2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第一冊(cè)（配魯科版）分層作業(yè)24 科學(xué)測(cè)量 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)

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分層作業(yè)24科學(xué)測(cè)量:用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(1)如圖甲所示,在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。甲(2)已知雙縫到光屏之間的距離l=500mm,雙縫之間的距離d=0.50mm,單縫到雙縫之間的距離s=100mm,某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí),調(diào)整手輪,在測(cè)量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)A條亮紋的中心,然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)B條亮紋的中心,前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖乙所示。則入射光的波長(zhǎng)λ=m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

乙(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密,難以測(cè)量,可以采用的改進(jìn)辦法有。

A.改用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光(如紅光)作為入射光B.增大雙縫間距C.增大雙縫到單縫的距離D.增大雙縫到屏的距離2.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒,感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn),圖乙中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置。(1)通過(guò)測(cè)量相鄰兩點(diǎn)的距離可算出激光的波長(zhǎng),據(jù)資料介紹,如果雙縫的縫間距離為a,雙縫到感光片的距離為l,感光片上相鄰兩亮點(diǎn)間的距離為b,則激光的波長(zhǎng)λ=。

該同學(xué)測(cè)得l=1.0000m、縫間距a=0.220mm,用帶十分度游標(biāo)的卡尺測(cè)感光片上的亮點(diǎn)的距離時(shí),尺與亮點(diǎn)的中心位置如圖乙所示。(圖中黑點(diǎn)表示亮點(diǎn)的中心)圖乙中第1到第4個(gè)光點(diǎn)的距離是mm。

實(shí)驗(yàn)中激光的波長(zhǎng)λ=m。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅激光換成藍(lán)激光,屏上相鄰兩光點(diǎn)間的距離將。

B組關(guān)鍵能力提升練3.某同學(xué)在做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。甲(1)某同學(xué)經(jīng)過(guò)粗略的調(diào)試后,出現(xiàn)了干涉圖樣,但不夠清晰,以下調(diào)節(jié)做法正確的是。

A.旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭B.移動(dòng)光源C.撥動(dòng)金屬撥桿乙(2)該同學(xué)通過(guò)測(cè)量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時(shí),發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板豎線未對(duì)齊,如圖乙所示,若要使兩者對(duì)齊,該同學(xué)應(yīng)。

A.僅左右轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡B.僅旋轉(zhuǎn)單縫C.僅旋轉(zhuǎn)雙縫D.僅旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭(3)下列選項(xiàng)中,條紋間距表示正確的是。

4.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、、A。

甲(2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對(duì)齊,將該亮條紋定為第1條亮條紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊,記下此時(shí)圖丙中手輪上的示數(shù)mm,求得相鄰亮條紋的間距Δy為mm。

(3)已知雙縫間距d為2.0×10-4m,測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700m,由計(jì)算式λ=,求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為mm。

參考答案分層作業(yè)24科學(xué)測(cè)量:用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)1.解析(1)由題圖甲可知,②是濾光片,③是單縫,④是雙縫。(2)由Δy=ldλ可得λ=Δy·=5×10-=6.6×10-7m。(3)由Δy=ldλ可知,要使Δy增大,可改用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光(如紅光)作為入射光,可減小雙縫間距,可增大雙縫到屏的距離,故選項(xiàng)A、D正確,選項(xiàng)B、C答案(1)濾光片單縫雙縫(2)6.6×10-7(3)AD2.解析(1)由Δy=ldλ可得λ=Δy·dl,將d=a,Δy=b代入可得λ=abl;題圖乙中游標(biāo)卡尺是10個(gè)等分刻度,精確度為0.1mm,讀數(shù)為8mm+0.1×5mm=8.5mm;故b=8.53mm≈2.83mm,所以λ=abl=0.220×1(2)將紅激光換成藍(lán)激光后波長(zhǎng)變短,由Δy=ldλ可知,屏上相鄰兩光點(diǎn)間的距離Δy答案(1)abl8.56.2×10-7(2)3.解析(1)使單縫與雙縫相互平行,干涉條紋將更加清晰明亮,因此需要增大條紋的寬度,根據(jù)公式Δx=Ldλ可知,增大雙縫到屏的距離或減小雙縫之間的距離都可以增大條紋間距,所以需要移動(dòng)金屬撥桿,故選C(2)發(fā)現(xiàn)干涉圖樣里面的亮條紋與分劃板豎線未對(duì)齊,若要使兩者對(duì)齊,該同學(xué)應(yīng)調(diào)節(jié)測(cè)量頭,分劃板豎線隨之旋轉(zhuǎn),可使分劃板豎線與亮條紋對(duì)齊,故A、B、C錯(cuò)誤,D正確。(3)條紋間距指的是相鄰兩條亮條紋的中心線的距離或相鄰兩條暗條紋的中心線的距離,因此C、E正確。答案(1)C(2)D(3)CE4.解析(1)由分析可知順序?yàn)镋、D、B。(2)按螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法知,