新教材高中物理第四章光第4节实验：用双缝干涉测量光的波长作业含解析新人教版选择性必修第一册

PAGEPAGE7第4节实验：用双缝干涉测量光的波长1.（多选）如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮条纹之间距离的是()A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤之间的距离C.已知λ绿D.增大双缝之间的距离答案：1.B;C解析：光屏上相邻两条亮条纹之间的距离Δx=ldλ，④和⑤之间的距离为l，增大④和⑤之间的距离可增大相邻两条亮条纹之间的距离，B正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了入射光的波长，相邻两条亮条纹之间的距离增大，C正确；增大双缝之间的距离d，相邻两条亮条纹之间的距离减小，D2.“用双缝干涉测量光的波长”是光学中的一个重要实验，通过本实验测出双缝到屏间的距离l、双缝间的距离d及相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx，就可以计算出光的波长λ，其公式是。如图，把氦—氖激光器及双缝干涉仪放在特制的介质折射率为43的装置中，在屏上得到一干涉图样，事先测得双缝到屏间的距离为10.8m，双缝间的距离为0.44mm，现测得7条亮条纹间的距离为9.0cm，则此激光在真空中的波长为m答案：2.λ=Δx⋅dl解析：由Δx=ldλ可知λ=Δx⋅dl，Δx=3.在利用双缝干涉测量光波波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时，如图甲所示，将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3…明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6中心对齐时，游标卡尺示数分别如图中乙、丙所示（游标卡尺为10分度），则图乙对应的读数为m，图丙对应的读数为m。用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00cm，由双缝上标示获知双缝间距为0.2mm，则发生干涉的光的波长为m。在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看到明暗相间的条纹很暗，造成这种情况的一种可能原因是。答案：3.1.94×10-2;2.84×10解析：图乙对应读数为1.94×10-2m。图丙对应的读数为2.84×10-24.如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”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=0.20mm的双缝。从仪器注明的规格可知，光屏与双缝间的距离l=700mm。然后，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1mm，游标尺为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游标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8.40mm。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（保留两位有效数字）。（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，在光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的方向移动少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色的滤光片换成绿色的滤光片答案：4.（1）0.25;4.8×10-7解析：（1）图中测量头的主尺的读数为0，游标尺的刻度线5与主尺的某刻度线对齐，则读数为0mm+0.05×5mm=0.25mm；A到B条纹间的距离为8.40mm，由图可以知道A到B条纹间的距离为5个条纹间距，则Δx=8.405mm=1.68mm；根据公式Δx=（2）对实验装置做了一下改动后，在光屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可以知道条纹的间距减小，由公式Δx=ldλ，可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；仅将单缝向远离双缝的方向移动少许，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滤光片，λ减小，l与d都不变，则Δx素养提升练5.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）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹疏密程度与双缝间距离有关D.干涉条纹间距与光的波长有关以上几点正确的是。（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，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，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。答案：5.（1）ACD（2）0.702(0.701∼0.703)（3）大于解析：（1）实验中，灯丝和单缝及双缝必须平行放置，故A正确；干涉条纹与双缝平行，故B错误；根据干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ知，干涉条纹疏密程度及间距与双缝间距离、光的波长有关，故C（2）读数为0.5mm+0.01×20.2mm=0.702mm。（3）如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距Δx测量值偏大。6.利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏的距离l=0.5m，用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图甲所示，分划板中心刻线在图甲中A、B位置时游标卡尺读数如图乙所示，则：（1）分划板中心刻线在图甲中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=mm，xB（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”)。答案：6.（1）11.1;15.6;0.75（2）dlΔx;解析：（1）由题图乙可知xA=11.1mm，Δx=1（2）由Δx=lλ=d（3）由Δx=l7.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。（1）如图1所示，甲、乙都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是。图1（2）将下表中的光学元件放在图2所示的光具座上组装成“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置，并用此装置测量红光的波长。图2元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为。（填写元件代号）（3）已知该装置双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图3中(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺示数如图3中(b)所示，则其读数为mm；在B位置时游标卡尺示数如图3中(c)所示。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。（保留两位有效数字）图3答案：7.（1）甲（2）EDBA（3）111.10;6.4×解析：（1）光的干涉条纹是等间距的，故题图1中的干涉图样是甲。（2）根据实验原理可知，图2中的光具座上自左向右放置的光学元件依次为白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏，故顺序为EDBA。（3）由题图3中(b)可知，A位置所对应的游标卡尺读数为x1=111mm+2×0.05mm=111.10mm，由题图3中(c)可知，B位置所对应的游标卡尺读数为x2=115mm+12×0.05mm=115.60mm，故条纹间距Δx=x创新拓展练8.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，要把它们放在如图甲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排列最佳顺序应为：C、、A。（2）本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮条纹间的距离。在操作步骤②时还应注意和。（3）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乙所示。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，记下此时图丙中手轮上的示数为mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为mm。（4）已知双缝间距d=2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l=0.700m，由计算式λ=答案：8.（1）E、D、B（2）单缝和双缝间距为5∼10cm;使单缝与双缝相互平行（3）13.870;2.310（4）dlΔx解析：（1）通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故最佳顺序为C、E、D、B、A。（3）题图丙中固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为37.0×0.01mm，二者相加为13.870mm，题图乙中的读数为2.320mm，所以Δx=13.870-2.320（4）根据Δx=ldλ，得λ=思路导引解决本题的关键在于掌握“用双缝干涉测光的波长”的实验步骤和实验原理以及掌握螺旋测微器的读数方法。关键点拨（1）调节双