4.4 实验:用双缝干涉测量光的波长 同步练习题(word版含答案)

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名称 4.4 实验:用双缝干涉测量光的波长 同步练习题(word版含答案)
格式 doc
文件大小 444.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-02-25 16:03:01

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文档简介

4.4 实验:用双缝干涉测量光的波长
一、单选题
1.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
2.1834年,洛埃利用单面镜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,同时发出的光通过平面镜反射在光屏上。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。则相邻两条亮条纹的中心间距是(  )
A. B. C. D.
3.如图甲所示,利用激光器发射出的激光照射到双缝上,在双缝后面的光屏上能呈现出明、暗相间的干涉条纹。若实验中仅改变某一个实验条件、而其他条件均不变的情况下,得到的干涉图样分别如图乙和丙所示。对于这两次实验,下列说法中正确的是(  )
A.由于选用的激光器不同,乙图对应的激光的频率较高
B.双缝到光屏的距离L不同,乙图对应的L较大
C.双缝的间距不同,乙图对应的间距较大
D.激光器到双缝的距离不同,乙图对应的距离较大
4.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
5.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,如图所示,并选用缝间距的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离。接通电源使光源正常工作。M、N、P三个光学元件依次为(  )
A.滤光片、单缝片、双缝片 B.滤光片、双缝片、单缝片
C.偏振片、单缝片、双缝片 D.双缝片、偏振片、单缝片
二、多选题
6.某同学在做双缝干涉实验时,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.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度
C.单缝与双缝不平行
D.光源发出的光束太强
7.在杨氏双缝干涉实验中,如果(  )
A.用白光当光源,屏上将呈现黑白相间的条纹
B.用红光当光源,屏上将呈现红黑相间的条纹
C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹
D.杨氏双缝干涉实验中的光源必须是相干光源
8.如图所示,某同学按实验装置安装好仪器后,来做测量光的波长的实验,屏幕上可以看到绿色干涉条纹,则下列说法中正确的是________。
A.屏幕上的干涉条纹与双缝相互垂直
B.仅使测量头绕图中虚线转轴旋转,干涉条纹会消失
C.若屏上看不到干涉条纹,其原因可能为单缝宽度过大
D.若屏上看不到干涉条纹,其原因可能为单缝和双缝没有平行
9.图中给出了用“双缝干涉测量光的波长”实验示意图,双缝和间距为0.80mm,双缝到屏的距离为0.80m,波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝和上,在屏上形成干涉条纹,中心轴线上方第一条亮纹中心位置在处,第三条亮纹中心位置在处,现有1号、2号虫子分别从和出发,以相同速度沿垂直屏方向飞行,1号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到,2号虫子到达屏后,沿屏直线爬行到,假定两只虫子爬行速度均为,正确的是:
A.1号虫子运动路程比2号短 B.两只虫子运动的时间差为0.2s
C.两只虫子运动的时间差为1.0s D.已知条件不够,两只虫子运动的时间差无法计算
10.用a、b两种不同波长的光,先后用同一装置做双缝干涉实验,得到两种干涉条纹,其中a光的干涉条纹间距大于b光的条纹间距,则(  )
A.a光的波长大于b光的波长
B.a光的频率大于b光的频率
C.在玻璃中,a光的速度等于b光的速度
D.从玻璃射向空气发生全反射时,a光的临界角大于b光的临界角
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
三、非选择题
12.在双缝干涉实验中,光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为1.8×10-6m,如果用波长为600nm的黄光照射双缝,该黄光的频率为______(已知真空中的光速c=3×108m/s);P点出现______(填“亮条纹”或“暗条纹”);若双缝之间的距离以及双缝到屏的距离保持不变,将黄光换成波长为750nm的红光,则光屏上条纹的宽度______(填“变大”“变小”或“不变”)。
13.如图1所示,利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝间距,双缝到光屏间的距离,实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可______。
A.使用间距更大的双缝 B.将单缝向双缝靠近
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.将屏向靠近双缝的方向移动
(2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示,则
①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为,在B位置时游标卡尺读数为,相邻两条纹间距____________mm;
②该单色光的波长_______m(保留两位有效数字)。
14.某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。使用的双缝间距d已知。实验时,首先调节单缝和双缝的中心位于遮光筒的中心轴线上,并使单缝和双缝互相平行。当屏上出现了干涉图样后,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500mm)观察到第一条亮纹的位置如图乙中(a)所示,第五条亮纹位置如图乙中(b)所示,可得相邻两条亮纹间的距离________mm,再测出双缝与屏之间的距离l,即可根据公式______(用题中所给字母表示)算出光的波长。
15.洛埃德在1834年提出了一种中更简单的观察干涉的装置。如图所示,单色光从单缝射出,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,___________相当于另一个“缝”;
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15mm,单缝到光屏的距离D=1.2m,观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm,则该单色光的波长λ=___________m(结果保留1位有效数字)
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离___________
A.将平面镜稍向上移动一些
B.将平面镜稍向右移动一些
C.将光屏稍向右移动一些
D.将光源由红色光改为绿色光
(4)实验表明,光从光疏介质射向光密介质界面发生反射,在入射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π的变化,称为“半波损失”。如果把光屏移动到和平面镜接触,接触点P处是___________(选填“亮条纹”或“暗条纹”)
16.在“利用双缝干涉测量紫光的波长”实验中,将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上,然后接通电源使光源正常工作,像屏上出现了清晰但是间距较小的紫色干涉条纹。
(1)下列操作中,可以使紫色条纹间距变大的是_____________。
A.换一个红色滤光片 B.增大双缝到像屏的距离
C.增大单缝与双缝间的距离 D.增大双缝的间距
(2)观察测量的图样(如图乙所示),调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心,测量头的示数如图丙所示,其示数为___________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,测量头的示数为10.492mm。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。(结果保留两位有效数字)
17.在“观察光的干涉现象”的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。
(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越大,屏上明暗相间的条纹间距___________(填“越大”或“越小”);
(2)在该实验中,若所用激光的波长为,屏上P点距双缝和的路程差为,则P点出现的应是___________(填“亮条纹”或“暗条纹”);
(3)在该实验中,已知双缝挡板与光屏间距为L,双缝相距d,第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为s,则激光的波长为___________。
试卷第1页,共3页
试卷第7页,共7页
参考答案:
1.C
【解析】
【详解】
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。
2.C
【解析】
【详解】
根据平面镜成像原理,光源S发出来的光,经平面镜反射后,相当于从发来的光,因此两个相干光源之间的距离为2a,如图所示
根据
可得
故选C。
3.B
【解析】
【详解】
A.根据双缝干涉条纹的间距公式知,波长λ大的干涉条纹间距Δx大,而乙图的干涉条纹间距较大,所以乙图对应的光波波长较长,频率较小,故A错误;
B.根据双缝干涉条纹的间距公式知,乙图对应的干涉条纹间距Δx较大,则乙图双缝到光屏的距离L较大,故B正确;
C.根据双缝干涉条纹的间距公式知,乙图的干涉条纹间距Δx较大,则可能是乙图对应的双缝间距d较小,故C错误;
D.光源到双缝的距离不影响双缝干涉条纹的间距,故D错误。
故选B。
4.C
【解析】
【详解】
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。
5.A
【解析】
【分析】
【详解】
双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以让白炽灯灯光通过滤光片形成单色光,再经过单缝形成一个线光源,然后通过双缝形成相干光,在光屏上形成干涉条纹。故合理的顺序是滤光片、单缝片、双缝片,故A正确,BCD错误。
故选A。
6.AC
【解析】
【详解】
安装实验器件时要注意: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,中心位置在遮光筒的轴线上,单缝与双缝要互相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;
故选AC。
7.BD
【解析】
【详解】
A.杨氏双缝干涉实验中,用白光当光源,屏上将呈现彩色条纹,故A错误;
B.用红光当光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间,故B正确;
C.红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,故C错误;
D.双缝干涉的条件是必须有相干光源,故D正确。
故选BD。
8.CD
【解析】
【详解】
A.屏幕上的干涉条纹与双缝相互平行,不是相互垂直,故A错误;
B.仅使测量头绕图中虚线转轴旋转,干涉条纹不会消失,故B错误;
C.如果单缝宽度过大,通过双缝的光可能不再是相干光,不会形成干涉条纹,故C正确;
D.当单缝与双缝不平行时,只看到一片亮光却看不到干涉条纹,所以若屏上看不到干涉条纹,有可能为单缝和双缝没有平行,故D正确;
故选CD。
9.AB
【解析】
【详解】
根据双缝干涉相邻亮纹间距公式得出相邻亮条纹间距为0.5mm,则得出p1p2在屏幕上的坐标分别为0.5mm,1.5mm,那么1号虫子从S1到P1的路程为800.9mm,2号虫子从S2到P2的路程为801.1mm,故A正确,
已知路程差为0.2mm可以得出时间差为0.2s,故B正确CD错误.
综上所述本题答案是:AB
【点睛】
本题主要考查知识点:双缝干涉的现象以及相邻亮条纹间距公式,匀速直线运动的基本计算.
10.AD
【解析】
【详解】
根据双缝干涉的条纹间距公式Δx=可知,同一实验装置,条纹间距越大,说明波长越长,即频率越小.根据题意,a光的波长长,所以A正确,B错误.频率越小,介质对它的折射率越小,根据n=可知,在介质中的传播速度越大,即a光在介质中的传播速度要大,所以C错误.根据sin C=可知,介质的折射率越小,则全反射的临界角越大,所以a光的全反射临界角要大,选项D正确.故选AD.
11.ABD
【解析】
【详解】
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. 亮条纹 变大
【解析】
【详解】

黄光的频率为;
由于
P点是振动的加强点,P点出现亮条纹;
根据
在其他条件不变的情况下,随着波长的增大,条纹宽度变大。
13. AD 0.75
【解析】
【详解】
(1)增加从目镜中观察到的条纹个数,则条纹的宽度要减小,根据相邻亮条纹间的距离为,为减小相邻亮条纹(暗条纹)间的宽度,可增大双缝间距离或减小双缝到屏的距离,故AD正确,BC错误;
(2)第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为s,则两个相邻亮条纹(暗条纹)之间的距离为
由图2可以看出
n=7,s=
带入可得
(3)将带入中,可得
14. 1.175
【解析】
【详解】
图(a)、(b)中读数分别为
相邻两条亮纹间的距离为
根据
可得
15. 6.0×10-7 AC 暗条纹
【解析】
【详解】
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,相当于另一个“缝”。
(2)第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78mm,则相邻亮条纹间距为
等效双缝间距的距离为
根据双缝干涉条纹间距公式
则有
(3)根据双缝干涉条纹间距公式
可知,增大D,减小d,增大波长,能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,所以AC正确;BD错误;
故选AC。
(4)如果把光屏移动到和平面镜接触,在入射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π的变化,称为“半波损失”,所以接触点P处是暗条纹。
16. B 5.692(5.691~5.695) ()
【解析】
【详解】
(1)根据
可知,要使紫色条纹间距变大,可以增大双缝到像屏的距离;或者减小双缝间距。换成波长更大的红光只能产生红光的干涉条纹;增大单缝与双缝间的距离对条纹间距无影响;故选B。
(2)螺旋测微器读数5.5mm+0.01mm×19.2=5.692mm
条纹间距
根据
可得
17. 越小 亮条纹
【解析】
【详解】
(1)根据
可知,双缝的间隙越大,则屏上明暗相间的条纹间距越小。
(2)路程差是半波长的偶数倍,则P点出现的为亮条纹。
(3)第1条亮条纹中心到第10条亮条纹中心的距离为s,则相邻两条亮纹间距为
再根据
可得
答案第1页,共2页
答案第7页,共7页