2020版高考物理一轮复习+实验16用双缝干涉测量光的波长同时练习使用游标型测量头夯基提能作业本 6页

实验16　用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用游标型测量头)‎ ‎1.(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,经调节后在目镜中观察到如图甲所示的单色光干涉条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示的条纹,则改变的实验条件可能是(　　)‎ A.减小光源到单缝的距离 B.增大双缝之间的距离 C.增大双缝到光屏之间的距离 D.将红色滤光片改为绿色滤光片 答案　BD　由图可知,甲图中条纹的间距比乙图大,根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=Ldλ知,乙图中可能是光的波长变短,也可能缝与屏间距减小,也可能双缝间距增大。由上公式,可知,条纹间距与光源到单缝的距离无关,故A错误;增大双缝之间的距离,可以减小条纹间距,故B正确;增大双缝到光屏之间的距离,可以增大两缝间的距离,故C错误;将红色滤光片改为绿色滤光片,波长变短,故条纹间距变小,故D正确。故选B、D。‎ ‎2.(多选)利用如图装置研究双缝干涉现象,下列说法正确的是(　　)‎ A.把双缝的间距规格从“0.2 mm”换成“0.25 mm”,干涉条纹间距变宽 B.将滤光片由红色换成蓝色,干涉条纹间距变宽 C.光源后的凸透镜主要起到会聚光线的作用 D.减小光源到单缝的距离,干涉条纹间距不变 答案　CD　根据Δx=ldλ可知,把双缝的间距规格从“0.2 mm”换成“0.25 mm”,干涉条纹间距变窄,选项A错误;蓝光的波长小于红光,则将滤光片由红色换成蓝色,干涉条纹间距变窄,选项B错误;减小光源到单缝的距离,干涉条纹间距不变,选项D正确;光源后的凸透镜主要起到会聚光线的作用,选项C正确;故选C、D。‎ ‎3.(多选)“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示,调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验,下列说法正确的是(　　)‎ A.光屏上的干涉条纹与双缝之间的连线垂直 B.若将光屏向右平移一小段距离,光屏上相邻两条明条纹中心的距离减小 C.若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条明条纹中心的距离减小 D.若将滤光片由绿色换成红色,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大 E.为了减小测量误差,测出n条明条纹间的距离a,求出相邻两条明条纹中心的距离Δx=‎an-1‎ 答案　ADE　与双缝之间的连线垂直的线上各点到双缝之间的距离差相等,所以光屏上的干涉条纹与双缝之间的连线垂直,故A正确;根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ,将光屏向右平移一小段距离,L增大,相邻明条纹中心的距离增大,故B错误;根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ,若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条明条纹中心的距离增大,故C错误;将滤光片由绿色换成红色,波长变大,光屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大,故D正确;测n条明条纹间的距离为a,则相邻两条明条纹中心的距离Δx=an-1‎,这样有利于减小测量误差,故E正确。‎ ‎4.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,取双缝间距d=0.5 mm,双缝到光屏间距离L=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉图像如图甲,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图乙,则图中A位置的游标卡尺读数为　　　　mm,单色光的波长为　　　　m(结果保留2位有效数字)。若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如丙图所示,通过装置中的“拨杆”的拨动　　　　(填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。 ‎ 答案　11.1　6.4×10-7　不能 解析　A位置游标卡尺的主尺读数为11 mm,游标尺读数为0.1×1 mm=0.1 mm,所以游标卡尺读数为11.1 mm。‎ B位置游标卡尺的主尺读数为15 mm,游标尺读数为0.1×6 mm=0.6 mm,所以游标卡尺读数为15.6 mm。‎ 相邻两亮条纹的间距Δx=xB‎-‎xA‎7‎=‎15.6-11.1‎‎7‎ mm≈0.64 mm。‎ 根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距公式Δx=Ldλ得,λ=dLΔx。‎ 代入数据得λ=‎0.5×1‎0‎‎-3‎×0.64×1‎‎0‎‎-3‎‎0.5‎ m=6.4×10-7 m。‎ 首先要明确各器件的作用,拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行,获得清晰的干涉图样,丙图已有清晰的干涉图样,所以不用调节;丙图所示出现的问题是分划板中心刻线与干涉条纹不平行,应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上,故调节“拨杆”不能把干涉条纹调成与分划板中心刻线在同一方向上。‎ ‎5.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,‎ ‎(1)(多选)下列操作正确的是　　　　。 ‎ A.先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B.接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C.观察到条纹比较模糊,可以调节拨杆进行调整 D.测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合 ‎(2)下列图示中条纹间距表示正确是　　　　。 ‎ 答案　(1)AC　(2)C　根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知,安装器材的过程中,先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上单缝和双缝及测量头,故A正确;接通电源前把输出电压调到小于或等于小灯泡额定的电压,故B错误;观察到条纹比较模糊,可能是单缝和双缝不平行,可以调节拨杆进行调整,故C正确;测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹的中心重合,故D错误。‎ ‎(2)干涉条纹的间距是一个明条纹与一个暗纹之间的宽度的和,为两个相邻的明(或暗)条纹中心之间的距离,故C图是正确的。‎ ‎6.如图所示是小刘同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。‎ ‎(1)在实验中应该在B处放　　　　。(选填“单缝”或“双缝”),再装上滤光片。 ‎ ‎(2)经过一系列的调试,得到了亮度较好,清晰的干涉图样,但在放大镜视野中出现如图(乙)所示的现象,应该如何调整?　。 ‎ ‎(3)一次实验测量完成后,小刘同学仪将红色滤光片改为绿色,则观察到干涉条纹的间距　　　　(填“变大”、“变小”或“不变”)。 ‎ 答案　(1)单缝　(2)调节测量头使分划板刻线与条纹平行　(3)变小 解析　(1)根据“用双缝干涉测量光的波长”实验的原理可知,灯光经过滤光片后,需要先经过单缝分光,然后再让光经过双缝,最后到达光屏。‎ ‎(2)应该调节测量头使分划板刻线与条纹平行。‎ ‎(3)将红色滤光片改为蓝色,即波长变短,根据公式:Δx=Ldλ可知,干涉条纹的间距将变小。‎ ‎7.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距d=0.20 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700 mm。然后,接通电源使光源正常工作。‎ 甲 乙 丙 ‎(1)已知测量头上主尺的最小刻度是1毫米,副尺(游标尺)上有20分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示,此示数为　　　　 mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐,测得A到B条纹间的距离为8.40 mm。利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=　　　　 m(保留2位有效数字)。 ‎ ‎(2)另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是　　　　。 ‎ A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B.仅将单缝远离双缝移动少许 C.仅将单缝与双缝的位置互换 D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片 答案　(1)0.25 mm　4.8×10-7　(2)D 解析　(1)题图中游标卡尺的主尺的读数为0 mm,游标尺的第5刻度与上边对齐,则读数为0 mm+0.05×5 mm=0.25 mm;A到B条纹间的距离为8.40 mm,由题图可以知道A到B条纹间的距离为5个条纹宽度,则Δx=‎8.40‎‎5‎ mm=1.68 mm;根据公式Δx=Ldλ得λ=d·ΔxL=‎0.20×1.68‎‎700‎ mm≈4.8×10-7 m ‎(2)对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可以知道各条纹的宽度减小,由公式Δx=Ldλ知,仅将滤光片移至单缝和双缝之间,λ、L与d都不变,则Δx不变,A错误;仅将单缝远离双缝移动少许,λ、L与d都不变,则Δx不变,B错误;仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,C错误;仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,λ减小,L与d都不变,则Δx减小,D正确。‎ ‎8.图甲是用“双缝干涉测量光的波长”实验设备实物图。‎ ‎(1)已知单缝与双缝间的距离L1=200 mm,双缝与屏的距离L2=800 mm,双缝间距d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的距离,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,让分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数　　　　 mm,转动测量头,使分划板中心刻线对准第4条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数,如图丙所示。则该光波的波长为　　　　 m(保留两位有效数字)。 ‎ ‎(2)若在调节过程中观察到图丁所示的干涉条纹,则出现这种现象的原因是　　　　。 ‎ A.单缝与双缝不平行 B.单缝与双缝的距离太近 C.设备安装时,没有调节光源的高度,使光线把整个光屏都照亮 答案　(1)2.192 　7.870　5.9×10-7　(2)C 解析　(1)手轮测量装置为螺旋测微器,第1条读数为2 mm+19.2×0.01 mm=2.192 mm,第4条读数为7.5 mm+37.0×0.01 mm=7.870 mm。根据Δx=a‎1‎‎-‎ann-1‎,λ=dl·Δx,解得λ≈5.9×10-7 m。‎ ‎(2)分析可知,出现题图丁中所示现象的原因是光路调节中,没有调节好光源得高度。‎