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- 2021-05-13 发布
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专题57 双缝干涉测光的波长(测)
【满分:110分 时间:90分钟】
实验题(共10小题,每题11分)
1.某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图(a)所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片上出现一排等距的亮点。图(b)中的黑点代表亮点的中心位置。
(1)这个现象说明激光具有__________性。
(2)通过量出相邻光点的距离可以算出激光的波长.据资料介绍:如果双缝的缝间距离为d,双缝到感光片的距离为L,感光片上相邻两光点间的距离为,则光的波长。该同学测得L= 1.000m,缝间距d=0.220mm,用带10分度游标的卡尺测得感光片上第1到第4个光点的距离如图(b)所示,该距离是__________mm,实验中激光的波长λ=m.(保留2位有效数字)
(3)如果实验时将红色激光换成绿色激光,屏上相邻两点间的距离将_________。
【答案】(1)波动 (2)8.5 6.2×10-7 (3)减小
【名师点睛】考查光的干涉现象,关键是搞清试验的原理及实验的步骤等;同时掌握游标卡尺的读数,理解各色光的波长关系。
2.在利用双缝干涉测量光的波长实验中,转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数0.045mm,如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,如图乙所示,读出手轮的读数为mm。如果已经量得双缝的间距是0.30 mm,双缝和光屏之间的距离是900 mm,则待测光的波长是_____________m.(结果保留三位有效数字)
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【答案】14.535; 5.37×10-7
【名师点睛】解决本题的关键知道双缝干涉实验的原理及操作步骤,以及掌握螺旋测微器的读数方法:螺旋测微器的读数等于主尺读数加上游标读数,需估读;记住双缝干涉条纹的间距公式。
3.现有等光学元件,要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)本实验的步骤有:
①调节单缝与双缝的间距为5~10cm,并使单缝与双缝相互平行;
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;
③取下遮光筒右侧的元件,打开光源,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;
④用米尺测出双缝到屏的距离;用测量头(读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离;
⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长。
以上步骤合理的顺序是________。(只填步骤代号)
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图乙所示;然后同方向转动测量头,使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示。则图乙中手轮上的示数是________mm;图丙中手轮上的示数是________mm。
(3)已知双缝到屏的距离为0.500 m,使用的双缝间距为2.8×10-4
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m,由此可求得所测红光波长为λ=________m(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)③②(1)④⑤(2)1.1305.880(3)6.23×10-7
【名师点睛】此题考查了用双缝干涉测定光的波长实验;解题的关键是搞清实验的原理及实验步骤等;关键掌握条纹的间距公式,会对螺旋测微器正确读数。
4.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,某同学安装实验装置如图所示,调试好后能观察到清晰的干涉条纹
(1)根据实验装置可知,②.④分别是__________________。
(2)某次实验时,该同学调节划分板的位置,使分划板中心刻度线对齐某亮纹的中心,如图②所示,此时螺旋测微器的读数为_________
(3)转动手轮,使分划线向一侧移动到另一亮纹的中心位置,再次从螺旋测微器上读数,若实验测得4条亮纹中心间的距离为=0.960mm,已知双缝间距为d=1.5mm,双缝到屏的距离为L=1.00m,则对应的光波波长=_________
【答案】(1)滤光片双缝(2)1.181mm(3)
【解析】 (1)该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以光具座上放置的光学元件依次为光源.滤光片.单缝.双缝.遮光筒.光屏.注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上.
(2)螺旋测微器的固定刻度读数为1mm,可动刻度读数为0.01×18.0mm=0.180mm,所以最终读数为1.179~1.181mm.
(3)根据 得,
【名师点睛】
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解决本题的关键掌握光具座上放置的光学元件依次为光源.滤光片.单缝.双缝.遮光筒.光屏.注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上,螺旋测微器的读数方法,以及掌握双缝干涉条纹的间距公式。
5.双缝干涉测光的波长.实验装置如图1所示,已知单缝与双缝的距离L1=60mm,双缝与屏的距离L2=700mm,单缝宽d1=0.10mm,双缝间距d2=0.25mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,(如图2所示),记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度.
(1)板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图3所示,则对准第1条时读数x1=mm,对准第4条时读数x2=mm,相邻两条亮纹间的距离△x=mm.
(2)波长的公式λ=;求得的波长值是nm.
【答案】(1)2.190,7.868(2),676
(2)根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ,得:λ==.
代入数据得:λ==676nm.
故答案为:(1)2.190,7.868 (2),676.
【点评】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法,螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读.根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ.
6.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、
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N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。如图所示。
(1)M、N、P三个光学元件依次为______。
A.滤光片、单缝、双缝 B.单缝、滤光片、双缝
C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、双缝、单缝
(2)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数xA=11.1mm,xB=______mm,相邻两条纹间距Δx=_____mm;
【答案】)(1)A(2)15.6 0.75
【名师点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读,结合A、B的距离求出相邻条纹的间距.
7.利用双缝干涉测定光的波长实验中,已知单缝与双缝间的距离L1,双缝与屏的距离L2,双缝间距d。用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图甲所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数如图乙所示,图中A位置的游标卡尺读数为x1=__________cm,B位置的游标卡尺读数为x2=__________cm;单色光的波长为______________。(用上述字母表示。)
甲
A
B
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【答案】0.92 ,1.90 ,
【名师点睛】此题考查了双缝干涉实验以及游标卡尺的读数问题;解题的关键是掌握游标卡尺的读数规则,掌握条纹间距的表达式,并要明确公式中各个物理量的含义;游标卡尺及螺旋测微器的读数总是考试的重点,需熟练掌握读数方法.
8.利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏间的距离l=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出,则:
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(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=__________ mm,xB=________ mm,
(2)用波长的表达式计算出单色光的波长为λ=________;
(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】(1)11.1 15.6 (2) (3)变小
【解析】 (1)游标卡尺读数时:一要注意精确度,二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数;三要注意单位,无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm为单位读取.本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm,不是mm.由图可知,,
由得
从可知,波长越长的光,干涉条纹间距越大,根据频率、光速与波长的关系可知,频率越大的光,波长越短,所以干涉条纹间距越小。
【名师点睛】此题考查了双缝干涉实验以及游标卡尺的读数问题;解题的关键是掌握游标卡尺的读数规则,掌握条纹间距的表达式,并要明确公式中各个物理量的含义;游标卡尺及螺旋测微器的读数总是考试的重点,需熟练掌握读数方法.
9.某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图所示,激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮线.
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(1)这个现象说明激光具有性.
(2)某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图(1)所示,游标卡尺的示数如图(3)所示;第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时如图(2)所示,游标卡尺的读数如图(4)所示.已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为1 m,则图(3)中游标卡尺的示数为mm,图(4)中游标卡尺的示数为mm,所测光波的波长为m(波长值保留两位有效数字)。
【答案】(1)相干 (2) 11.4 16. 8 ,6.8×10-7m
【名师点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读,结合A、B的距离求出相邻条纹的间距.
10.用双缝干涉测光的波长。实验装置如下图a所示,已知单缝与双缝的距离L1=60mm,双缝与屏的距离L2=700mm,单缝宽d1=0.10mm,双缝间距d2=0.25mm。用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,(如下图b所示),记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度。
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如下图c所示,则对准第1条时读数x1=________mm,对准第4条时读数x2=________mm,相邻两条亮纹间的距离Δx=________mm。
(2)计算波长的公式λ=_________;求得的波长值是________nm(保留三位有效数字)。
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【答案】(1)2.190; 7.868; 1.893;②; 676;
【名师点睛】解决本题的关键掌握光具座上放置的光学元件依次为光源.滤光片.单缝.双缝.遮光筒.光屏.注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上,螺旋测微器的读数方法,以及掌握双缝干涉条纹的间距公式
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