高考物理考点一遍过 考点70 实验:用双缝干涉测光的波长
展开高考物理一轮复习策略
首先,要学会听课:
1、有准备的去听,也就是说听课前要先预习,找出不懂的知识、发现问题,带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐,也更听得进去,容易掌握;
2、参与交流和互动,不要只是把自己摆在“听”的旁观者,而是“听”的参与者。
3、听要结合写和思考。
4、如果你因为种种原因,出现了那些似懂非懂、不懂的知识,课上或者课后一定要花时间去弄懂。
其次,要学会记忆:
1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类,做成思维导图或知识点卡片,会让你的大脑、思维条理清醒,方便记忆、温习、掌握。
2、合理用脑。
3、借助高效工具。学习思维导图,思维导图是一种将放射性思考具体化的方法,也是高效整理,促进理解和记忆的方法。最后,要学会总结:
一是要总结考试成绩,通过总结学会正确地看待分数。
1.摸透主干知识 2.能力驾驭高考 3.科技领跑生活
一、实验:用双缝干涉测光的波长
1.实验原理
如实验原理图甲所示,电灯发出的光,经过滤光片后变成单色光,再经过单缝S时发生衍射,这时单缝S相当于一个单色光源,衍射光波同时到达双缝S1和S2之后,S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源,相邻两条明(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ,双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关,其关系式为:,因此,只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。
两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。如实验原理图乙所示。
2.实验器材[来源:学科网]
双缝干涉仪,即:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头,另外还有学生电源、导线、刻度尺。
3.实验步骤
(1)观察双缝干涉图样
①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如实验原理图丁所示。
②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。
③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。
④安装双缝和单缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝平行,二者间距约5 cm~10 cm。
⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
(2)测定单色光的波长
①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数;将该条纹记为第n条亮纹,测出n个亮条纹间的距离a,则相邻两亮条纹间距。
③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的)。
④重复测量、计算,求出波长的平均值。
二、实验中的注意事项
1.数据处理
(1)条纹间距的计算:移动测量头的手轮,分划板中央刻线在第1条亮纹中央时读数为a1,在第n条亮纹中央时读数为an,则。
(2)根据条纹间距与波长的关系得,其中d为双缝间距,l为双缝到屏的距离。
(3)测量时需测量多组数据,求λ的平均值。
2.注意事项
(1)调节双缝干涉仪时,要注意调整光源的高度,使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。
(2)放置单缝和双缝时,缝要相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上。
(3)调节测量头时,应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动手轮,使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之差就表示这两条纹间的距离。
(4)不要直接测Δx,要测多个亮条纹的间距再计算得Δx,这样可以减小误差。
(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹,其中白色在中央,红色在最外层。
3.误差分析
(1)双缝到屏的距离l的测量存在误差。
(2)测条纹间距Δx带来的误差:
①干涉条纹没有调整到最清晰的程度。
②误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度。
③分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条纹中心。
④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确,此间距中的条纹数未数清。
现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序为C、 、A。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图2所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图3中手轮上的示数 mm。
(3)已知双缝间距d为2.0×10﹣4 m,测得双缝到屏的距离L为0.700 m,由计算式λ= ,求得所测红光波长为 nm。
【参考答案】(1)E D B (2)13.870 (3) 660
【详细解析】(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝,即E、D、B。
(2)螺旋测微器固定刻度读数为13.5 mm,可动刻度读数为37.0×0.01 mm,两者相加为13.870 mm。
图2的读数为:2.320 mm,所以。
(3)根据知,,代入数据得。
【名师点睛】此题是对双缝干涉试验的考查;解决本题的关键是知道实验的原理及实验的装置图,掌握条纹的间距公式,,以及会对螺旋测微器的正确读数。
1.(2018·浙江省名校协作体高三上学期9月联考)某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,实验装置如图1所示。
某同学经过粗略的调试后,出现了干涉图样,但不够清晰,以下调节做法正确的是______。
A.旋转测量头
上下拨动金属拨杆
C.左右拨动金属拨杆
前后拨动金属拨杆
该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图2所示,若要使两者对齐,该同学应如何调节_______。
A.仅左右转动透镜
仅旋转单缝
C.仅旋转双缝
仅旋转测量头
如图3所示中条纹间距表示正确是______。
(1)C (2)D (3)CE
【解析】使单缝与双缝相互平行,干涉条纹更加清晰明亮,则要增大条纹的宽度,根据公式可知,增大双缝到屏的距离L或减小双缝之间的距离都可以增大条纹的间距,所以需要左右移动拨杆。故C正确,ABD错误;
发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对齐,该同学应调节测量头,故ABC错误,D正确;
干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和,为两个相邻的明条纹或暗条纹的中心之间的距离,故图CE是正确的。
2.(2018·湖南省衡阳县第四中学高三上学期第一次月考)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图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)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母及排列顺序应为C,________,A。
(2)将激光束照在双缝上,在光屏上观察到的现象是选项图中的_____。
(3)保持双缝到光屏的距离不变,换用间隙更小的双缝,在光屏上观察到的条纹宽度将__________;保持双缝间隙不变,减小双缝到光屏的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将__________(均选填“变宽”、“变窄”或“不变”)。
(4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数________mm,求得相邻亮条纹的间距Δx为________mm。
(5)已知双缝间距d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式λ=________,求得所测红光波长为________mm。
【答案】(1)EDB (2)A (3)变宽 变窄 (4)13.870 2.310 (5)
【解析】(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。所以各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。
(2)将激光束照在如图所示的双缝上,将出现双缝干涉现象,而双缝干涉图象的中间是亮条纹,两侧是明暗相间的对称的干涉条纹,故A正确,BCD错误。故选A。
(3)根据双缝干涉条纹间距公式可知在其他条件不变,d减小时,条纹宽度变宽;而其他条件不变,减小,则条纹宽度变窄。
(4)图乙的读数:固定刻度读数为13.5 mm,可动刻度读数为37.0×0.01 mm,两者相加为13.870 mm;图甲的读数:固定刻度读数为2 mm,可动刻度读数为32.0×0.01 mm,两者相加的读数为:2.320 mm,所以相邻亮条纹的间距Δx为。[来源:学科网]
(5)根据,得:,代入数据得:。
【名师点睛】该题考查测量双方干涉条纹的宽度,解决本题的关键掌握条纹的间距公式,以及会对螺旋测微器正确读数。
1.在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589 nm的光,在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为
A.2.06×10-7 m B.2.06×10-4 m
C.1.68×10-4 m D.1.68×10-3 m
2.(2018·福建省福州市格致中学高二下期末考试)在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将
A.向上移动 B.向下移动
C.不动 D.可能向上移动,也可能向下移动
3.如图所示是双缝干涉实验,使用波长为600 nm的橙色光照射时,在光屏上的P0点和P0点上方的P1点恰好形成两列相邻的亮条纹;若用波长为400 nm的紫光重复上述实验,则P0点和P1点形成的明暗条纹情况是
A.P0点和P1点都是亮条纹
B.P0点是亮条纹,P1点是暗条纹
C.P0点是暗条纹,P1点是亮条纹
D.P0点和P1点都是暗条纹
4.(2018·福建省泉州五中高二物理单元测试)某学习小组为探究影响干涉条纹宽度的因素,在实验室用蓝光做了双缝干涉实验,在光屏上呈现出蓝、暗相间的平行条纹,设相邻两条蓝条纹间的距离为Δx。你认以下结论中正确的是
A.单缝到双缝间的距离越大,Δx就越大
B.双缝之间的距离越大,Δx就越大
C.双缝到光屏之间的距离越大,Δx就越大
D.双缝间的距离不变,双缝的每条缝的宽度越大,Δx增大
5.在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光,为了增大干涉条纹的间距,该同学可以采用的方法有
A.改用红光作为入射光
B.改用蓝光作为入射光
C.增大双缝到屏的距离
D.增大双缝之间的距离
6.(2018·北京市昌平区高三二模)为证明实物粒子也具有波动性,某实验小组用电子束做双缝干涉实验。实验时用50 kV电压加速电子束,然后垂直射到间距为1 mm的双缝上,在与双缝距离约为35 cm的光屏上得到了干涉条纹。该条纹与托马斯·杨用可见光做的双缝干涉实验所得到的图样基本相同,但条纹间距很小。这是对德布罗意物质波理论的又一次实验验证。根据德布罗意理论,实物粒子也具有波动性,其波长,其中h为普朗克常量,p为电子的动量。下列说法正确的是
A.只增大加速电子的电压,可以使干涉条纹间距变大
B.只减小加速电子的电压,可以使干涉条纹间距变大
C.只增大双缝间的距离,可以使干涉条纹间距变大
D.只减小双缝到光屏的距离,可以使干涉条纹间距变大
7.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以
A.减小S1与S2的间距
B.减小双缝屏到光屏的距离
C.将绿光换为红光
D.将绿光换为紫光
8.英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题,第一次在实验室观察到了光的干涉现象。图为实验装置简图,M为竖直线状光源,N和O均为有狭缝的遮光屏,P为像屏。现有四种刻有不同狭缝的遮光屏,实验时正确的选择是
A.N应选用遮光屏1
B.N应选用遮光屏3
C.O应选用遮光屏2
D.O应选用遮光屏4
9.如图所示,用单色光做双缝干涉实验,P为第二条亮条纹,改用频率较高的单色光再做实验(其他不变)时,则第二个亮条纹的位置
A.仍在P点
B.在P点上方
C.在P点下方
D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到亮条纹
10.在杨氏双缝实验中,若两缝之间的距离稍为加大,其他条件不变,则干涉条纹将
A.变密 B.变疏
C.不变 D.消失
11.(2018·浙江省选考物理考前特训)图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图,双缝S1和S2间距为0.80 mm,双缝到屏的距离为0.80 m,波长为500 nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上,在屏上形成干涉条纹,中心轴线OO′上方第一条亮纹中心位置在P1处,第三条亮纹中心位置在P2处,现有1号、2号虫子分别从S1和S2出发,以相同速度沿垂直屏方向飞行,1号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到P1,2号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到P2,假定两只虫子爬行速度均为10-3 m/s,下列说法正确的是
A.1号虫子运动路程比2号短
B.两只虫子运动的时间差为0.2秒
C.两只虫子运动的时间差为1.0秒
D.已知条件不够,两只虫子运动的时间差无法计算
12.在双缝干涉实验中,中间零级明条纹到双缝的距离相等,那么从第四级明条纹到双缝的距离差是
A.2λ B.2.5λ
C.3λ D.4λ
13.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上的P点的距离之差,若分别用频率为和的单色光垂直照射双缝,则P点出现明、暗条纹的情况是
A.用频率单色光照射时,出现明条纹
B.用频率的单色光照射时,出现暗条纹
C.用频率的单色光照射时,出现明条纹
D.用频率单色光照射时,出现暗条纹
14.(2018·北京市丰台区高三一模综合练习)单缝衍射实验中所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系,和双缝干涉实验中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系相同。利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数,线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量。下图是实验的示意图,挡光片A固定,挡光片B放置在待测金属棒上端,A、B间形成平直的狭缝,激光通过狭缝,在光屏上形成衍射图样,温度升高,金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化,衍射图样也随之发生变化。在激光波长已知的情况下,通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度,可算出狭缝宽度及变化,进而计算出金属的线膨胀系数。下列说法正确的是
A.使用激光波长越短,其他实验条件不变,中央亮条纹宽度越宽
B.相同实验条件下,金属的膨胀量越大,中央亮条纹宽度越窄
C.相同实验条件下,中央亮条纹宽度变化越大,说明金属膨胀量越大
D.狭缝到光屏距离越大,其他实验条件相同,测得金属的线膨胀系数越大
15.(2018·江西省赣州市南康中学高二下学期第二次月考)现有双缝A、白光光源B、单缝C和滤光片D等光学元件,要把它们放在如图1所示光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。将测量头的分划板中心刻线与某亮纹的中心对齐,记为A位置;然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与另一条亮纹中心对齐,记为B位置,如图2所示。则B位置的游标卡尺读数为_________mm。求得相邻亮纹的间距△x=________mm(此空结果保留2位有效数字)。
16.在利用双缝干涉测定光波波长的实验时,将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数如图乙所示,已知双缝间距为2.0×10-4 m,双缝到屏的距离为0.700 m。
(1)甲图所示读数为 mm,乙图所示读数为 mm;
(2)相邻亮纹的间距Δx为 mm;
(3)计算波长的公式λ= ,求得的波长值是 m。
17.(2018·福建省永春县第一中学高二月考)用双缝干涉测光的波长。实验装置如图(甲)所示,已知双缝与屏的距离L,双缝间距d。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亮纹的中心(如图(乙)所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
(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,手轮上的读数如图(丙)所示,则对准第1条时读数x1=______mm(允许误差)、对准第4条时读数x2=_______mm(允许误差)
(2)已知单缝与双缝的距离L1=60 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,单缝宽d1=0.10 mm,双缝间距d2为0.25 mm,写出计算波长λ的表达式,λ=_____________(用x1、 x2 、L1、 L2、d1、d2表示)。求得所测红光波长为_________nm。
(3)在屏上观察到了干涉条纹。如果将双缝的间距变大,则屏上的干涉条纹的间距将变________(选大或小)。
18.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(如图甲所示),游标卡尺的示数如图丙所示,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时(如图乙),游标卡尺的示数如图丁所示,已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为1 m,则图丙中游标卡尺的示数为____________mm。图丁中游标卡尺的示数为__________mm。实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是________________,所测光波的波长为________m。(保留两位有效数字)[来源:学科网ZXXK]
19.在做“用双缝干涉测量光的波长”实验中。(如图所示)
(1)小勇同学应该在A物体右侧首先放______(选填“单缝”或“双缝”)。
(2)经过一系列的调试,得到了亮度较好,但不够清晰的干涉图样,为了得到更加清晰的干涉图样,应该如何调整?______(选填“左右”或“上下”)拨动拨杆。
(3)他看到的干涉图样如图甲,他想把干涉图样及分划板调为竖直方向,你认为应该如何调整?答:________________。若他看到的干涉图样如图乙,你认为又应该如何调整?答:______________。
20.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甲所示,调试好后能观察到清晰的干涉条纹。
(1)根据实验装置知,②、③、④依次是 、 、 。
(2)某次实验时,该同学调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心,如图乙所示,此时螺旋测微器的读数为 mm。
(3)转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置,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∆x1=0.960 mm,已知双缝间距为d=1.5 mm,双缝到屏的距离为L=1.00 m,则对应的光波波长λ= mm。
21.(2018·河南省南阳市高二下学期期末考试)如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头上主尺的分度值是1毫米,副尺(游标尺)上有20小格。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻线与某条纹中心对齐,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_____________;接着再转动手轮,使分划板中心刻线与某条纹中心对齐时,测量头上的示数为。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______________(结果保留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。若他对实验装置做了一下改动后,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.仅将单缝向远离双缝方向移动少许
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
22.利用双缝干涉测光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏的距离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示,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=11.1 mm,xB=_______mm;相邻两条纹间距Δx=_________mm;
(2)波长的表达式λ=_________(用Δx、L、d表示),该单色光的波长λ=_________m;
(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”)。[来源:Zxxk.Com]
23.“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮等构成,已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d。
(1)如图乙所示,移动测量头上的手轮,使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心,记下此时手轮上螺旋测微器的读数x1。转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心,此时手轮上螺旋测微器的读数为x2,如图丙所示,则读数x2=_______mm;
(2)已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d。计算波长的公式λ=_________;(用题目中给出的字母表示)
(3)对于某种单色光,为增加相邻亮纹间的距离,可采取___________或_________的方法。
24.(2017·新课标全国Ⅱ卷)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是
A.改用红色激光
B.改用蓝色激光
C.减小双缝间距
D.将屏幕向远离双缝的位置移动
E.将光源向远离双缝的位置移动
25.(2016·上海卷)在双缝干涉实验中,屏上出现了明暗相间的条纹,则
A.中间条纹间距较两侧更宽
B.不同色光形成的条纹完全重合
C.双缝间距离越大条纹间距离也越大
D.遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹
26.(2016·江苏卷)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×10-7 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距离=2 m。求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距。
1.C【解析】根据双缝干涉实验中相邻两明纹中心间距公式有:Δx=,解得:d==×589×10-9 m=1.68×10-4 m,故选项C正确。
【名师点睛】当光程差是光波波长的整数倍时,出现亮条纹,光程差是半波长的奇数倍时,出现暗条纹。中央亮纹P点分别通过双缝到S的光程差为零,抓住该规律判断中央亮纹位置的移动。
3.B【解析】无论光的波长多大,P0点总是亮条纹,对600 nm的橙光,P1点与P0点为相邻的亮条纹,则S2P1-S1P1=λ1=600 nm,该距离之差是400 nm紫光半波长的奇数倍,因此用λ2=400 nm的紫光做实验,P1处出现暗条纹,选项B正确。
4.C【解析】双缝干涉的条纹间距△x=λ,其中L是指屏和双缝之间的距离,d两缝之间距离,λ是指入射光的波长,则△x与单缝到双缝间的距离无关,故A错误。如果增大双缝之间的距离,使d增大,故△x变小,故B错误。如果增大双缝到光屏之间的距离,L增大,△x将增大,故C正确。△x与缝本身的宽度也无关,故D错误。故选C。
【名师点睛】此题关键理解双缝干涉的条纹间距表达式△x=λ的物理意义,其中L是指屏和双缝之间的距离,d两缝之间距离,λ是指入射光的波长。学科~网
5.AC【解析】根据公式可得,增大波长,红光的波长比黄光的大,蓝光的波长小于黄光的波长,故A正确,B错误;增大双缝到屏的距离,减小双缝之间的距离,故C正确,D错误。
6.B【解析】增大加速电子的电压,则电子的速度变大,动量变大,根据德布罗意波长公式知,波长变小,根据△x=λ知,条纹间距变小;同理,只减小加速电子的电压,可以使干涉条纹间距变大,故A错误,B正确。根据△x=λ知,加大双缝间的距离d,则条纹间距减小;只减小双缝到光屏的距离L,可以使干涉条纹间距减小,故CD错误。故选B。
7.AC【解析】在波的干涉中,干涉条纹的间距,由公式可得,条纹间距与波长、屏之间的距离成正比,与双缝间的距离d成反比,故要增大间距,应减小d,或增大双缝屏到光屏的距离,或增大光的波长,故AC正确,BD错误。
【名师点睛】本题考查光波的干涉条纹的间距公式,应牢记条纹间距的决定因素,不要求定量计算,但要求定性分析。
9.C【解析】频率增大,则波长变小,根据双缝干涉条纹的间距公式知,相邻条纹的间距变小,则第二条暗纹的中点在P点的下方,故AB错误,C正确;当改用频率较高的单色光,则波长变小时,出现明(暗)条纹的间距宽度变小,若将屏向双缝方向远离一些即可看到第二个亮条纹的位置,故D错误。
10.A【解析】根据公式,若两缝之间的距离稍为加大,即d变大,则∆x变窄,即干涉条纹变密,故A正确,BCD错误。
11.AB【解析】设光屏上某点P到O′的距离为x,则,由于≪1,因此PS2≈L[1+)2],PS1≈L[1+()2],根据PS1-PS2=n·λ对应亮条纹,代入上式x=,所以1号的路程为M1=L+xP1+,2号的路程为M2=L+xP2-,M2-M1=2-d=2×10-4 m,所以选项A对。Δt==0.2 s,选项B正确,CD错误。故选AB。
12.D【解析】因为O到双缝的路程差为0,知O点出现亮条纹。根据双缝干涉的条纹原理可知,则第一级明条纹到双缝的距离差为,那么从第四级明条纹到双缝的距离差为,故D正确,ABC错误。
【名师点睛】当光屏上的点到双缝的路程差是半波长的奇数倍时,出现暗条纹,路程差是半波长的偶数倍时,出现明条纹。根据双缝干涉条纹的间距公式判断第一条亮条纹的位置。学科%网
13.AB【解析】频率为对应的波长为,频率为对应的波长为,,可见用频率的单色光照射时,双缝到光屏的距离之差是半波长的偶数倍,即波长的整数倍,会出现明条纹,所以A正确,D错误;,可见用频率为的单色光照射时,双缝到光屏上P点的距离之差是半波长的奇数倍,会出现暗条纹,所以B正确,C错误。
15.
【解析】游标卡尺读数=可动刻度读数+游标尺读数,故;;相邻亮纹的间距:。
16.(1)2.320 13.870 (2)2.310 (3) 6.6×10-7
【解析】(1)图甲螺旋测微器的读数为2 mm+0.01×32.0 mm=2.320 mm,乙图螺旋测微器读数为13.5 mm+0.01×37.0 mm=13.870 mm;
(2)相邻条纹的间距;
(3)根据公式可得,代入数据可得。
17.(1)2.190 7.869 (2) 676 (3)小
【解析】(1)图丙中左边螺旋测微器的固定刻度读数为2.0 mm,可动刻度读数为0.01×19.0 mm=0.190 mm,则最终读数为:x1=2 mm+0.190 mm=2.190 mm;右边的螺旋测微器的固定刻度读数为7.5 mm,可动刻度读数为0.01×36.8 mm=0.368 mm,则最终读数为:x2=7.5 mm+0.369 mm=7.869 mm;由题得:相邻亮纹的间距。
(2)根据双缝干涉条纹的间距公式得:,由题意有:,,,代入上式得:;
(3)根据可知,将双缝的间距变大,则屏上的干涉条纹的间距将变小。
18.11.6 16.6 减小误差 6.25×10-7
【解析】图丙读数为11 mm+6×0.1 mm=11.6 mm,图丁读数为16 mm+6×0.1 mm=16.6 mm,实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小条纹宽度的误差,根据,求得。
19.(1)单缝 (2)左右 (3)测量头与遮光筒一起逆时针转过一定角度 遮光筒逆时针转过一定角度(测量头不动)
20.(1)单缝、双缝、遮光筒 (2)1.680 (3)4.8×10﹣4
【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。根据∆x=λ知,增大双缝和遮光屏的间距或减小双缝间的间距,可以增加相邻亮纹(暗纹)间的距离。[来源:Z§xx§k.Com]
(2)螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm,可动刻度读数为0.01×18.0 mm=0.180 mm,所以最终读数为1.680 mm。
(3)由题意可知,相邻条纹间距为∆x==0.32 mm,根据∆x=λ得,λ== mm=
4.8×10﹣4 mm。学科…网
【名师点睛】解决本题的关键掌握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∆x=λ。
21.(1)0.25 (2)D
【解析】(1)图中游标卡尺的主尺的刻度为0,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,由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度,则:,根据公式得:;
(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,可知各条纹的宽度减小,由公式得:,A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间,λ、L与d都不变,则不变,故A错误;B.仅将单缝远离双缝移动少许,λ、L与d都不变,则不变,故B错误;C.仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,故C错误;D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,λ减小,L与d都不变,则减小,故D正确。
【名师点睛】(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读;单测量相邻两根条纹的间距误差比较大,往往采取测量多条干涉条纹的间距,然后求平均值,减小测量的偶然误差。根据测量光波的波长。
(2)对实验装置作了一下改动后,条纹数目有所增加,可知各条纹的宽度减小,然后由分析即可。
22.(1)15.6 0.75 (2) 6×10–7 (3)变小
23.(1)0.350 (2) (3)减小双缝间距离 增大双缝到屏的距离
【解析】(1)图丙中固定刻度读数为0,可动刻度读数为0.01×35.0=0.350 mm,所以最终读数为:
0+0.350 mm=0.350 mm。
(2)根据得:
(3)根据知,要增大双缝间距∆x可以采用的办法是:减小双缝间距离或增大双缝到屏的距离。
【名师点睛】此题是用双缝干涉测量光的波长实验,解题时要搞清实验原理,同时解决本题的关键是掌握螺旋测微器的读数方法,固定刻度读数加上可动刻度读数,不需估读。要知道条纹间距公式。
24.ACD【解析】根据条纹间距表达式可知:因红光的波长大于绿光的波长,则改用红色激光可增大条纹间距,选项A正确;因蓝光的波长小于绿光的波长,则改用蓝色激光可减小条纹间距,选项B错误;减小双缝间距d可增加条纹间距,选项C正确;将屏幕向远离双缝的位置移动,即增加l可使条纹间距变大,选项D正确;光源与双缝间的距离不影响条纹间距,选项E错误;故选ACD。
【名师点睛】此题考查双缝干涉中条纹间距的影响因素;关键是理解实验原理,知道干涉条纹间距的表达式,题目较简单。学科& 网
26.1.178×10–2 m
【解析】相邻亮条纹的中心间距
由题意知,亮条纹的数目n=10
解得,代入数据得L=1.178×10–2 m
2024版新教材高考物理复习特训卷考点93实验:用双缝干涉实验测量光的波长: 这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点93实验:用双缝干涉实验测量光的波长,共5页。试卷主要包含了40 mm,5 mm+0等内容,欢迎下载使用。
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