高中物理选择性必修第一册课后习题 第四章 5.实验 用双缝干涉测量光的波长.docVIP

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5.实验:用双缝干涉测量光的波长

课后训练巩固提升

基础巩固

1.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图(a)所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图(b)所示。他改变的实验条件可能是()

(a)

(b)

A.减小光源到单缝的距离

B.减小双缝之间的距离

C.减小双缝到光屏之间的距离

D.换用频率更高的单色光源

答案:B

解析:改变条件后亮条纹之间的间距变大,由公式Δx=ldλ可知,要使Δx增大,可增大双缝到光屏之间的距离l,C错误;减小双缝之间的距离d,B正确;换用波长更长,即频率更低的单色光源,D错误;改变光源到单缝的距离不会改变Δx,A

2.(多选)某同学在做双缝干涉实验时,按装置图安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这可能是由于()

A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大

B.没有安装滤光片

C.单缝与双缝不平行

D.光源发出的光束太强

答案:AC

解析:安装实验器材时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝要在同一高度,中心位置在遮光筒轴线上,单缝与双缝要相互平行,才能使实验成功。当然还要使光源发出的光束不致太暗。综上所述,可知选项A、C正确。

3.某同学在做“双缝干涉测量光的波长”的实验时,第一次分划板中心刻线对齐第2条亮条纹的中心时[如图(a)中的A],游标卡尺的示数如图(b)所示,第二次分划板中心刻线对齐第6条亮条纹的中心时[如图(c)中的B],游标卡尺的示数如图(d)所示。已知双缝间距d=0.5mm,双缝到屏的距离l=1m,则:

(a)

(b)

(c)

(d)

(1)图(b)中游标卡尺的示数为cm。?

(2)图(d)中游标卡尺的示数为cm。?

(3)所测光波的波长为m(保留两位有效数字)。?

答案:(1)1.250

(2)1.775

(3)6.6×10-7

解析:(1)图(b)中,游标卡尺的固定刻度读数为1.2cm,游标尺上第10个刻度游标读数为0.05×10mm=0.50mm=0.050cm,所以最终读数为1.2cm+0.050cm=1.250cm。

(2)图(d)中,游标卡尺的固定刻度读数为1.7cm,游标尺上第15个刻度游标读数为0.05×15mm=0.75mm=0.075cm,所以最终读数为1.7cm+0.075cm=1.775cm。

(3)Δ≈0.131cm

根据Δ。

4.(改编题)实验小组利用图(a)所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。

(a)

(b)

(1)关于该实验,下列说法正确的有。?

A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝

B.实验时,单缝与双缝应该相互垂直

C.实验时,屏上的干涉条纹与双缝相互垂直

D.将滤光片由蓝色换成红色,干涉条纹间距变宽

(2)实验中,分划板中心刻度对齐某条纹中心时,手轮上的读数如图(b)所示,其值为mm。?

(3)实验中测量多条干涉条纹宽度的目的是;若测量过程中误将6个条纹间距数成7个,波长的测量值将(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。?

答案:(1)AD

(2)2.280

(3)求其平均值,以减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度)偏小

解析:(1)实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝,故A正确;实验时,单缝与双缝应该相互平行,不是相互垂直,故B错误;实验时,屏幕上的干涉条纹与双缝相互平行,不是相互垂直,故C错误;将滤光片由蓝色换成红色,波长变长,依据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ,则有干涉条纹间距变宽,故D

(2)图(b)中手轮的精确值为0.01mm,手轮的固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.280mm,则最终读数为m。

(3)实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是求其平均值,以减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度);若测量过程中误将6个条纹间距数成7个,则导致条纹间距Δx变小,根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ,得λ=d·

能力提升

1.图(a)是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置,测得双缝屏到毛玻璃屏的距离l为0.2m、双缝的距离d为0.4mm,图(b)是通过该仪器的观测装置看到的毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是亮条纹的编号。图(c)、图(d)是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图(c)是测第1号亮条纹的位置,此时观测装置上螺旋测微器的读数为mm;图(d)是测第4号亮条纹的位置,此时观测装置上螺旋测微器的读数为mm。根据上面测出的数据可知,相邻两条亮条纹间的距离Δ,计算波长的数学表达式λ=,被测光的波长为