4.4 用光的干涉测量光的波长 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册(word含答案)

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名称 4.4 用光的干涉测量光的波长 同步课时作业训练—2021-2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册(word含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-08-20 08:25:17

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2021-2022年高二物理选择性必修第一册同步课时作业训练
4.4
用光的干涉测量光的波长
一、单选题。本大题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.在双缝干涉实验中,设单缝宽度为h,双缝距离为d,双缝与屏的距离为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=1cm,d=0.1mm,l=1m
B.h=1mm,d=0.1mm,l=10cm
C.h=1mm,d=10cm,l=1m
D.h=1mm,d=0.1mm,l=1m
2.某次实验中,测得第一级明条纹和第三级明条纹相距4.0×10-2m,若双缝片间距为0.1
mm,缝到屏的距离为,则光波的波长为(  )
A.8.0×10-8
m
B.5.0×10-7
m
C.1.5×10-8
m
D.1.0×10-7m
3.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图所示,若要使两者对齐,小张同学应如何调节()
A.仅顺时针旋转单缝
B.仅顺时针旋转双缝
C.仅逆时针旋转测量头
D.仅逆时针旋转整个遮光筒
4.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示,为了使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验,下列说法正确的是(  )
A.取下滤光片,光屏上将不能出现彩色的干涉条纹
B.若单缝向右平移一小段距离,光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大
C.若将双缝间的距离d增大,光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D.若将滤光片由红色换成绿色,光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小
5.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到图(甲)所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图(乙)所示。他改变的实验条件是(  )
A.减小双缝之间的距离
B.减小光源到双缝的距离
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
6.如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件,其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的(  )
A.a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏
B.a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏
C.a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏
D.a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏
7.如图所示,用单色光做双缝干涉实验,现将折射率为的透明薄膜遮住上方的条缝,则屏上可以观察到(  )
A.干涉条纹向上移动,条纹宽度不变
B.干涉条纹向下移动,条纹宽度变窄
C.干涉条纹向上移动,条纹宽度变宽
D.干涉条纹不移动,条纹宽度不变
8.在利用测量头测量条纹宽度时,应使分划板中心刻线(  )
A.与亮条纹的边缘对齐
B.与暗条纹的边缘对齐
C.与亮条纹的中心位置对齐
D.与暗条纹的中心位置对齐
9.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,C为光屏。当让一束阳光照射A屏时,C屏上并没有出现干涉条纹,移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是(  )
A.单缝S太窄
B.单缝S太宽
C.S到和距离不相等
D.阳光不能作为光源
10.如图所示是双缝干涉实验,使用波长为600nm的橙色光照射时,在光屏上的点和点上方的点恰好形成两列相邻的亮条纹。若用波长为400nm的紫光重复上述实验,则点和点形成的明暗条纹情况是(

A.点和点都是亮条纹
B.点是亮条纹,点是暗条纹
C.点和点都是暗条纹
D.橙光的相邻亮条纹间距小于紫光的相邻亮条纹间距
二、多选题。本大题共3小题,每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11.利用图中装置研究双缝干涉现象时,下面几种说法正确的是(  )
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.换一个双缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄
12.关于“用双缝干涉测量光的波长”的实验,正确的说法是(  )
A.实验时应调节各器件共轴,并且单缝和双缝的缝应相互平行
B.观察到的白光的干涉图样是:在视野中可以看到彩色的干涉条纹,中央为一条白亮的零级干涉条纹;彩色条纹的排列,以零级亮条纹为中心左右对称,在第一级亮条纹中紫色在最外侧
C.看到白光的干涉条纹后,在单缝前面放上红色或绿色滤光片,即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大
D.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数
13.下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(  )
A.单缝的作用是获得一个线光源
B.双缝的作用是获得两个振动情况相反的相干光源
C.频率相同、相位差恒定的两列单色光能够产生干涉现象
D.照射单缝的单色光的频率越高,光屏上出现的条纹宽度越宽
三、填空题。本大题共4小题。
14.在用双缝干涉实验装置观察双缝于涉条纹时:
①观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,可以调节拨杆使_________;
②要增大观察到的条纹间距,可以________(选填“增大”或“减小”)双缝与测量头间的距离。
15.光的干涉实验最早是英国物理学家______在1801年成功完成的,杨氏实验有力地证明了光是一种______。
16.在双缝干涉实验中,分布用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比______
(填“>”、“<”或“=”).若实验中红光的波长为,双缝到屏幕的距离为,测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为,则双缝之间的距离为______.
17.某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射,光电传感器可以测量光屏上光强的分布。某次实验时,在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布,这位同学在缝屏上安装的是________(填“单缝”或“双缝”)。当研究干涉现象时,若要使干涉条纹的间距变大,可选用宽度较________(填“宽”或“窄”)的双缝,或使双缝屏与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)。
四、解答题。本大题共3小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程。
18.在用红光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离为0.5mm,测得双缝到光屏的距离为1.0m,在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则:
(1)此红光的频率为多少?它在真空中的波长为多少?
(2)假如把整个装置放入折射率为的水中,这时屏上相邻明条纹的间距为多少?
19.某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中,已知两缝间的间距为,以某种单色光照射双缝时,在离双缝远的屏上,用测量头测量条纹间的宽度:先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条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图乙所示。根据以上实验,测得的这种光的波长是多少?
20.1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示,为单色光源,为一平面镜。发出的光直接照在光屏上,同时发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于在平面镜中的虚像发出的,这样就形成了两个一样的相干光源。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和,光的波长为。写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离的表达式。
参考答案
1.D
【解析】在双缝干涉实验中,要得到清晰的干涉条纹,由可知,必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小,双缝到屏的距离足够大。
故选D。
2.B
【解析】根据公式
Δx=λ
Δx==m=2.0×10-2
m
l=4.0
m,d=0.1mm=10-4
m
解得
λ=5.0×10-7
m
故选B。
3.C
【解析】亮条纹与分划板竖线未对齐,应转动测量头,故ABD项错误,C项正确。
故选C。
4.D
【解析】A.取下滤光片,不同的色光干涉,在光屏上将出现彩色的干涉条纹,A错误;
B.若单缝向右平移一小段距离,由于双缝到光屏的距离不变,则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变,B错误;
C.根据
将双缝的距离d增大,则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小,C错误;
D.若将滤光片由红色换成绿色,色光的波长减小,根据
光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小,D正确。
故选D。
5.A
【解析】ACD.由图可知,亮纹的宽度变大了,根据相邻两个亮(暗)纹间距
可知,若想增大亮纹宽度,可增大双缝到光屏之间的距离L,增大波长或减小两个双缝间的距离d,而根据
增大波长相当于减小光的频率,因此A正确,CD错误;
B.改变光源到双缝的距离,不会改变条纹的宽度,B错误。
故选A。
6.B
【解析】为了获取单色的线光源,光源后面是滤光片、单缝,然后通过双缝在光屏上产生干涉图样,则后面是双缝、遮光筒和光屏。故B正确,ACD错误。
故选B。
7.A
【解析】在遮住上方缝前,干涉条纹的中央明纹到两缝的光程相等,当透明薄膜遮住上方的一条缝后,等效为通过上方缝的光的光程变大,中央明纹只有向上移动,才能使中央明纹到两缝的光程仍相等,由可知,条纹宽度不变。
故选A。
8.C
【解析】在利用测量头测量条纹宽度时,应使分划板中心刻线与亮条纹的中心位置对齐,这是因为条纹的边缘轮廓不清晰,如果对准边缘测量误差较大,而亮条纹比暗条纹更好观测,C正确,ABD错误。
故选C。
9.B
【解析】双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的,单缝的宽度应比较小,由题意知,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,得不到线光源。
故选B。
10.B
【解析】ABC.根据出现明暗条纹的条件可知,点到双缝的路程差为零,一定出现亮条纹。用波长为600nm的橙色光照射时,在光屏上的点和点恰好形成两列相邻的亮条纹,则
解得nm,换用波长为400nm的紫光时有
可知P点是暗条纹,B正确、AC错误;
D.因橙光的波长大于紫光,则根据
可知,橙光的相邻亮条纹间距大于紫光的相邻亮条纹间距,D错误。
故选B。
11.ABD
【解析】由条纹间距公式Δx=λ(d指双缝间的距离,l是双缝到屏的距离),可知
A.该选项中l减小,Δx变小,选项A正确;
B.该选项中λ变大,Δx变大,选项B正确;
C.该选项中,改变单缝和双缝之间的距离,对Δx无影响,选项C错误;
D.该选项中,d变大,Δx变小,选项D正确。
故选ABD。
12.ACD
【解析】A.实验时应调节各器件共轴,并且单缝和双缝的缝应相互平行,选项A正确;
B.观察到的白光的干涉图样是:在视野中可以看到彩色的干涉条纹,中央为一条白亮的零级干涉条纹;彩色条纹的排列,以零级亮条纹为中心左右对称,在第一级亮条纹中,由于紫光的波长最短,则紫色在最内侧,选项B错误;
C.看到白光的干涉条纹后,在单缝前面放上红色或绿色滤光片,即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹,因红光的波长比绿光大,根据可知,且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大,选项C正确;
D.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数,选项D正确。
故选ACD。
13.AC
【解析】AB.双缝干涉实验中,单缝的作用是获得一个线光源,双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源,故A正确,B错误;
C.频率相同、相位差恒定的两列光可以发生干涉现象,故C正确;
D.由
可得
频率越高,波长越短,条纹间距越窄,故D错误。
故选AC。
14.单缝与双缝平行;
增大
【解析】(1)[1]
观察到较模糊的干涉条纹,是因为光线不能很好的叠加,要使条纹变得清晰,可以调节拨杆使单缝与双缝平行。
(2)[2]由双缝干涉条纹间距
因此要增大观察到的条纹间距,可以增大双缝与测量头间的距离。
15.托马斯·杨

【解析】略
16.>
【解析】双缝干涉条纹间距,红光波长长,所以用红光的双缝干涉条纹间距较大,即
>.条纹间距根据数据可得,根据可得.
【点睛】
双缝干涉实验的条纹间距公式熟记,对于从红光到紫光的波长频率折射率全反射临界角等等要认清变化趋势.
17.单缝

增大
【解析】[1]由图乙可知,光强分布条纹中间宽、两边窄,可知是衍射条纹,所以在缝屏上安装的是单缝;
[2][3]根据知,要使干涉条纹间距变大,双缝的宽度需减小,即选择宽度较窄的双缝或使双缝屏与光屏间的距离增大。
18.(1),;(2)
【解析】(1)根据题意计算相邻明条纹的间距
又因为
解得红光在真空中的波长
红光的频率
(2)红光在水中传播的速度
在水中的波长
则屏上相邻明条纹的间距
19.6.725×10-7m
【解析】分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐时示数为
x1=2mm+33.2×0.01mm=2.332mm
分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐时示数为
x1=15mm+37.7×0.01mm=15.377mm
条纹间距离

求得光的波长为
20.
【解析】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看做双缝干涉,所以SS′之间的距离为d,而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式,因为
d=2a
所以相邻两条亮纹(或暗纹)间距离
答案第1页,总2页