【名師一號(hào)】2021年新課標(biāo)版物理選修3-4雙基限時(shí)練16-實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)

雙基限時(shí)練(十六)試驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1．(多選題)某同學(xué)在做雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，按圖安裝好試驗(yàn)裝置，在光屏上卻觀看不到干涉圖樣，這可能是由于()A．光束的中心軸線與遮光筒的軸線不全都，相差較大B．沒(méi)有安裝濾光片C．單縫與雙縫不平行D．光源發(fā)出的光束太強(qiáng)解析安裝試驗(yàn)器件時(shí)要留意：光束的中心軸線與遮光筒的軸線要重合，光源與光屏正面相對(duì)，濾光片、單縫和雙縫要在同一高度，中心位置在遮光筒的軸線上，單縫與雙縫要相互平行才能使試驗(yàn)成功．當(dāng)然還要使光源發(fā)出的光束不致太暗．據(jù)上述分析可知選項(xiàng)A、C正確．答案AC2．(多選題)“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的試驗(yàn)中，為使光屏上單色光的條紋間距減小些，可接受的措施是()A．換用縫距大些的雙縫片B．換用縫距小些的雙縫片C．適當(dāng)調(diào)大雙縫與屏之間的距離D．適當(dāng)調(diào)小雙縫與屏之間的距離解析由公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，A、D選項(xiàng)正確．答案AD3．(多選題)在利用測(cè)量頭測(cè)量條紋寬度時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線最好()A．與亮條紋的邊緣對(duì)齊B．與暗條紋的邊緣對(duì)齊C．與亮條紋的中心位置對(duì)齊D．與暗條紋的中心位置對(duì)齊解析在利用測(cè)量頭測(cè)量條紋寬度時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線最好與亮條紋或暗條紋的中心位置對(duì)齊，因條紋的邊緣輪廓不清楚，假如對(duì)準(zhǔn)邊緣測(cè)量誤差較大．答案CD4．在雙縫干涉試驗(yàn)中，雙縫的作用是()A．遮住過(guò)于猛烈的光B．使白光變成單色光C．形成兩個(gè)振動(dòng)狀況相同的光源D．使光發(fā)生折射解析在雙縫干涉試驗(yàn)中雙縫的作用是獲得具有相干條件的兩列光．答案C5．用綠光做雙縫干涉試驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx.下列說(shuō)法中正確的有()A．假如增大單縫到雙縫間的距離，Δx將增大B．假如增大雙縫之間的距離，Δx將增大C．假如增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大D．假如減小雙縫的每條縫的寬度，而不轉(zhuǎn)變雙縫間的距離，Δx將增大解析公式Δx＝eq\f(l,d)λ中l(wèi)表示雙縫到屏的距離，d表示雙縫之間的距離．因此Δx與單縫到雙縫間的距離無(wú)關(guān)，與縫本身的寬度也無(wú)關(guān)．本題選C.答案C6．如圖所示為雙縫干涉試驗(yàn)中產(chǎn)生的條紋圖樣，甲圖為用光甲進(jìn)行試驗(yàn)的圖樣，a為中心亮條紋．乙為換用另一種單色光乙進(jìn)行試驗(yàn)的圖樣，a′為中心亮條紋，則以下說(shuō)法正確的是()A．乙圖的條紋較寬，光乙的波長(zhǎng)比光甲波長(zhǎng)長(zhǎng)B．乙圖的條紋較窄，光乙的波長(zhǎng)比光甲波長(zhǎng)長(zhǎng)C．乙圖的條紋較寬，光乙的波長(zhǎng)比光甲波長(zhǎng)短D．乙圖的條紋較窄，光乙的波長(zhǎng)比光甲波長(zhǎng)短解析由圖可知，乙圖的條紋寬度比甲圖條紋寬，依據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可知光乙的波長(zhǎng)較大，故A選項(xiàng)正確．答案A7．某次試驗(yàn)中，測(cè)得第一級(jí)明條紋和第三級(jí)明條紋相距4.0×10－2m，若雙縫間距為0.1mm，縫到屏的距離為L(zhǎng)＝4.0mA．8.0×10－8mB．5.0×10－C．1.5×10－8mD．1.6×10－解析由Δx＝eq\f(L,d)λ，λ＝eq\f(Δx·d,L)代入數(shù)據(jù)得λ＝5.0×10－7m答案B8．如圖所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的試驗(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(chēng)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光屏解析a、b、c、d各裝置的名稱(chēng)分別為濾光片、單縫、雙縫、光屏，故C正確．答案C9．某同學(xué)在做“雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)”試驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度線對(duì)齊第2條亮紋的中心時(shí)(如圖①中的A)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖②所示，其次次分劃板中心刻度線對(duì)齊第6條亮紋的中心時(shí)(如圖③中的B)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖④所示．已知雙縫間距d＝0.5mm，雙縫到屏的距離L＝1m．則：(1)圖②中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________cm.(2)圖④中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________cm.(3)所測(cè)光波的波長(zhǎng)為_(kāi)_________m(保留兩位有效數(shù)字)．解析(1)圖②中游標(biāo)卡尺是20個(gè)分度，精確度0.05mm，讀數(shù)為12mm＋0.05×10mm＝12.50mm＝1.250cm.(2)圖④中讀數(shù)為17mm＋0.05×15mm＝1.775cm.(3)由Δx＝eq\f(L,d)λ，可得λ＝Δx·eq\f(d,L)＝eq\f(1.775－1.250×10－2,5－1)×eq\f(0.5×10－3,1)＝6.562×10－7m＝6.6×10－7答案(1)1.250(2)1.775(3)6.6×10－710．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，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)．(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)元件的字母排列挨次應(yīng)為C、__________、A.(2)本試驗(yàn)的試驗(yàn)步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)整光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理挨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(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離．在操作步驟②時(shí)還應(yīng)留意____________和______________________________________________________________________________________________________.(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖①所示．然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，登記此時(shí)如圖②中手輪上的示數(shù)__________mm，求得相鄰亮紋的間距為Δx為_(kāi)_________mm.(4)已知雙縫間距d為2.0×10－4m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700m，由計(jì)算公式λ解析(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)椋汗庠?、濾光片、單縫、雙縫、屏，因此應(yīng)填：E、D、B.(2)單縫與雙縫的間距為5～10cm，使單縫與雙縫相互平行．(3)①圖的讀數(shù)為2.320mm，②圖的讀數(shù)為13.870mm，Δx＝eq\f(13.870－2.320,6－1)mm＝2.310mm.(4)由Δx＝eq\f(l,d)λ可得：λ＝eq\f(d,l)Δx可求出λ＝eq\f(2.0×10－4,0.700)×2.310×106nm＝6.6×102nm.答案(1)E、D、B(2)單縫與雙縫的間距為5～10cm使單縫與雙縫相互平行(3)13.8702.310(4)eq\f(d,l)Δx6.6×10211．用氦氖激光器進(jìn)行雙縫干涉試驗(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(cè)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(zhǎng)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？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(zhǎng)λ的關(guān)系，可測(cè)波長(zhǎng)．同理，知道水的折射率，可知該光在水中的波長(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)是6.3×10－7m假如整個(gè)裝置放入水中，激光器發(fā)出的紅光在水中的波長(zhǎng)設(shè)為λ′，由光的特點(diǎn)可知：光在傳播過(guò)程中，介質(zhì)發(fā)生變化，波長(zhǎng)和波速發(fā)生轉(zhuǎn)變，但頻率不變．由此可知eq