適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復習第13單元光學實驗練19用雙縫干涉實驗測量光的波長新人教版

試驗練19用雙縫干涉試驗測量光的波長1.(2023浙江臺州一中模擬)圖甲為用雙縫干涉測量光的波長的試驗。(1)圖甲中A、B處分別應(yīng)當安裝的器材及濾光片的位置是。

A.A處安裝單縫,B處安裝雙縫,濾光片置于AB之間B.A處安裝雙縫,B處安裝單縫,濾光片置于A與凸透鏡之間C.A處安裝單縫,B處安裝雙縫,濾光片置于A與凸透鏡之間D.A處安裝雙縫,B處安裝單縫,濾光片置于目鏡處(2)圖甲中L1=10.0cm,L2=70.0cm,該同學不知道雙縫間距是多少,他查閱說明書,發(fā)覺雙縫間距有兩種規(guī)格,分別是d1=0.080mm和d2=0.100mm,調(diào)整裝置使叉絲豎線與條紋平行后,叉絲中心線對準某條亮紋中心(記為第0條)時讀數(shù)如圖丙所示,其讀數(shù)為mm,旋轉(zhuǎn)測量頭旋鈕,第4條亮紋中心與叉絲中心線對準時讀數(shù)如圖丁所示,則被測光的波長約為nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

2.用雙縫干涉測光的波長,試驗裝置如圖甲所示。已知單縫與雙縫間的距離為L1,雙縫與屏的距離為L2,單縫寬d1,雙縫間距為d2,用測量頭來測量光屏上干涉亮條紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板左右移動,讓分劃板的中心刻線對準屏上亮紋的中心,如圖乙所示,登記此時手輪上的讀數(shù)。甲乙(1)分劃板的中心刻線對準第1條亮紋的中心時,手輪上的讀數(shù)如圖丙所示,則對準第1條時讀數(shù)x1=mm;記錄對準第4條時讀數(shù)為x2;則計算波長的公式λ=。

第1條時讀數(shù)丙(2)某同學按試驗裝置安裝好儀器后,視察到光的干涉現(xiàn)象效果很好。若他對試驗裝置作了一下改動后,在像屏上仍能視察到清楚的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能實現(xiàn)這個效果的是。

A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫遠離雙縫移動少許C.僅將單縫與雙縫的位置互換D.僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片3.洛埃在1834年提出了一種更簡潔的視察干涉的裝置。如圖所示,單色光從單縫S射出,一部分入射到平面鏡后反射到屏上,另一部分干脆投射到屏上,在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋。單縫S通過平面鏡成的像是S'。(1)通過洛埃鏡在屏上可以視察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉試驗得到的干涉條紋一樣。假如S被視為其中的一個縫,則相當于另一個“縫”。

(2)試驗中已知單縫S到平面鏡的豎直距離h=0.15mm,單縫到光屏的距離D=1.2m,觀測到第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78mm,則該單色光的波長λ=m(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。

(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離。

A.將平面鏡稍向上移動一些B.將平面鏡稍向右移動一些C.將光屏稍向右移動一些D.將光源由紅色光改為綠色光(4)試驗表明,光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)界面發(fā)生反射,在入射角接近90°時,反射光與入射光相比,相位有π的變更,稱為“半波損失”。假如把光屏移動到和平面鏡接觸,接觸點P處是(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。

4.(2023浙江嘉興海寧高級中學期末)某同學在家里進行小試驗,他先點燃蠟燭將無色玻璃片熏黑,再用刀片在玻璃片上筆直劃過,這樣便得到了單縫和不同間距雙縫的縫屏。將所得到的縫屏以及激光筆、光屏等利用鐵架臺組裝成圖甲所示的裝置,用于探討光的衍射和干涉。(1)某次試驗時,在光屏上視察到如圖乙所示的明暗相間的條紋,則該同學所安裝的縫屏是(選填“單縫”或“雙縫”)。

(2)該同學利用裝置進行雙縫干涉試驗時,在光屏上視察到的條紋如圖丙所示,由刻度尺讀出A、B兩亮紋間的距離x=cm;測得縫屏上雙縫間的寬度d=0.150mm,雙縫到光屏間的距離L=1.50m,則該激光的波長λ=m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(3)為使光屏上視察到的條紋更密集,可實行的操作是。

A.換用雙縫間距更大的縫屏B.增大縫屏與光屏之間的距離C.增大激光源與縫屏之間的距離5.圖甲是雙縫干涉測光的波長的試驗裝置圖。某次試驗選用的雙縫間距為d,毛玻璃屏與雙縫間的距離為L,接通電源使光源正常工作。(1)依據(jù)已標明的試驗器材,可推斷出濾光片與雙縫之間的M處的試驗器材是。在組裝儀器時M處試驗器材和雙縫應(yīng)當相互(選填“垂直”或“平行”)放置。

(2)已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米,游標尺上有50分度。某同學調(diào)整手輪使測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,并將該亮紋定為第1條亮紋(如圖乙所示),此時測量頭上游標卡尺的讀數(shù)x1為3.92mm;接著再同方向轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線與第5條亮紋中心對齊(如圖丙所示),此時測量頭上游標卡尺的示數(shù)如圖丁所示,則讀數(shù)x2=mm。計算這種色光波長的表達式為λ=(用題中給出的字母L、d、x1、x2表示)。

(3)某同學運用綠色的濾光片,在目鏡中視察到了肯定數(shù)量的綠色條紋?，F(xiàn)僅變更一個試驗條件,關(guān)于試驗的操作和光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象的敘述,下列說法正確的是。

A.僅增大M到雙縫的距離,從目鏡視野中視察到的條紋數(shù)目增加(即減小條紋間距)B.僅換用間距更大的雙縫,從目鏡視野中視察到的條紋數(shù)目增加C.僅換用更長的遮光筒,從目鏡視野中視察到的條紋數(shù)目增加D.僅換用紅色的濾光片,從目鏡視野中視察到的條紋數(shù)目增加E.僅去掉濾光片,從目鏡視野中視察不到干涉現(xiàn)象

參考答案試驗練19用雙縫干涉試驗測量光的波長1.答案(1)C(2)7.40626解析(1)用雙縫干涉測量光的波長,試驗儀器從左到右是光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、光屏,故選C。(2)圖丙讀數(shù)為7mm+8×0.05mm=7.40mm,圖丁讀數(shù)為29mm+6×0.05mm=29.30mm,依據(jù)Δx=Ldλ,又Δx=29.30mm-7.40mm4=5.475mm,分別代入d1和d2的數(shù)值,可得λ1=626nm,λ2=782nm,可見光的波長范圍大于4002.答案(1)1.690d2(解析(1)對準第1條時讀數(shù)為x1=1.5mm+19.0×0.01mm=1.690mm,依題意,相鄰亮條紋間距為Δx=x2-x13(2)由相鄰亮條紋間距表達式Δx=Ldλ可知,僅將濾光片移至單縫和雙縫之間,在像屏上仍能視察到清楚的條紋,條紋數(shù)目不變,故A錯誤;同理,僅將單縫遠離雙縫移動少許,在像屏上仍能視察到清楚的條紋,條紋數(shù)目不變,故B錯誤;僅將單縫與雙縫的位置互換,在像屏上視察不到干涉條紋,故C錯誤;僅將紅色濾光片換成綠色的濾光片,入射光的波長變短,會導致條紋數(shù)目有所增加,故D3.答案(1)S'(2)6.0×10-7(3)AC(4)暗條紋解析(1)通過洛埃鏡在屏上可以視察到明暗相間的干涉條紋,這和雙縫干涉試驗得到的干涉條紋一樣。假如S被視為其中的一個縫,則S'相當于另一個“縫”。(2)第3個亮條紋中心到第12個亮條紋中心的間距為22.78mm,則相鄰亮條紋間距為Δx=22.78×10-312-3m=2.53×10-3m,等效雙縫間距的距離為d=2h=0.30mm=3.0×10-4(3)依據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx=Ddλ可知,增大D,減小d,增大波長λ,能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離,所以A、C正確,B、D(4)假如把光屏移動到和平面鏡接觸,在入射角接近90°時,反射光與入射光相比,相位有π的變更,稱為“半波損失”,所以接觸點P處是暗條紋。4.答案(1)單縫(2)6.506.50×10-7(3)A解析(1)圖甲中,中心亮條紋較寬,而兩側(cè)亮條紋較窄,所以是單縫衍射圖樣。(2)刻度尺的分度值為0.1cm,須要估讀到0.01cm,所以A、B兩亮紋間的距離為6.50cm。相鄰條紋間距為Δx=x10=6.5×10-3m,依據(jù)Δx=Lλd可得該激光的波長為λ=dΔx(3)為使光屏上視察到的條紋更密集,即減小Δx,依據(jù)Δx=Lλd可知可實行的操作是換用雙縫間距更大的縫屏或減小縫屏與光屏之間的距離,而增大激光源與縫屏之間的距離對Δx無影響,故選5.答案(1)單縫平行(2)15.02(x2解析(1)為獲得單色線光源,白色光源后面要有濾光片、單縫,然后讓單色線光源通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣,M處的試驗器材是單縫;只有單縫和雙縫相互平行,這樣才能在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋,故在組裝儀器時單縫和雙縫應(yīng)當相互平行放置。(2)游標卡尺的讀數(shù)x2=15mm+1×0.02mm=15.02mm,條紋間距Δx=x2-x14(3)僅增大M到雙縫的距離,沒有變更干涉條紋寬度的條件,則干涉條紋間距不變,從目鏡視野中視察到的條紋數(shù)目不變