湖南省邵阳二中实验用双缝干涉测量光的波长试题含答案.docx
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湖南省邵阳二中实验用双缝干涉测量光的波长试题含答案
湖南省邵阳二中实验:
用双缝干涉测量光的波长试题(含答案)
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.用双缝干涉测光的波长。
实验装置如图所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm。
用测量头来测量亮纹中心的距离。
测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图所示,则对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm
(2)写出计算波长λ的表达式,λ=_________(用符号表示),λ=_____mm(保留三位有效数字)
2.
(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中,所用实验装置如图甲所示.
①转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读下手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,读下手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了白炽灯换成激光发射器以外,其他不必要的器材元件有________.
(2)在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜ABC,并确定AB和AC界面的位置.然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像.
正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出).为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图2甲、乙所示.在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_______(选填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n=_________(用代表线段长度的字母ED、FG表示).
3.用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:
A.白炽灯 B.单缝片 C.光屏 D.双缝
E、遮光筒 F、滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是:
_______________.
(2)正确调节后,在屏上观察到红光的干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a,改用绿色滤光片,其它条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有a__b.(填“大于”、“小于”、或“等于”)
(3)在双缝干涉实验中,滤光片的作用是_____,单缝的作用是_____,双缝的作用是_____.
4.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”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=0.4mm的双缝屏。
从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离l=0.5m。
然后,接通电源使光源正常工作。
(1)由理论分析可知,波长为λ的单色光在双缝干涉实验中形成干涉条纹,其相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=_____(字母表达式);
(2)用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板处于B位置时游标卡尺读数如图中所给出,则分划板在图中B位置时游标卡尺读数为xB=_____mm;
(3)若已知分划板处于A位置时,刻度为11.1mm,该单色光的波长λ=_____m(结果保留2位有效数字);
(4)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。
若他对实验装置作了一下改动后,在像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.仅将单缝远离双缝移动少许
C.仅将单缝与双缝的位置互换
D.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片
5.某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图1),游标卡尺的示数如图2所示,第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图3),游标卡尺的示数如图4所示,已知双缝间距离为0.05mm双缝到屏的距离为1m,则图2中游标卡尺的读数为_________mm,则图4中游标卡尺的读数为________mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是__________.所测光波的波长为___________m.(保留两位有效数字)
6.某同学设计一个测定激光波长的实验,装置如甲图所示.激光器发出的直径很小的红色激光进入一个一端装有双孔、另一端装有感光片的遮光筒,感光片上出现一排等距的亮点.
①这个现象说明激光具有____性.(选填“波动”或“粒子”).
②通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长.设双孔间距离为a=0.22mm,双孔到感光片的距离为L=1.0000m,用带10分度游标的卡尺测量感光片上的点的距离时,第1个光点到第4个光点的距离如乙图所示,相邻光点间的距离是_____mm.该激光的波长
=___m.(保留2位有效数字)
7.某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”的实验时,第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示,第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示.已知双缝间距d=0.5mm,双缝到屏的距离l=1m,则:
图乙中游标卡尺的示数为__mm.图丁中游标卡尺的示数为__mm,所测光波的波长为__m(保留两位有效数字).
8.用双缝干涉测光的波长。
实验装置如图a所示,已知单缝与双缝的距离为L1,双缝与屏的距离为L2,单缝宽为d1,双缝间距为d2。
用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离,测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度。
(1)分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时示数为x1=2.190mm,对准第4条亮纹的中心时手轮上的读数如图b所示,则此时读数x2=______mm。
(2)相邻两条亮纹间的距离公△x=_____mm,入射光的波长为
=_______(用题中的母表示)。
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一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.190或2.1917.869或7.8706.76×10-4
【解析】
【详解】
(1)[1].测第1条时固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.01×19.1=0.1
解析:
190或2.1917.869或7.870
6.76×10-4
【解析】
【详解】
(1)[1].测第1条时固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.01×19.1=0.191mm,所以最终读数为2.191mm.
[2].测第4条时固定刻度读数为7.5mm,可动刻度读数为0.01×36.9=0.369mm,所以最终读数为7.869mm.
(2)[3][4].根据双缝干涉条纹的间距公式
,知
.
代入数据得:
2.610滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm;第10亮条纹
解析:
610滤光片和单缝乙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2].第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm;第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm,故相邻亮条纹之间的距离为
由于激光是单色的相干光源,所以不需要单缝和滤光片.
(2)[3][4].设入射角为α,折射角为β,根据折射定律得,根据几何关系有:
对于甲图
对于乙图
可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙,折射率
.
【点睛】
知道双缝干涉实验的原理及操作步骤,以及掌握螺旋测微器的读数方法;几何光学的实验要理解实验原理,正确作出光路图,结合折射定律进行求解.
3.AFBDEC大于获得单色光形成线光源形成相干光源
【解析】
【分析】
为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝,然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉
解析:
AFBDEC大于获得单色光形成线光源形成相干光源
【解析】
【分析】
为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝,然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样.
【详解】
(1)双缝干涉实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以元件安装在光具座正确顺序是AFBDEC.
(2)根据
知条纹间距与波长成正比,故红光的条纹间距大于绿光的条纹间距;(3)滤光片的作用是获取单色光.单缝的作用是提供线状光源,双缝的作用是提供干涉光源.
【点睛】
本题考查了实验装置、条纹间距公式的应用,知道双缝干涉实验的原理、熟练应用双缝干涉条纹距公式
即可正确解题.
4.D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理,则有
(2)[2]图中B位置时游标卡尺读数为
(3)[3]条纹的间距
根据
得该单色光的波长
解析:
D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据实验原理,则有
(2)[2]图中B位置时游标卡尺读数为
(3)[3]条纹的间距
根据
得该单色光的波长
(4)[4]A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间,
、
与d都不变,则
不变,条纹数目不变,A错误;
B.仅将单缝远离双缝移动少许,
、
与d都不变,则
不变,条纹数目不变,B错误;
C.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;
D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,
减小,
与d都不变,则
减小,条纹数目将有所增加,D正确。
故选D。
5.415.7减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度)
【解析】
【分析】
【详解】
[1]游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数;图2中主尺读出固定刻度读数为:
11
解析:
415.7减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度)
【解析】
【分析】
【详解】
[1]游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数;图2中主尺读出固定刻度读数为:
11mm,游标尺第4刻线与主尺刻线对齐为:
,故读数为:
[2]同理图4中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐,故读数为:
故由图可知条纹间距为:
[3]实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度).
[4]根据双缝干涉的条纹间距公式:
计算得出:
6.波动性2.87mm
【解析】
【详解】
①[1]这个现象是光的干涉现象.干涉现象是波独有的特征,所以说明激光具有波动性;
②[2]主尺读数为8mm,游标读数为0.1×6=0
解析:
波动性2.87mm
【解析】
【详解】
①[1]这个现象是光的干涉现象.干涉现象是波独有的特征,所以说明激光具有波动性;
②[2]主尺读数为8mm,游标读数为0.1×6=0.6mm,所以第一个光点到第四个光点的距离是8.6mm.第1到第4个光点的距离是8.6mm.
相邻光点间的距离是
[3]根据
可知
=6.3ⅹ10-7m
7.5018.006.6×10﹣7
【解析】
(1)游标卡尺的固定刻度读数为,游标尺上第10个刻度游标读数为,所以最终读数为:
;
(2)游标卡尺的固定刻度读数为,游标尺上第0个
解析:
5018.006.6×10﹣7
【解析】
(1)游标卡尺的固定刻度读数为
,游标尺上第10个刻度游标读数为
,所以最终读数为:
;
(2)游标卡尺的固定刻度读数为
,游标尺上第0个刻度游标读数为0,所以最终读数为:
;
(3)
,根据
,得:
.
点睛:
游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读,知道条纹间距的公式
.
8.868(7.866~7.869)1.893(或1.892)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]图b中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm,可动刻度读数为0.01×3
解析:
868(7.866~7.869)1.893(或1.892)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]图b中螺旋测微器的固定刻度读数为7.5mm,可动刻度读数为0.01×36.8mm=0.368mm,则最终读数为
x2=7.5mm+0.368mm=7.868mm(7.866~7.869)
(2)[2]相邻两条亮纹间的距离
(或1.892)
[3]根据双缝干涉条纹的间距公式
解得
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