高中物理第十三章光4实验：用双缝干涉测量光的波长成长训练新人教版选修3-4.pdf

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1、小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学4 实验：用双缝干涉测量光的波长主动成长夯基达标1.用包括红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验,所产生的干涉条纹中,离中央亮纹最近的干涉条纹是()A.紫色条纹 B.绿色条纹 C.红色条纹 D.都一样近思路解析：本题考查干涉条纹与入射光波长之间的关系，由相邻两亮条纹间的距离dlx可知：条纹间的间距与波长成正比，故A项正确.答案：A 2.用单色光做双缝干涉实验,下述说法中正确的是()A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2 倍C.屏与双缝之间距离减小,则屏上条纹间的距离增大D.在实验装置不变的情况下,红光

2、的条纹间距小于蓝光的条纹间距思路解析：因为相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离dlx，其中d 为缝间距离，l为缝到屏的距离，为光波波长.对于一单色光，干涉条纹间距相等，A正确，C错误.又因为红蓝，所以 x红x蓝，故 D错.干涉条纹各条纹的距离相等，且各条纹的亮度差不多，故 B错.答案：A 3.如图 13-3-7 所示,用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝,在屏上的P点出现第 3 条暗条纹.已知光速为c,则 P点到双缝的距离之差r2-r1应为()图 13-3-7 A.fc2 B.fc23 C.fc3 D.fc25思路解析：当 P点出现第3 条暗条纹时，r2-r1=25,又fc,故 r2-r1=.2

3、5fc答案：D 4.在双缝干涉实验中,设单缝宽度为h,双缝距离为d,双缝与屏距离为l,当采取下列四组数据中的哪一组时,可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹()A.h=1 cm d=0.1 mm l=1 m B.h=1 mm d=0.1 mm l=10 cm C.h=1 mm d=10 cm l=1 m D.h=1 mm d=0.1 mm l=1 m 思路解析：根据dlx可以得知，当d 较小，l 较大时，干涉条纹间距离明显，由此可以排除 B、C.发生光的干涉现象，不仅需要相干光源，而且需要形成相干光源的单缝和双缝的尺寸极小，所以排除A，故选 D.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=

4、大学答案：D 5.在利用双缝干涉测定光波波长时,首先调节 _、_和_的中心均位于遮光筒的中心轴线上,并使单缝和双缝竖直且相互平行,当屏幕上出现了干涉图 样 后,用 测 量 头 上 的 游 标 卡 尺 测 出n 条 明 纹 的 距 离a,则 两 条 明 条 纹 间 的 距 离x=_,双缝到毛玻璃屏的距离l 用_测量,用公式 _可以计算出单色光的波长.答案：滤光片单缝双缝1na米尺xld6.用红光做光的干涉实验时,已知双缝间的距离为0.2 10-3m,测得双缝到屏的距离为0.700 m.分划板的中心刻线对第一级亮条纹中央时手轮读数为0.20010-3m.第四条亮条纹所在的位置为7.47010-3

5、m.则红光的波长为_.若改用蓝光做实验,其他条件不变,则干涉条纹宽度将变_(填“宽”或“窄”）.思路解析：条纹间距mx310200.010470.733=2.423 10-9 m 由dlx得：mdlx7.010423.2102.0336.9 10-7 m.答案：6.9 10-7 m 窄7.在双缝干涉实验中,测得光波是波长为7.5 10-7 m 的红光,在屏幕上相邻两条明纹的间距与另一单色光(用相同装置)在屏幕上相邻两条明纹的间距之比为32,则另一单色光的波长为 _m.思路解析：因为dlx所以 x1=7.510-7dl又因为2321xx即23105.727所以 2=510-7 m 则另一单色光的

6、波长为510-7 m.答案：510-78.用波长未知的单色光做双缝干涉实验,若双缝间的距离为1 mm,缝到屏的距离为1 m,第 20级亮条纹中心在中央亮条纹(零级亮条纹)中心上方1.178 cm 处,问该单色光的波长是多少?解：d=1 mm=1 10-32 m 由dklx得kldx则12010178.110123kldxm=0.589 10-6 m=0.589 m.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学答案：0.589 m 9.在双缝干涉测光的波长的实验中,所用双缝间距d=2 mm,双缝至光屏的间距l=86.4 cm,手轮的初始读数为a1=2.12 mm,转动手轮,分划板的中

7、心刻线移动到13 条亮线时手轮读数a2=5.54 mm.求通过滤光片后光的波长.解：相邻亮条纹间的距离x 为：1212aax=0.285 mm,由dlx知：mxld864.010210285.033=6.6 10-7 m.答案：6.6 10-7 m 10.某同学在用双缝干涉仪做双缝干涉实验时,测得双缝间距d=3.010-3m,双缝到光屏间的距离为 1 m,前后两次测量手轮上的示数分别为0.6 10-3 m 和 6.6 10-3 m,两次测量中分划板的中心刻线分别对齐第一条亮纹与第五条亮纹中心.求该单色光的波长.解：由题意知mnax15106.0106.6133=1.510-3m,(不是等于na

8、，因为分划板的中心刻线位于亮条纹中心，如图26 所示，两次测量时分划板中心刻线间四个亮条纹)图 26 lxd=2.4 10-3 m.答案：2.4 10-3 m走近高考11.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,测量头装置如图13-3-8所示,调节分划板的位置,使分划板的中心刻线对齐某亮条纹的中心,此时螺旋测微器的读数是_mm.转动手轮,使分划板的中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹的中心位置,由螺旋测微器再读出读数.若实验测得第一条到第三条亮条纹中心间的距离x=0.960 mm,已知双缝间距d=1.5 mm,双缝到屏的距离为l=1.00 m,则对应的光波波长=_nm.图 13-3-8 思路解析：螺旋

9、测微器的读数应在1.755 1.758 mm.第一条亮纹到第三条亮纹中心间距离为 2x=x=0.960 mm,x=0.480 mm.代入lxd，得mm31000.1480.05.1=7.2 10-4mm=7.2 102 nm.答案：1.755 1.758 7.210212.现有毛玻璃屏A、双缝 B、白光 C、单缝 D和透红光的滤片E等元件,要把它们放在图13-3-9小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.图 13-3-9(1)本实验的步骤有:取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;按合理顺序在光

10、具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用米尺测量双缝到屏的距离;用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤时还应注意_和_.(2)将测量头的分划板的中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1 条亮纹,此时手轮上的示数如图13-3-10 甲所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记 下 此 时 图13-3-10乙 中 手 轮 上 的 示 数 _mm,求 得 相 邻 亮 纹 的 间 距x=_mm.图 13-3-10(3)已知双缝间距d=2.010-4 m,测得双缝到屏的距离l=0.700 m,由计算式=_.求得所测红光波长为_n

11、m.思路解析：应注意调节单缝与双缝间距，并使单缝与双缝平行以便能形成相干光源，发生干涉现象.（1）应注意调节单缝与双缝间距，并使单缝与双缝平行以便能形成相干光源，发生干涉现象.（2）螺旋测微器的读法是将固定刻度上的毫米数加上可变刻度上的读数，题图乙所示的读数 为13.5 mm+37.0 0.01 mm=13.870 mm,图 甲 的 读 数 为(2.0+32.0 0.01)mm=2.320 mm,mmx5320.2870.13=2.310 mm(3)dlx,所以xld.=6.6 10-7m=6.6102 nm.答案：（1）使单缝和双缝间距为510 cm 使单缝与双缝相互平行（2）13.807

12、2.310(3)xld6.6 10213.1801 年,托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质,1834 年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).(1)洛埃镜实验的基本装置如图13-3-11所示,S 为单色光源,M 为一平面镜,试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射光与直接发出的光在光屏上相交的区域.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学图 13-3-11(2)设光源 S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别是a 和 l,光的波长为,在光屏上形成干涉条纹,写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离 x 的表达式.解：（1）如图 27 所示图 27 从 S点发出的光

13、和经镜面反射的光在光屏上叠加，满足频率相同、相差恒定，发生干涉.（2）dlx因为 d=2a,所以alx2.答案：（1）光屏上阴影部分（2）alx214.(2006 全国高考,22(1)利用图 13-3-12 中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:图 13-3-12 A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失其中正确的是 _.思路解析：（1）干涉条纹间距dlx,d 为双缝间间距，L 为屏到双缝间距离，为光的波长，则L 变小，干涉条纹间距变小，A 正确.将滤光片由蓝色的换成红色的，则光的波长 变大，干涉条纹间距变大，B正确.双缝间距离d 变大，干涉条纹间距变小，D正确.答案：ABD