新教材适用2023-2024学年高中物理第四章光及其应用5.实验用双缝干涉测量光的波长课后训练教科版选择性必修第一册

5.实验:用双缝干涉测量光的波长课后训练巩固提升基础巩固1.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图(a)所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图(b)所示。他改变的实验条件可能是()(a)(b)A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源答案:B解析:改变条件后亮条纹之间的间距变大,由公式Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可增大双缝到光屏之间的距离l,C错误;减小双缝之间的距离d,B正确;换用波长更长,即频率更低的单色光源,D错误;改变光源到单缝的距离不会改变Δx,A2.(多选)某同学在做双缝干涉实验时,按装置图安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于()A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强答案:AC解析:安装实验器材时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝要在同一高度,中心位置在遮光筒轴线上,单缝与双缝要相互平行,才能使实验成功。当然还要使光源发出的光束不致太暗。综上所述,可知选项A、C正确。3.某同学在做“双缝干涉测量光的波长”的实验时,第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时[如图(a)中的A],游标卡尺的示数如图(b)所示,第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时[如图(c)中的B],游标卡尺的示数如图(d)所示。已知双缝间距d=0.5mm,双缝到屏的距离l=1m,则:(a)(b)(c)(d)(1)图(b)中游标卡尺的示数为cm。

(2)图(d)中游标卡尺的示数为cm。

(3)所测光波的波长为m(保留两位有效数字)。

答案:(1)1.250(2)1.775(3)6.6×10-7解析:(1)图(b)中,游标卡尺的固定刻度读数为1.2cm,游标尺上第10个刻度游标读数为0.05×10mm=0.50mm=0.050cm,所以最终读数为1.2cm+0.050cm=1.250cm。(2)图(d)中,游标卡尺的固定刻度读数为1.7cm,游标尺上第15个刻度游标读数为0.05×15mm=0.75mm=0.075cm,所以最终读数为1.7cm+0.075cm=1.775cm。(3)Δx=1.775cm-1根据Δx=ldλ得,λ≈6.6×10-7m4.(改编题)实验小组利用图(a)所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。(a)(b)(1)关于该实验,下列说法正确的有。

A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B.实验时,单缝与双缝应该相互垂直C.实验时,屏上的干涉条纹与双缝相互垂直D.将滤光片由蓝色换成红色,干涉条纹间距变宽(2)实验中,分划板中心刻度对齐某条纹中心时,手轮上的读数如图(b)所示,其值为mm。

(3)实验中测量多条干涉条纹宽度的目的是;若测量过程中误将6个条纹间距数成7个,波长的测量值将(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

答案:(1)AD(2)2.280(3)求其平均值,以减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度)偏小解析:(1)实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝,故A正确;实验时,单缝与双缝应该相互平行,不是相互垂直,故B错误;实验时,屏幕上的干涉条纹与双缝相互平行,不是相互垂直,故C错误;将滤光片由蓝色换成红色,波长变长,依据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ,则有干涉条纹间距变宽,故D(2)图(b)中手轮的精确值为0.01mm,手轮的固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.280mm,则最终读数为x=2.280mm。(3)实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是求其平均值,以减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度);若测量过程中误将6个条纹间距数成7个,则导致条纹间距Δx变小,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ,得λ=d·能力提升1.图(a)是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置,测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l为0.2m、双缝的距离d为0.4mm,图(b)是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号。图(c)、图(d)是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图(c)是测第1号亮条纹的位置,此时观测装置上螺旋测微器的读数为mm;图(d)是测第4号亮条纹的位置,此时观测装置上螺旋测微器的读数为mm。根据上面测出的数据可知,相邻两条亮条纹间的距离Δx=mm,计算波长的数学表达式λ=,被测光的波长为nm。

(a)(b)(c)(d)答案:0.5101.4850.325Δx·解析:题图(c)是测第1号亮条纹的位置,此时螺旋测微器的读数为0.5mm+0.01×1.0mm=0.510mm;题图(d)是测第4号亮条纹的位置,此时螺旋测微器的读数为1mm+0.01×48.5mm=1.485mm;相邻两条亮条纹间的距离Δx=1.485-0.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ,得λ=Δ代入数据得λ=0.325×10-3×0.4×12.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(a)所示,其中干涉图样是(选填“甲”或“乙”)。

(a)(b)(2)将下表中的光学元件放在图(b)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。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)已知该装置中双缝间距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(c)中甲所示,分划板在图中A位置时游标卡尺示数如图(c)中乙所示,则其读数为mm;在B位置时游标卡尺示数如图(c)中丙所示。由以上所测数据可以得出形成干涉图样的单色光的波长为m。

(c)答案:(1)甲(2)EDBA(3)111.106.4×10-7解析:(1)光的干涉条纹是等间距的,故题图中的干涉条纹是甲。(2)根据实验原理可知,题图(b)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(c)中乙可知,A位置所对应