2025版高中物理第十三章4實驗用雙縫干涉測量光的波長練習含解析新人教版選修3-4

PAGE2-4試驗:用雙縫干涉測量光的波長1.(多選)在“視察光的干涉現(xiàn)象”試驗中,某小組同學用綠色的激光在光屏上得到了較為清楚的干涉圖樣,為了得到條紋間距更大的干涉圖樣,他們探討出下列幾種方案,其中可行的是(AC)A.只需將光源改為紅色的激光B.只需把雙縫間距略微調大C.只需把光屏到雙縫的距離調大D.只需把光源到雙縫的距離調大解析:在波的干涉中,干涉條紋的間距Δx=ldλ2.某同學在做“用雙縫干涉測量光的波長”的試驗中,試驗裝置如圖所示.(1)粗略調試后,出現(xiàn)了干涉圖樣,但不夠清楚,以下調整做法正確的是.

A.旋轉測量頭B.上下?lián)軇咏饘贀軛UC.左右撥動金屬撥桿D.前后撥動金屬撥桿(2)該同學通過測量頭的目鏡視察單色光的干涉圖樣時,發(fā)覺里面的亮條紋與分劃板豎線未對齊,如圖所示,若要使兩者對齊,該同學應如何調整.

A.僅左右轉動透鏡B.僅旋轉單縫C.僅旋轉雙縫D.僅旋轉測量頭(3)下列圖示中條紋間距表示正確的是.

解析:(1)考查操作學問,左右撥動金屬撥桿,可使單縫與雙縫平行,增加光的透射,可得到更加清楚的圖樣,選C.(2)旋轉測量頭,可使刻度線與條紋平行,選D.(3)相鄰的明或暗條紋間距等于相鄰兩明或暗條紋中心間的距離,故選CD.答案:(1)C(2)D(3)CD3.某同學用如圖(甲)所示試驗裝置做“用雙縫干涉測量光的波長”的試驗,相鄰兩條亮紋間的距離用帶有螺旋測微器的測量頭測出,測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上的示數(shù)為0.070mm,然后同方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊,如圖(乙)所示,此時手輪上的示數(shù)為mm.已知雙縫間距離為d=0.400mm,測得雙縫到毛玻璃屏的距離為L=0.600m,求得相鄰亮紋間距離為Δx,寫出計算被測量波長的表達式λ=,并算出其波長λ=nm.

解析:螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4.5mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×44.5mm=0.445mm,所以最終讀數(shù)為4.945mm.依據雙縫干涉條紋的間距公式Δx=Ldλλ=dLΔx,代入數(shù)據得,λ答案:4.945Δxd4.在“用雙縫干涉測光的波長”試驗中,將雙縫干涉試驗儀按要求安裝在光具座上[如圖(甲)],并選用縫間距d=0.20mm的雙縫屏.從儀器注明規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離L=700mm.然后,接通電源使光源正常工作.(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度.某同學調整手輪后,從測量頭的目鏡看去,第一次映入眼簾的干涉條紋如圖(乙)(a)所示,圖(乙)(a)中的數(shù)字是該同學給各暗紋的編號,此時圖(乙)(b)中游標尺上的讀數(shù)x1=mm;接著再轉動手輪,映入眼簾的干涉條紋如圖(丙)(a)所示,此時圖(丙)(b)中游標尺上的讀數(shù)x2=mm.

(2)利用上述測量結果,經計算可得兩個相鄰亮紋(或暗紋)間的距離Δx=mm;這種色光的波長λ=nm.

解析:(1)圖(乙)中主尺讀數(shù)為1mm,游標尺讀數(shù)為8×0.02mm=0.16mm,所以讀數(shù)為1.16mm,圖(丙)中主尺讀數(shù)為15mm,游標尺讀數(shù)為1×0.02mm=0.02mm,所以讀數(shù)為15mm+1×0.02mm=15.02mm.(2)由于圖中數(shù)字標記的是暗條紋,首先應依據暗條紋所標數(shù)字給亮條紋也標明條數(shù),若圖(乙)的(a)圖中的中心刻線所對亮條紋記為第1條,則圖(丙)的(a)圖中,中心刻線所對亮紋為n=7,則Δx=x2-x1n-1=2.31mm,光的波長λ答案:(1)1.1615.02(2)2.316.6×1025.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D、透紅光的濾光片E等光學元件,要把它們放在圖(甲)所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測量紅光的波長.(1)本試驗的步驟有:①調整單縫與雙縫的間距為5～10cm,并使單縫與雙縫相互平行;②按合理依次在光具座上放置各光學元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;③取下遮光筒右側的元件,打開光源,調整光源高度,使光束能干脆沿遮光筒軸線把屏照亮;④用米尺測出雙縫到屏的距離;用測量頭(讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離;⑤將測得的數(shù)據代入公式求出紅光的波長.以上步驟合理的依次是.(只填步驟代號)

(2)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上的示數(shù)如圖(乙)所示;然后同方向轉動測量頭,使分劃板的中心刻線與第5條亮紋中心對齊,此時手輪上的示數(shù)如圖(丙)所示.則圖(乙)中手輪上的示數(shù)是mm;圖(丙)中手輪上的示數(shù)是mm.

(3)已知雙縫到屏的距離為0.500m,運用的雙縫間距為2.8×10-4m,由此可求得所測紅光波長為λ=m(結果保留三位有效數(shù)字).解析:(2)螺旋測微器(乙)的固定刻度讀數(shù)為1mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×13.0mm=0.130mm,則最終讀數(shù)為1.130mm.螺旋測微器(丙)的固定刻度讀數(shù)為5.5mm,可動刻度讀數(shù)為0