主题四 6 实验 利用双缝干涉原理测量光的波长 考点练习 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版）

这是一份主题四 6 实验 利用双缝干涉原理测量光的波长 考点练习 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版），共8页。试卷主要包含了40　420，70-19，33×10-7　不能等内容，欢迎下载使用。
1.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,用图甲装置测量可见光的波长。
(1)图甲中的器材“A”和“B”分别是 。
A.单缝、双缝B.双缝、单缝
(2)用加有黄色滤光片的装置做实验时,目镜中看到如图乙所示的干涉条纹,只将黄色滤光片换成红色滤光片,则目镜中观察到的图像是下列图中的 。

A B C D
答案:(1)A (2)B
解析:(1)为使线光源产生干涉,单缝要放在双缝前面,故A正确,B错误。
(2)将黄色滤光片换成红色滤光片,光的波长变长,则相邻亮条纹的间距变宽,故A、C、D错误,B正确。
2.图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:
(1)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是 。
A.减小单缝与光源间的距离
B.减小单缝与双缝间的距离
C.增大透镜与单缝间的距离
D.增大双缝与测量头间的距离
(2)选用红色滤光片和间距为0.20 mm的双缝,双缝与屏的距离为600 mm。某同学正确操作后,在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹。换成紫色滤光片正确操作后,使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐,在目镜中观测到的是图乙中的 (填字母),此时测量头的读数为25.70 mm。沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k+5级暗条纹中心对齐,此时测量头标尺如图丙所示,其读数是 mm,紫光的波长等于 nm。
答案:(1)D (2)D 19.40 420
解析:(1)根据Δx=ldλ可知,要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l,减小双缝的间距d。故选D。
(2)换上紫色滤光片后,由干涉条纹间距Δx=ldλ可知,在其他条件不变的情况下,间距变小,干涉条纹变密,分划板应该在正中央,所以为D。
游标卡尺读数为19.40 mm。
平均条纹间距Δx=25.70-19.405 mm=1.26 mm,
根据λ=dlΔx,解得λ=420 nm。
3.(宁波)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)有关该实验的操作正确的是 ;
A.实验时利用“调拨杆”可将单缝调到与双缝平行
B.换用间距较小的双缝,目镜中观察到的亮条纹数将增加
C.若不放滤光片,其他操作均正确,目镜中观察不到干涉条纹
D.若把红色滤光片换成蓝色滤光片,目镜中观察到的亮条纹数将减少
(2)如图乙所示,实验中发现测量头中分划板中心线与干涉条纹不在同一方向上,则需要通过
(选填“左右拨动调拨杆”“旋转测量头”或“旋转测量头上的手轮”)把分划板中心刻度线与干涉条纹调至同一方向上。若不做上述调整,且其他操作无误,则测量的单色光的波长会 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(3)若将该实验装置全部浸入某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验时,发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半,则该透明介质的折射率为 。(已知空气的折射率为n0)
答案:(1)A (2)旋转测量头 偏大 (3)2n0
解析:(1)实验时利用“调拨杆”可将单缝调到与双缝平行,故A正确;根据Δx=ldλ可知,换用间距较小的双缝,条纹间距将增大,目镜中观察到的亮条纹数将减少,故B错误;若不放滤光片,其他操作均正确,目镜中仍可观察到干涉条纹,但中央条纹为白色条纹,其余干涉条纹为彩色条纹,故C错误;根据Δx=ldλ可知,若把红色滤光片换成蓝色滤光片,即λ减小,则相邻亮条纹间距将减小,目镜中观察到的亮条纹数将增多,故D错误。
(2)实验中发现测量头中分划板中心线与干涉条纹不在同一方向上,则需要通过旋转测量头把分划板中心刻度线与干涉条纹调至同一方向上。若不做上述调整,且操作无误,则所测相邻亮条纹间距偏大,根据Δx=ldλ得λ=dlΔx,则测量的单色光的波长会偏大。
(3)设该单色光在空气中的波长为λ0,在该绝缘透明均匀介质中的波长为λ,该绝缘透明均匀介质的折射率为n,根据题意并结合Δx=ldλ可知,λ=λ02,由v=cn和v=λf得λ=cnf,因光的频率一定,则λ与n成反比,所以λλ0=n0n,得n=λ0λn0=2n0。
4.某实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长,装置如图甲所示。
(1)为保证实验顺利进行,A处应安装的光学仪器为 。
(2)实验中,需要从标尺上读出某条亮条纹的位置,图乙中所示的读数是 mm。
若双缝相距为d,双缝到屏间的距离为l,相邻两个亮条纹中心的距离为Δx,则光的波长表示为
(字母表达式),测得某两条亮条纹之间的间距情况如图丙所示,其他数据为:d= 0.20 mm,l=700 mm。由此可计算出该光的波长为λ= m(结果保留两位有效数字)。
(3)丁图为实验装置简化示意图。S为单缝,S1、S2为双缝,屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴,向下微微移动,则可以观察到原来O点处的干涉条纹 (选填“向上移动”“向下移动”或“仍在O点”)。
答案:(1)透镜 (2)5.24 λ=Δxld 5.6×10-7 (3)向上移动
解析:(1)需要将灯泡发出的光变为点光源,因此为保证实验顺利进行,A处应安装的光学仪器为透镜。
(2)题图乙中所示的读数是
0.5 cm+12×0.02 mm=5.24 mm;
由Δx=ldλ可得λ=Δxld,
由题图丙可知,相邻两个亮条纹中心的距离为
Δx=9.805 mm=1.96 mm。
光的波长为λ=Δxld=0.000 56 mm=5.6×10-7 m。
(3)如图所示
若实验时单缝偏离光轴,向下微微移动,则SS1>SS2,所以光程差为零的亮纹应出现在O点上方,所以可以观察到原来O点处的干涉条纹向上移动。
5.小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时,尝试用单缝和平面镜做类似实验。单缝和平面镜的放置如图所示,白炽灯发出的光经滤光片成为波长为λ的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。
(1)若S视为其中的一个缝,那么 相当于另一个“缝”;
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15 mm,单缝到光屏的距离D=1.2 m,观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm,则该单色光的波长λ= m(结果保留三位有效数字);
(3)随后小明撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,形成双缝结构,则在光屏上
(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹。
答案:(1)A点 (2)6.33×10-7 (3)不能
解析:(1)若S被视为其中的一个缝,S发出的光线经过平面镜反射后的反射光线的反向延长线与S所在竖直方向的交点A可以视为另一个缝。
(2)由题意及几何关系可得,干涉条纹间距为Δx=λld=D2ℎλ,解得λ=2ℎΔxD,又Δx=22.78×10-312-3 m≈2.531×10-3 m,代入数据解得λ≈6.33×10-7 m。
(3)撤去平面镜,在单缝下方A处放置同样的另一单缝,虽然形成了双缝结构,但发出的光不是相干光,所以不能观察到干涉条纹。
6.(宁波)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。
(1)图甲为依次安装该实验装置三个器材时的图示,a、b、c箭头所指器材依次为 ;
A.单缝、双缝、滤光片B.滤光片、单缝、双缝
C.双缝、单缝、滤光片
(2)图乙中对条纹的间距Δx表示正确的是 (选填“A”或“B”);
A B
乙
(3)在(2)中正确操作并读取数据后,双缝间距d=0.50 mm,双缝到光屏的距离l=1.0 m,光的波长λ=600 nm,通过测量得到条纹间距的数量级为 ;
A.10-1 mB.10-3 m
C.10-5 mD.10-7 m
(4)如图丙所示为用光传感器做双缝干涉的实验装置图,轨道的左侧是激光光源,中间是刻有双缝的挡光座,右侧是光传感器。实验中只改变双缝之间的距离,其他不变,在电脑上得到图丁和图戊两种干涉图样,则 。
A.图丁对应的双缝之间的距离比图戊的大
B.图戊对应的双缝之间的距离比图丁的大
答案:(1)C (2)B (3)B (4)A
解析:(1)遮光筒上先装双缝、再装单缝、然后装滤光片,则a、b、c箭头所指器材依次为双缝、单缝、滤光片。
(2)条纹的间距Δx指相邻亮纹的中心距离,或者是相邻暗纹的中心距离。
(3)装置的双缝间距d=0.50 mm,双缝到光屏的距离l=1.0 m,光的波长λ=600 nm,可得Δx=ldλ=600×10-90.5×10-3 m=1.2×10-3 m,
则条纹间距的数量级为10-3 m。
(4)比较两种干涉图样可得图丁的相邻亮条纹中心距离Δx窄一些,由Δx=ldλ可知图丁的双缝之间的距离d要大一些。
7.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图a所示)。从仪器注明的规格可知:双缝屏的缝间距为d,像屏与双缝屏间的距离为l。然后,接通电源使光源正常工作。
(1)在实际操作中,通常会通过测量n个间距取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后,开始进行数据记录,总共测量了7个相邻亮条纹间距的距离,初位置游标卡尺的读数为6.34 mm,末位置游标卡尺的示数如图b所示,其读数为 mm。
(2)已知该装置中双缝间距d=0.50 mm,双缝到光屏的距离l=0.50 m,由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为 m(保留一位有效数字)。
(3)在写实验报告时,实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来,甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初、末两个视场区,你觉得 (选填“甲”或“乙”)同学的图像存在造假现象。
答案:(1)10.52 (2)6×10-7 (3)甲
解析:(1)读数为10 mm+26×0.02 mm=10.52 mm。
(2)两个相邻亮条纹间距为Δx=10.52-6.347 mm≈0.60 mm,由Δx=ldλ得λ=dΔxl=6×10-7 m。
(3)实验中移动目镜时,分划板中心刻度线不应移动,则甲同学的图像存在造假现象。