高中物理选修3－4 第十三章光 4实验：用双缝干涉测量光的波长
文档属性
| 名称 | 高中物理选修3－4 第十三章光 4实验：用双缝干涉测量光的波长 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 425.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-03-02 09:58:30 | ||
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文档简介
第十三章 光
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
知能要点
1. 体会利用双缝干涉测光的波长的实验方法及过程.
2. 会用双缝干涉实验测光的波长.
基础巩固 飞跃，这里是最好的起点……
1. 利用如图所示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. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
2. 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，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取________或________的方法．21cnjy
3. 某同学安装好实验装置仪器后，成功观察到光的干涉现象．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，还能使实验成功的操作是( )．
A. 将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动
B. 将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动
C. 将单缝向双缝移动少许多，其他不动
D. 将单缝与双缝的位置互换，其他不动
4. 某同学在做双缝干涉实验中，安装好实验装置后，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中心轴线不一致，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
5. 某同学利用双缝干涉实验装置测定红光的波长，已知双缝间距d＝0.20mm，双缝到屏的距离L＝700mm，将测量头的分划板中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一条亮条纹，其示数如图所示，此时的示数为________mm.然后转动测量头，使分划板中心刻线与第五亮条纹的中心对齐，测出第五亮条纹与第一亮条纹的中心线间距离为9.240mm.由以上数据可求得该红光的波长为________m(保留两位有效数字)．
6. 用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06 cm，缝到屏的距离为1.5 m，若测得屏上7条亮条纹之间共相距9.0 mm，则此单色光的波长是多少？21cnjy
思维拓展 课内与课外的桥梁是这样架起的……
7. 如图所示为某同学“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，双缝的间距为d＝0.025cm.实验时，首先调节光源和滤光片的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使________和________竖直且互相平行．当屏上出现了干涉图样后，通过调整测量头(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)观察第一条亮纹的位置坐标如图(a)中所示为x1＝1.128mm处，第五条亮纹位置坐标如图(b)中所示为x5＝________mm处，测出双缝与屏的距离为L＝50.00cm，则待测光波波长λ＝________nm. 21cnjy
8.（2012 大纲卷）16.在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有
A.改用红光作为入射光 B.改用蓝光作为入射光
C.增大双缝到屏的距离 D.增大双缝之间的距离
9. 图示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；乙图为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹，则下列说法正确的是( )．
A. 乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D. 乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
10. 在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央(到两缝距离相等处)是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么( )．
A. 第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍
B. 第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍
C. 第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍
D. 第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍
11. 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25 mm，双缝到毛玻璃屏间距离l的大小也由下图中毫米刻度尺读出(如下图戊所示)，实验时先移动测量头(如下图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如下图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如下图丙所示)，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如下图丁所示)，由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图中双缝的位置l1＝________ mm，毛玻璃屏的位置l2＝________mm.螺旋测微器的读数x1＝________mm.螺旋测微器的读数x7＝________mm.请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式_____________________________________________________．
开放探究 对未知的探究，你也行！
12 (2012·福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)：
(1)下列说法哪一个是错误的____________。(填选项前的字母)
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm。
13. 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；按下图所示的方法，让激光束通过自制的双缝．
(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)；
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)；
(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(填“大”或“小”)．
(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹，试运用波动理论对明纹的形成予以解释．
走进高考 解剖真题，体验情境。
14. (2011·北京理综·14)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )．
A. 增大S1与S2的间距
B. 减小双缝屏到光屏的距离
C. 将绿光换为红光
D. 将绿光换为紫光
参考答案
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
1. A、B、D
2. 滤光片 单缝 双缝 减小双缝间距离 增大双缝到屏的距离 解析：本题考查“用双缝干涉测光的波长”的实验方法，其用到的实验装置，由图可知该实验装置分别为②滤光片、③单缝、④双缝，由Δx＝λ，增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可减小双缝间距离，增大双缝到屏的距离．
3. A、B、C 解析：干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在，所以屏前后移动，条纹仍然有；单缝是点光源，距双缝距离稍微变化仍能引起双缝后面叠加区域干涉，所以选项A、C正确；将滤光片放在单缝和双缝间，照到两缝上的光仍是振动情况完全一样的光源，故选项B正确；将单缝与双缝互换，失去了产生干涉的条件，即没有相干光源，故选项D错．
4. A、C 解析：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是太暗．据上述分析，可知选项A、C正确．
5. 2.430 6.6×10－7
解析：本题考查用双缝干涉测光的波长实验原理及明、暗条纹间距的测量方法．由图示测量头可读出2.430mm，再由Δx＝λ计算出光的波长，得6.6×10－7m.
6. 两个相邻条纹间距
Δx＝＝＝1.5×10－3 m.
用Δx＝1.5×10－3 m及双缝间距d＝0.06 cm＝6×10－4 m，缝到屏的距离l＝1.5 m，
代入λ＝Δx可得：λ＝6×10－7 m.
解析：先通过已知条件得出两个相邻条纹间距Δx，然后利用公式λ＝Δx进行计算．
n＝1时，在屏上出现第一级暗纹，n＝2时，在屏上出现第二级暗纹．
以此类推，根据以上所述，答案应选D.
11. 100.0 938.0 0.300 14.700 λ＝
解析： 由戊图知：双缝位置l1＝100.0 mm，毛玻璃屏位置l2＝938.0 mm.
由丙图知：x1＝0.300 mm，由丁图知：x7＝14.700 mm.
由条纹间距公式Δx＝λ得波长λ＝.
又由装置图知l＝l2－l1，Δx＝，
所以λ＝.
12．解析：(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，首先应取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮，故选项A错误；根据实验操作可知选项B、C正确。
(2)读数为1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm。
答案：(1)A (2)1.970
13. (1)越大 (2)越大 (3)小
(4)同一色光透过双缝的光形成相干光源，在光屏处相遇，有的区域光振动加强，有的区域光振动减弱，光振动加强区域呈现明条纹．
14. C
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
知能要点
1. 体会利用双缝干涉测光的波长的实验方法及过程.
2. 会用双缝干涉实验测光的波长.
基础巩固 飞跃，这里是最好的起点……
1. 利用如图所示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. 换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
2. 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，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取________或________的方法．21cnjy
3. 某同学安装好实验装置仪器后，成功观察到光的干涉现象．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，还能使实验成功的操作是( )．
A. 将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动
B. 将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动
C. 将单缝向双缝移动少许多，其他不动
D. 将单缝与双缝的位置互换，其他不动
4. 某同学在做双缝干涉实验中，安装好实验装置后，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中心轴线不一致，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
5. 某同学利用双缝干涉实验装置测定红光的波长，已知双缝间距d＝0.20mm，双缝到屏的距离L＝700mm，将测量头的分划板中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一条亮条纹，其示数如图所示，此时的示数为________mm.然后转动测量头，使分划板中心刻线与第五亮条纹的中心对齐，测出第五亮条纹与第一亮条纹的中心线间距离为9.240mm.由以上数据可求得该红光的波长为________m(保留两位有效数字)．
6. 用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06 cm，缝到屏的距离为1.5 m，若测得屏上7条亮条纹之间共相距9.0 mm，则此单色光的波长是多少？21cnjy
思维拓展 课内与课外的桥梁是这样架起的……
7. 如图所示为某同学“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，双缝的间距为d＝0.025cm.实验时，首先调节光源和滤光片的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使________和________竖直且互相平行．当屏上出现了干涉图样后，通过调整测量头(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)观察第一条亮纹的位置坐标如图(a)中所示为x1＝1.128mm处，第五条亮纹位置坐标如图(b)中所示为x5＝________mm处，测出双缝与屏的距离为L＝50.00cm，则待测光波波长λ＝________nm. 21cnjy
8.（2012 大纲卷）16.在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有
A.改用红光作为入射光 B.改用蓝光作为入射光
C.增大双缝到屏的距离 D.增大双缝之间的距离
9. 图示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；乙图为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹，则下列说法正确的是( )．
A. 乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C. 乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D. 乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
10. 在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央(到两缝距离相等处)是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么( )．
A. 第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍
B. 第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍
C. 第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍
D. 第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍
11. 用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25 mm，双缝到毛玻璃屏间距离l的大小也由下图中毫米刻度尺读出(如下图戊所示)，实验时先移动测量头(如下图甲所示)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如下图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如下图丙所示)，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如下图丁所示)，由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图中双缝的位置l1＝________ mm，毛玻璃屏的位置l2＝________mm.螺旋测微器的读数x1＝________mm.螺旋测微器的读数x7＝________mm.请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式_____________________________________________________．
开放探究 对未知的探究，你也行！
12 (2012·福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图所示)：
(1)下列说法哪一个是错误的____________。(填选项前的字母)
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图所示，其示数为________mm。
13. 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；按下图所示的方法，让激光束通过自制的双缝．
(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)；
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)；
(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(填“大”或“小”)．
(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹，试运用波动理论对明纹的形成予以解释．
走进高考 解剖真题，体验情境。
14. (2011·北京理综·14)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以( )．
A. 增大S1与S2的间距
B. 减小双缝屏到光屏的距离
C. 将绿光换为红光
D. 将绿光换为紫光
参考答案
4 实验：用双缝干涉测量光的波长
1. A、B、D
2. 滤光片 单缝 双缝 减小双缝间距离 增大双缝到屏的距离 解析：本题考查“用双缝干涉测光的波长”的实验方法，其用到的实验装置，由图可知该实验装置分别为②滤光片、③单缝、④双缝，由Δx＝λ，增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可减小双缝间距离，增大双缝到屏的距离．
3. A、B、C 解析：干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在，所以屏前后移动，条纹仍然有；单缝是点光源，距双缝距离稍微变化仍能引起双缝后面叠加区域干涉，所以选项A、C正确；将滤光片放在单缝和双缝间，照到两缝上的光仍是振动情况完全一样的光源，故选项B正确；将单缝与双缝互换，失去了产生干涉的条件，即没有相干光源，故选项D错．
4. A、C 解析：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是太暗．据上述分析，可知选项A、C正确．
5. 2.430 6.6×10－7
解析：本题考查用双缝干涉测光的波长实验原理及明、暗条纹间距的测量方法．由图示测量头可读出2.430mm，再由Δx＝λ计算出光的波长，得6.6×10－7m.
6. 两个相邻条纹间距
Δx＝＝＝1.5×10－3 m.
用Δx＝1.5×10－3 m及双缝间距d＝0.06 cm＝6×10－4 m，缝到屏的距离l＝1.5 m，
代入λ＝Δx可得：λ＝6×10－7 m.
解析：先通过已知条件得出两个相邻条纹间距Δx，然后利用公式λ＝Δx进行计算．
n＝1时，在屏上出现第一级暗纹，n＝2时，在屏上出现第二级暗纹．
以此类推，根据以上所述，答案应选D.
11. 100.0 938.0 0.300 14.700 λ＝
解析： 由戊图知：双缝位置l1＝100.0 mm，毛玻璃屏位置l2＝938.0 mm.
由丙图知：x1＝0.300 mm，由丁图知：x7＝14.700 mm.
由条纹间距公式Δx＝λ得波长λ＝.
又由装置图知l＝l2－l1，Δx＝，
所以λ＝.
12．解析：(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，首先应取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮，故选项A错误；根据实验操作可知选项B、C正确。
(2)读数为1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm。
答案：(1)A (2)1.970
13. (1)越大 (2)越大 (3)小
(4)同一色光透过双缝的光形成相干光源，在光屏处相遇，有的区域光振动加强，有的区域光振动减弱，光振动加强区域呈现明条纹．
14. C