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- 2021-05-26 发布
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(八十五) 用双缝干涉测光的波长 作业
1.研究双缝干涉现象时,如图1所示,调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹的中心A,游标卡尺示数如图2所示,其读数为________mm。如图3所示,使分划板的中心刻线对准另一条亮条纹中心B,读出游标卡尺的读数为27.6 mm。已知双缝与光屏间距为0.6 m,所用双缝相距0.2 mm,则所测单色光波长为________m(结果保留两位有效数字)。
解析:游标卡尺读数:1.9 cm+0.1 mm×5=19.5 mm;
条纹间距:Δx= mm=2.025 mm;
根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ,
解得λ== m≈6.8×10-7 m。
答案:19.5 6.8×10-7
2.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,所用装置如图所示。双缝间的距离d=3 mm。
(1)若测定红光的波长,应选用________色滤光片。
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.7 m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图甲所示,观察第5条亮条纹的位置如图乙所示,则可求出红光的波长λ=________m(结果保留一位有效数字)。
解析:(1)若测红光波长,则应选红色滤光片,因为红色滤光片只能透过红光。
(2)由题图甲、乙可知,第1、5条亮条纹间距Δs=0.575 mm,所以相邻两条亮条纹的间距为Δx== mm≈0.144 mm,根据Δx=λ,解得λ==
m≈6×10-7 m。
答案:(1)红 (2)6×10-7
3.在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1________(选填“>”“=”或“<”)Δx2。若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为________mm。
解析:由公式Δx=λ可知,Δx1>Δx2。相邻亮条纹之间的距离为Δx= mm=2.1 mm,双缝之间的距离d=,代入数据得d=0.300 mm。
答案:> 0.300
4.某同学在观察光的波动性实验中:
(1)将激光束照射在如图甲所示的单缝上,在光屏上采集到的光强分布图像如图乙所示,则该同学所做的实验是光的________(填“干涉”或“衍射”)实验;亮条纹的光强分布特点是________________。
(2)若把图甲中的单缝改为双缝,在光屏上观察到的现象将会是选项图中的________。
(3)在第(2)问中,若换用双缝间距更小的双缝,其他条件不变,则在光屏上观察到的条纹间距将________;若减小双缝到光屏的距离,其他条件不变,则在光屏上观察到的条纹间距将________。(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)
解析:(1)该同学做的是单缝衍射实验,光屏上亮条纹的光强分布特点是:中间强两边弱。
(2)光屏上将观察到双缝干涉条纹,是间距相等、明暗相间的平行条纹,故A正确。
(3)根据Δx=λ知,若d减小,则Δx增大,条纹间距变宽;若l减小,则Δx减小,条纹间距变窄。
答案:(1)衍射 中间强两边弱 (2)A (3)变宽 变窄
5.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图所示。
(1)某同学以线状白炽灯为光,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,正确的是________。
A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置
B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关
D.干涉条纹的间距与光的波长有关
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时,手轮上的示数如图甲所示,该读数为________mm。
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图乙所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
解析:(1)为了获得清晰的干涉条纹,灯丝与单缝和双缝必须平行放置,A正确;干涉条纹与双缝平行,B错误;由干涉条纹的间距Δx=λ可知,干涉条纹的间距与单缝宽度无关,与光的波长有关,C错误,D正确。
(2)手轮的读数为0.5 mm+20.0×0.01 mm=0.700 mm。
(3)条纹与分划板中心刻线不平行时,有Δx实=Δx测cos θ,θ为条纹与分划板中心刻线间的夹角,故Δx实<Δx测。
答案:(1)AD (2)0.700 (3)大于