(新高考)高考物理一轮复习课时加练第14章　微专题89　实验：用双缝干涉测量光的波长 (含解析)

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微专题89　实验：用双缝干涉测量光的波长
1．原理：Δx＝λ.2.相邻亮条纹间距用测量头测得，Δx＝.
1．(2023·江苏省昆山中学模拟)如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置．

(1)如图乙为拨杆，下列安装和操作都正确的是________；
A．拨杆A处Y形叉套在单缝所在处的支柱，手持拨杆的C端，通过左右拨动来调节B小孔套住的双缝
B．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱，手持拨杆的C端，通过手的左右拨动来调节A处Y形叉套住的单缝
C．拨杆B处小孔套在双缝所在处的支柱，手持拨杆的C端，通过手的上下拨动来调节A处Y形叉套住的单缝
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动
D．使用两缝之间间距更小的双缝
答案　(1)B　(2)B
解析　(1)亮条纹与分划板中心刻线不平行时，需要使单缝与双缝相互平行，转动测量头，将分划板调到竖直方向并与干涉条纹平行，故A、C错误，B正确．
(2)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小干涉条纹间距，根据Δx＝λ可知，可增大双缝间距或减小双缝到屏的距离，故B正确，A、C、D错误．
2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验器材按要求安装在光具座上(如图)，单缝保持竖直方向，并选用双缝间距为d的双缝屏．从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L.接通电源使光源正常工作．

(1)组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为________．
A．a代表单缝，b代表双缝
B．a代表双缝，b代表单缝
C．二者相互垂直放置
D．二者相互平行放置
(2)将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，则________．
A．条纹为竖条纹
B．条纹为横条纹
C．与红光相比条纹间距变窄
D．与红光相比条纹间距变宽
(3)经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为Δx，则这种色光的波长表达式为λ＝______(用题中所给字母表示)．
答案　(1)AD　(2)AC　(3)Δx
解析　(1)组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为a代表单缝，b代表双缝，二者相互平行放置，选项A、D正确．
(2)将红色滤光片改为绿色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中仍可看见清晰的条纹，由于绿光波长小于红光，由双缝干涉条纹间距公式可知Δx＝λ，条纹为竖条纹，与红光相比条纹间距变窄，选项A、C正确．
(3)由双缝干涉条纹间距公式可知Δx＝λ，解得λ＝Δx.
3．(2023·福建漳州市质检)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．

(1)单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹________．(填正确答案标号)
A．h＝10 mm，d＝0.2 mm，l＝10 cm
B．h＝10 mm，d＝10 mm，l＝80 cm
C．h＝1 mm，d＝0.2 mm，l＝80 cm
D．h＝1 mm，d＝10 mm，l＝10 cm
(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，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，如图丙所示．则在这种情况下波长的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值．

答案　(1)C　(2)4.943　(3)大于
解析　(1)光通过单缝后需形成线光源，因此h必须比较小；根据Δx＝λ，双缝与屏的距离l越大，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，条纹越清晰．故选C.
(2)手轮上分度值为0.01 mm，故读数为4.5 mm＋44.3×0.01 mm＝4.943 mm
(3)条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值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，由Δx＝λ得波长的测量值大于实际值．
4．(2023·福建龙岩市质检)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用如图甲所示的装置测量红光的波长．


(1)图甲中标示的器材P应为________；
A．凸透镜 B．凹透镜
C．红色滤光片 D．红色毛玻璃片
(2)图乙为干涉图样，转动测量头上的手轮，使分划板中心刻线对准图乙所示的明条纹A的中心，此时游标卡尺的示数如图丙所示，则游标卡尺的读数x1＝________ mm.
(3)再转动手轮，使分划板中心刻线向右边移动，直到对准明条纹B的中心，此时游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距离d＝0.20 mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为l＝75.0 cm.则该单色光的波长是________ nm.
答案　(1)C　(2)0.4　(3)720
解析　(1)题图甲中标示的器材P应为红色滤光片，C正确，A、B、D错误；
(2)游标卡尺为10分度游标卡尺，精确值为0.1 mm，题图丙游标卡尺的读数为
0 mm＋4×0.1 mm＝0.4 mm
(3)题图丁游标卡尺的读数为16 mm＋6×0.1 mm＝16.6 mm
由题图乙可知6Δx＝16.6 mm－0.4 mm＝16.2 mm
解得Δx＝2.7 mm
根据公式Δx＝λ，代入数据解得λ＝＝ m＝720 nm.
5．小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验，
(1)其中部分器材如下：
A．白炽灯 B．凸透镜
C．单缝片 D．滤光片
E．测量头 F．双缝片
将以上器材安装在光具座遮光筒上时，自光源起合理的顺序是(填字母)：
A、B、________、________、F、E.
(2)某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测量，下列方法能够使条纹亮度增加的是________．
A．增加光源的功率
B．将毛玻璃换成透明玻璃
C．调节测量头的位置
(3)下列图示中条纹间距表示正确的是______．

(4)如图所示是小沈同学改为参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线．比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中________．


A．单缝与双缝的间距一定较大
B．光强度较小
C．光源到双缝的距离较大
D．双缝到光传感器的距离可能较小
答案　(1)D　C　(2)A　(3)C　(4)D
解析　(1)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知，从左向右依次为：白色光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、测量头．将以上器材安装在光具座遮光筒上时，自光源起合理的顺序是：A、B、D、C、F、E；
(2)为了便于测量，要使条纹亮度增加，即使得单位时间内的光子数目增多．
当增加光源的功率，导致单位时间内的光子数目增多，故A正确；将毛玻璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B错误；调节测量头的位置，亮度不变，故C错误．
(3)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C正确．
(4)由题图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据Δx＝λ可知：单缝与双缝的间距对条纹间距无影响，选项A错误；光强度对条纹间距无影响，选项B错误；光源到双缝的距离对条纹间距无影响，选项C错误；双缝到光传感器的距离l较小，则条纹间距较小，选项D正确．