為因此螺旋測微器的讀數(shù)為同理可得圖甲的讀數(shù)為，因此解析：8702.310【解析】【分析】【詳解】(3)[1][2]螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為，可動刻度讀數(shù)為因此螺旋測微器的讀數(shù)為同理可得圖甲的讀數(shù)為，因此(4)[3][4]根據(jù)可知代入數(shù)據(jù)解得7．1907.868A【解析】【分析】【詳解】（1）（a）[1]由圖3所示可知，對準第1條時讀數(shù)為：；[2]對準第4條時讀數(shù)為：；（b）[3]相鄰條紋間距解析：1907.868A【解析】【分析】【詳解】（1）（a）[1]由圖3所示可知，對準第1條時讀數(shù)為：；[2]對準第4條時讀數(shù)為：；（b）[3]