2023版高考物理總復(fù)習(xí)之加練半小時(shí)-第十章-微專題88-實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng)

微專題88實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)光的波長(zhǎng)1．原理：Δx＝eq\f(l,d)λ.2.相鄰亮條紋間距用測(cè)量頭測(cè)得，Δx＝eq\f(xn－x1,n－1).1．如圖甲所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖，現(xiàn)要利用這套裝置來(lái)測(cè)量某種單色光的波長(zhǎng)．(1)圖甲裝置示意圖中有三個(gè)光學(xué)元件的名稱空缺，關(guān)于它們的說(shuō)法正確的是________．A．①是雙縫，②是單縫，③是濾光片B．①是單縫，②是濾光片，③是雙縫C．①是濾光片，②是單縫，③是雙縫(2)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量雙縫間距如圖乙所示，雙縫間距d＝________mm.(3)圖丙為實(shí)驗(yàn)得到的干涉條紋，用測(cè)量頭測(cè)出了第1條和第6條亮紋中心間的距離為Δx，已知雙縫到光屏的距離為l，則所測(cè)單色光波長(zhǎng)的計(jì)算式為λ＝________(用題中所給的字母表示)．答案(1)C(2)2.05(3)eq\f(dΔx,5l)解析(1)為獲取單色線光源，光源后面要有濾光片、單縫、雙縫，則①是濾光片，②是單縫，③是雙縫，故選C.(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d＝0.2cm＋1×0.05mm＝2mm＋0.05mm＝2.05mm.(3)相鄰兩亮條紋間距為eq\f(Δx,5)，由干涉條紋間距與波長(zhǎng)間的關(guān)系可知eq\f(Δx,5)＝eq\f(l,d)λ得λ＝eq\f(dΔx,5l)2．在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)按照題目要求回答下列問(wèn)題：(1)圖中甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是________(填“甲”或“乙”)．(2)將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，并用此裝置測(cè)量紅光的波長(zhǎng)．元件代號(hào)ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透紅光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，從左至右，表示各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為_(kāi)_______；(填寫元件代號(hào))(3)已知該裝置中雙縫間距d＝0.50mm，雙縫到光屏的距離l＝0.50m，在光屏上得到的干涉圖樣如圖(a)所示，分劃板中心刻線在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(b)所示，則其示數(shù)為_(kāi)_______mm；在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖(c)所示．由以上所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m(此空保留2位有效數(shù)字)．答案(1)甲(2)EDBA(3)111.156.1×10－7解析(1)題圖甲中的條紋間距和亮度相同，是干涉圖樣，題圖乙中的條紋中央亮紋最寬，是衍射圖樣；(2)光源發(fā)出的白光，各種頻率都有，加上透紅光的濾光片后通過(guò)的只有紅光了，變成單色光，加上單縫和雙縫后，就得到兩列頻率相同、步調(diào)一致的相干光，最后放置光屏，干涉條紋呈現(xiàn)在光屏上，所以順序?yàn)镋DBA；(3)由題圖(b)可知，游標(biāo)卡尺是20分度的卡尺，其精確度為0.05mm，由游標(biāo)卡尺可讀出，主尺讀數(shù)為111mm，可動(dòng)部分第三個(gè)刻度與主尺對(duì)齊，所以A位置的示數(shù)為111mm＋3×0.05mm＝111.15mmB位置的示數(shù)為115.45mm，所以題圖(a)中A、B之間的距離為x＝(115.45－111.15)mm＝4.30mm則相鄰亮條紋的間距為Δx＝eq\f(4.30,7)mm根據(jù)公式可得波長(zhǎng)為λ＝eq\f(d,l)Δx＝eq\f(0.50×10－3,0.50)×eq\f(4.30,7)×10－3m＝6.1×10－7m3．在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示．已知雙縫間的距離為d，在距離雙縫L處的屏上，用測(cè)量頭測(cè)量條紋間寬度．(1)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，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條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)如圖丙所示的手輪上的示數(shù)為_(kāi)____mm，求得相鄰亮條紋的間距Δx為_(kāi)____mm；(2)波長(zhǎng)的表達(dá)式λ＝________(用Δx、L、d表示)；(3)若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將________(選填“變大”“不變”或“變小”)；(4)如圖丁為上述實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．S為單縫，S1、S2為雙縫，屏上O點(diǎn)處為一條亮條紋．若實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏離主光軸，向下微微移動(dòng)，則可以觀察到O點(diǎn)處的干涉條紋間距將________(選填“變大”“不變”或“變小”)．答案(1)13.8702.310(2)eq\f(dΔx,L)(3)變小(4)不變解析(1)題圖乙讀數(shù)2mm＋0.01mm×32.0＝2.320mm題圖丙讀數(shù)13.5mm＋0.01mm×37.0＝13.870mm則條紋間距Δx＝eq\f(13.870－2.320,6－1)mm＝2.310mm(2)根據(jù)Δx＝eq\f(L,d)λ可得波長(zhǎng)的表達(dá)式λ＝eq\f(dΔx,L)??；(4)若實(shí)驗(yàn)時(shí)單縫偏離光軸向下微微移動(dòng)，由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，條紋間距不變．4．如圖甲所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，并選用縫間距為d的雙縫屏．從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離為l.然后，接通電源使光源正常工作．(1)如圖乙為撥桿，請(qǐng)問(wèn)它是按照下列哪種方式安裝和操作的________；A．撥桿A處丫字叉套在單縫所在處的支柱并為軸，手持撥桿的C端，通過(guò)左右撥動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)B小孔套住的雙縫B．撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸，手持撥桿的C端，通過(guò)手的左右撥動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)A丫字叉套住的單縫C．撥桿B處小孔套在雙縫所在處的支柱并為軸，手持撥桿的C端，通過(guò)手的上下?lián)軇?dòng)來(lái)調(diào)節(jié)A丫字叉套住的單縫(2)如果測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示．則在這種情況下來(lái)測(cè)量干涉條紋的間距Δx時(shí)，最終波長(zhǎng)測(cè)量值________實(shí)際值(填“大于”“小于”或“等于”)．如果想使中心刻線與亮條紋對(duì)齊，下列操作中可達(dá)到目的的是________．A．僅轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡B．僅轉(zhuǎn)動(dòng)雙縫C．僅轉(zhuǎn)動(dòng)手輪D．僅轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭(3)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可________．A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)C．使用間距更小的雙縫D．轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(4)若實(shí)驗(yàn)中在像屏上得到的干涉圖樣如圖所示，毛玻璃屏上的分劃板刻線在圖中A、B位置時(shí)，游標(biāo)尺的讀數(shù)分別為x1、x2，則入射的單色光波長(zhǎng)的計(jì)算表達(dá)式為λ＝________.答案(1)B(2)大于D(3)B(4)eq\f(dx2－x1,6l)解析(1)亮條紋與分劃板中心刻線不平行時(shí)，需使單縫與雙縫相互平行，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，將圖中的分劃板調(diào)到豎直方向并與干涉條紋平行，故A、C錯(cuò)誤，B正確．(2)測(cè)量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，干涉條紋的間距的測(cè)量值偏大，所以最終波長(zhǎng)測(cè)量值大于實(shí)際值．發(fā)現(xiàn)里面的亮條紋與分劃板刻線未對(duì)齊，若要使兩者對(duì)齊，該同學(xué)應(yīng)旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．(3)要想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，則應(yīng)減小干涉條紋間距，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知可增大雙縫間距離或減小雙縫到屏的距離，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．(4)根據(jù)題意可知相鄰亮條紋間距為Δx＝eq\f(x2－x1,6)根據(jù)Δx＝eq\f(l,d)λ可得λ＝eq\f(dx2－x1,6l)5．小沈同學(xué)進(jìn)行“用雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)，(1)其中部分器材如下：A．白熾燈B．凸透鏡C．單縫片D．濾光片E．測(cè)量頭F．雙縫片將以上器材安裝在光具座遮光筒上時(shí)，自光源起合理的順序是(填字母)：A、B、________、________、F、E.(2)某次觀察時(shí)，透過(guò)測(cè)量頭觀察到了綠光的干涉條紋，但條紋的亮度很低，為了便于測(cè)量，下列方法能夠使條紋亮度增加的是________．A．增加光源的功率B．將毛玻璃換成透明玻璃C．換一個(gè)面積更大的凸透鏡D．調(diào)節(jié)測(cè)量頭的位置(3)下列圖示中條紋間距表示正確的是________．(4)如圖所示是小沈同學(xué)改為參考課本上“用光傳感器做雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖甲、乙分別對(duì)應(yīng)的是第一、二次實(shí)驗(yàn)得到的干涉圖線．比較甲、乙兩圖線可判斷，第一次實(shí)驗(yàn)中________．A．單縫與雙縫的間距一定較大B．光強(qiáng)度較小C．光源到雙縫的距離較大D．雙縫到光傳感器的距離可能較小答案(1)DC(2)AC(3)C(4)D解析(1)根據(jù)“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中儀器的位置可知，從左向右依次為：白色光源、凸透鏡、濾光片、單縫、雙縫、測(cè)量頭．將以上器材安裝在光具座遮光筒上時(shí)，自光源起合理的順序是：A、B、D、C、F、E；(2)為了便于測(cè)量，要使條紋亮度增加，即使得單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)目增多．當(dāng)增加光源的功率，導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)目增多，故A正確；將毛玻璃換成透明玻璃，不會(huì)看到亮條紋，故B錯(cuò)誤；將凸透鏡換成一個(gè)面積更大的凸透鏡，則光的強(qiáng)度的增強(qiáng)，導(dǎo)致亮度增加，故C正確；調(diào)節(jié)測(cè)量頭的位置，亮度不變，故