河南省新乡市延津县高级中学《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案.docx
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河南省新乡市延津县高级中学《实验用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案
河南省新乡市延津县高级中学《实验:
用双缝干涉测量光的波长》单元测试题含答案
一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右表示各光学元件的字母的排列顺序应为C、__________、__________、__________、A;
(2)将激光束照在双缝上,在光屏上观察到的现象是图选项中的__________;
A.
B.
C.
D.
(3)保持双缝到光屏的距离不变,换用间隙更小的双缝,在光屏上观察到的条纹间距将___________;保持双缝间隙不变,减小双缝到光屏的距离,在光屏上观察到的条纹间距将___________;(均选填“变宽”“变窄”或“不变”)
(4)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图甲所示。
然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数______mm,求得相邻亮条纹的间距Δx为____mm;
(5)已知双缝间距d为
m,测得双缝到屏的距离L为0.700m,由计算式λ=__________,求得所测红光波长为__________mm。
2.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图1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.
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为CE________A.
(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图2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3中手轮上的示数__________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm.
(3)为了增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,可以________.
A.增大单缝和双缝之间的距离 B.增大双缝和光屏之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片 D.增大双缝之间的距离
3.
(1)利用甲图所示装置研究光的某些现象,下列说法正确的是______。
A.若在光屏上得到的图样如(a)图所示,则光源和光屏间放置的是单缝挡板
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,图样的条纹宽度会变窄
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则红光最有可能照射不到光屏上
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,则紫光最有可能照射不到光屏上
(2)用双缝干涉测量某单色光的波长时,所得图样如乙图所示,调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心,测量头卡尺的示数如丙图所示,其读数为______mm,移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心,测量头卡尺的示数为18.6mm。
已知双缝挡板与光屏间距为0.6m,双缝相距0.2mm,则所测单色光的波长为______m。
4.
(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取__________________或__________________的方法.
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是________(选填数字代号).
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央,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条亮条纹的中央,手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.
(4)如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm,则待测光的波长是________m(取三位有效数字).
5.小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长,实验老师给他提供(如图甲所示的)实验仪器。
接通电源使光源正常发光。
回答下列问题:
①一开始小明和小强同学按图甲所示将仪器安装在光具座上之后,在目镜中什么也看不到,两人看了说明之后,相互配合做了如下调节。
一是调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上,二是调节单缝与双缝________,使缝的中点位于遮光筒轴线上,但是这次小明同学在目镜中看到了模糊不清的条纹,为了得到清晰的条纹,因仪器装置较长,一人无法完成操作,两人开始分工,小明在目镜中观察,小强必须前后微调________(填写图中所给的仪器名称)才能看到清晰的干涉条纹。
②经过认真、正确地调节,小明和小强看到了彩色干涉条纹,说明在实验装置当中缺少了________,小明和小强认为同样可以测出彩色条纹间距,从而测出小灯泡发出的光的波长,因此调节出如图乙、丙、丁所示的三个彩色条纹图样,请问观察到图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是________(填“偏左”或“偏右”)的。
③观察到图乙时,将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数为
。
然后转动测量头,使分划板中心刻线与第9条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数为
,求得相邻亮纹的间距
________
。
④已知双缝间距
,测得双缝到光屏的距离
,由计算表达式
________,求得所测灯泡发出光的波长为________(结果保留三位有效数字)
。
6.在利用双缝干涉测量光的波长的实验中,需要从标尺上读出某条亮纹的位置.图甲中所示的读数是________mm.
若缝与缝间相距d,双缝到屏间的距离为L,相邻两个亮条纹中心的距离为
则光的波长可表示为
________(字母表达式),某同学在两个亮条纹之间测量,测出以下结果,其他数据为:
测量
的情况如图乙所示.由此可计算出该光的波长为
________m.
7.小沈同学进行“用双缝干涉测波长”的实验,
(1)其中部分器材如下:
A.白炽灯B.凸透镜C.单缝片
D.滤光片E.测量头F。
双缝片
将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光源起合理的顺序是(填字母):
A、B、___________、___________、F、E
(2)某次观察时,透过测量头观察到了绿光的干涉条纹,但条纹的亮度很低,为了便于测量,下列方法能够使条纹亮度增加的是___________
A.增加光源的功率B.将毛玻璃换成透明玻璃
C.换一个面积更大的凸透镜D.调节测量头的位置
(3)下列图示中条纹间距表示正确的是___________。
A.
B.
C。
D.
(4)如图所示是小沈同学改为参考课本上”用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验,图甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。
比较甲、乙两图线可判断,第一次实验中的___________
A.单缝与双缝的缝距一定较大
B.光强度较小
C.光源离双缝的距离较大
D.双缝离光传感器的距离可能较小
8.在用双缝干涉测光的波长的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,从仪器注明的规格可知,双缝间距d=0.20mm.现测得像屏与双缝屏间的距离L=60.0cm.然后,接通电源使光源正常工作.
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米(mm),游标尺上有50个分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,映入眼帘的干涉条纹如图所示,他将分划板上的三条竖线对准a条纹,此时游标尺上的读数为x1=3.60mm;接着再转动手轮,将分划板上的三条竖线对准b条纹,此时游标尺上的读数如左图,则x2=_________mm.
(2)两个相邻亮纹(或暗纹)间距离的表达式为Δx=_________(用x1、x2表示);这种色光的波长的表达式λ=____________(用Δx、L、d表示).利用上述测量结果,代入数据经计算可得λ=_____________m(保留三位有效数字).
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一、实验:
用双缝干涉测量光的波长实验题
1.EDBA变宽变窄13.8702.310
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3].为获取两列单色相干
解析:
EDBA变宽变窄13.8702.310
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2][3].为获取两列单色相干光,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。
排序应为C、E、D、B、A。
(2)[4].将激光束照在双缝上,将出现双缝干涉现象,而双缝干涉图样是中间为亮条纹的明暗相间的等间距条纹,则A正确。
(3)[5][6].根据双缝干涉条纹间距公式
可知在其他条件不变,d减小时,条纹间距变宽;而在其他条件不变,L减小时,条纹间距变窄。
(4)[7][8].图乙的读数:
螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0×0.01mm,两者相加为13.870mm。
图甲的读数:
甲图中固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为32.0×0.01mm,两者相加的读数为2.320mm,由以上读数可知;
(5)[9][10].根据
知
代入数据得
2.DB;13.870;2.310;B
【解析】
(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝D、双缝B;
(2)图3螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻
解析:
DB;13.870;2.310;B
【解析】
(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝D、双缝B;
(2)图3螺旋测微器固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为37.0×0.01mm,两者相加为13.870mm
同理:
图2的读数为:
2.320mm
所以
;
(3)依据双缝干涉条纹间距规律
可知:
A项:
与单缝和双缝间的距离无关,故增大单缝与双缝之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离,故A错误;
B项:
增大双缝与光屏之间的距离L,由上式知,可增大相邻两条亮纹之间的距离,故B正确;
C项:
绿光的波长比红光短,由上知,将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉条纹的间距减小,故C错误;
D项:
增大双缝之间的距离d,干涉条纹的间距减小,故D错误.
点晴:
为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝,螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
3.BD11.46.0×10-7
【解析】
【详解】
(1)[1]A.若在光屏上得到的图样如(a)图所示为干涉条纹,则光源和光屏间放置的是双缝挡板,不是单缝,A错误;
B.若光源
解析:
BD11.46.0×10-7
【解析】
【详解】
(1)[1]A.若在光屏上得到的图样如(a)图所示为干涉条纹,则光源和光屏间放置的是双缝挡板,不是单缝,A错误;
B.若光源和光屏间放置的是双缝挡板,光源由红光换作蓝光后,依据干涉条纹间距公式
可知,波长变短,图样的条纹宽度会变窄,B正确;
C.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,红光偏折最小,则红光最有可能照射到光屏上,C错误;
D.若光源和光屏间放置的是三棱镜,光源能发出红、绿、紫三色光,紫光偏折最大,则紫光最有可能照射不到光屏上,D正确。
故选BD。
(2)[2][3]由图丙所示可知,游标卡尺示数为:
11mm+4×0.1mm=11.4mm
条纹间距为:
m
由双缝干涉条纹公式有:
代入数据解得:
m
4.滤光片单缝双缝增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离②③1.6105.37×10-7
【解析】
【详解】
(1
解析:
滤光片单缝双缝增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离②③1.6105.37×10-7
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝.
[4][5]由Δx=
λ可知,要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取的办法有:
增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒);②减小双缝之间的距离.
(2[6])由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是②、③.
(3)[7]甲图固定刻度读数为0mm,可动刻度读数为0.01×4.5=0.045mm,所以最终读数x1=0.045mm,图乙中固定刻度读数为14.5mm,可动刻度读数为0.01×3.5mm=0.035mm,则x2=14.535mm.它们的差值是14.490mm,
中间跨越了10-1=9个亮条纹间距,所以相邻两亮条纹间距是
Δx=
mm=1.610mm.
(4)[8]根据
则光的波长:
λ=
=5.37×10-7m.
5.相互平行凸透镜滤光片偏右2.125607
【解析】
【详解】
①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件,所以必须调节单缝与双
解析:
相互平行凸透镜滤光片偏右2.125
607
【解析】
【详解】
①[1]调节单缝与双缝相互平行是干涉条纹是否清晰的前提条件,所以必须调节单缝与双缝相互平行;
[2]在调节光源、凸透镜、遮光筒轴线在同一高度上,单缝与双缝相互平行后,还必须认真前后微调凸透镜才能使光屏上得到清晰的干涉条纹的图样。
②[3][4]不加滤光片,观察到的是复色光的彩色条纹;根据实际操作易知图乙情景时目镜中心相对于遮光筒轴线是偏右的。
③[5]根据
得相邻亮纹的间距为2.2125mm
④[6]由
知表达式为
带入数据
6.24
【解析】
【分析】
【详解】
从图中可以看出,主尺示数为5 mm,游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐,即游标尺示数为:
12×0.02 mm=0.24 mm,图中的游标
解析:
24
【解析】
【分析】
【详解】
从图中可以看出,主尺示数为5 mm,游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐,即游标尺示数为:
12×0.02 mm=0.24 mm,图中的游标卡尺的示数为:
5 mm+0.24 mm=5.24 mm.
由干涉条纹间距的计算公式:
△x=
,解得光的波长表达式为:
λ=
.
由图中可以求出条纹间距为:
△x=
mm=1.96 mm,代入数据解得光的波长为:
λ=5.6×10−7m.
7.DCACCD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知,从左向右依次为:
白色光源、凸透镜、滤光片、单
解析:
DCACCD
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1].根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知,从左向右依次为:
白色光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、测量头.将以上器材安装在光具座遮光筒上时,自光源起合理的顺序是:
A、B、D、C、F、E;
(2)[2].为了便于测量,要使条纹亮度增加,即使得单位时间内的光子数目增多;
A.当增加光源的功率,导致单位时间内的光子数目增多,故A正确;
B.将毛玻璃换成透明玻璃,不会看到亮条纹,故B错误;
C.将放大镜A换一个面积更大的放大镜,则光的强度的增强,导致亮度增加,故C正确;
D.调节测量头的位置,亮度不变,故D错误。
故选AC。
(3)[3].干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和,为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离,故图C是正确的,图ABD错误.
故选C。
(4)[4].由图可知,第一次得到的条纹间距较小,根据
可知:
A.单缝与双缝的缝距对条纹间距无影响,选项A错误;
B.光强度对条纹间距无影响,选项B错误;
C.光源离双缝的距离对条纹间距无影响,选项C错误;
D.双缝离光传感器的距离l较小,则条纹间距较小,选项D正确;
故选D。
8.60mm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为11mm,游标读数为0.02mm×6×5=0.60mm,所以最终读数为.
(2)[2][3][
解析:
60mm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]游标卡尺的主尺读数为11mm,游标读数为0.02mm×6×5=0.60mm,所以最终读数为
.
(2)[2][3][4]两个相邻明纹(或暗纹)间的距离
根据
得
;
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