高中物理人教版选修3-4第十三章实验：用双缝干涉测量光的波长+测试题 Word版含答案
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| 名称 | 高中物理人教版选修3-4第十三章实验：用双缝干涉测量光的波长+测试题 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 532.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-18 14:33:49 | ||
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文档简介
十四） 实验：用双缝干涉测量光的波长
一、选择题
1．(多选)某同学在做双缝干涉实验时，按要求安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是因为( )
A．光源发出的光束太强
B．单缝与双缝不平行
C．没有安装滤光片
D．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
解析：选BD 安装双缝干涉仪要做到：光束的中央轴线与遮光筒的轴线重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝、双缝要处在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，光源发出的光束不能太暗。综上所述，应选B、D。
2．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有( )
A．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx将增大
B．如果增大双缝之间的距离，Δx将增大
C．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大
D．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大
解析：选C 由公式Δx＝λ可知，当两缝间的距离增大时，条纹间距将减小；增大双缝到屏之间的距离，条纹间距将增大。而A、D两个选项的变化不会引起条纹间距的变化。只有C正确。
3．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )
A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m
C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m
解析：选C 根据双缝干涉图样的相邻两亮条纹间距公式Δx＝λ，可得：d＝λ＝ m≈1.68×10－4 m，选项C正确，A、B、D错误。
4.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。他改变的实验条件可能是( )
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
解析：选B 根据条纹间距公式Δx＝λ可知，若增大条纹间距，可以采取的措施有：换用波长更长、频率更低的单色光源，减小双缝间的距离d，增大双缝到屏的距离l，故选项B正确。
二、非选择题
5．用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件：
A．白炽灯 B．单缝 C．光屏 D．双缝 E．滤光片
(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A________(A已写好)。
(2)正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测微目镜测出10条红亮条纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测微目镜测出10条绿亮条纹间的距离为b，则一定有________大于________。
解析：双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏，或把它们全部倒过来，因本题第一项已给填好，故答案是唯一的。由Δx＝λ知，波长越长，条纹越宽，间距越大，或由干涉条纹的特征均可得出a一定大于b。
答案：(1)EBDC (2)a b
6．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。
(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________(选填“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________(选填“越大”或“越小”)。
(3)在双缝间的距离和双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________(选填“大”或“小”)。[已知λ红>λ蓝]
解析：由条纹间距公式Δx＝λ(其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的垂直距离，λ为光的波长)可知，d越小，λ、l越大，Δx越大，反之，Δx越小。
答案：(1)越大 (2)越大 (3)小
7．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示，双缝间的距离d＝3 mm。
(1)若测定红光的波长，应选用______色滤光片，实验时需要测定的物理量有：____________________________和________________________________________________________________________。
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测器原理相同)观察第1条亮条纹的位置如图(a)所示，第5条亮条纹的位置如图(b)所示，则可求出红光的波长λ＝__________m。(结果保留一位有效数字)
解析：(1)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光。
(2)由测量头读数可得，相邻两亮条纹间距Δx＝ mm＝0.16 mm，由Δx＝λ，代入数据解得λ≈7×10－7 m。
答案：(1)红 双缝到屏的距离l
n条亮(或暗)纹间距离a
(2)7×10－7
8．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，某同学准备的实验仪器包括以下元件：
A．白炽灯 B．单缝 C．毛玻璃屏 D．双缝 E．遮光筒
F．红色滤光片 G．凸透镜(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A__________EC。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹对齐，并将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时10等分的测量头标尺位置如图甲所示，其读数为______mm，继续转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮条纹中心对齐，此时测量头标尺位置如图乙所示，其读数为________mm。
(3)若已知双缝间距为0.2 mm，测得双缝到屏的距离为70.00 cm，则所测红光波长为__________。
解析：(1)该实验中各元件的作用分别是：A.白炽灯—光源；B.单缝—产生相干光；C.毛玻璃屏—呈现能观察到的像；D.双缝—作为产生干涉现象的两个波源；E.遮光筒—避免外界光线干扰，便于观察；F.红色滤光片—将白炽灯的其他色光过滤掉，只剩下红光；G.凸透镜—将光源的发散光束汇聚，产生增大光强的效果。所以正确的排列顺序是AGFBDEC。
(2)甲图中测量头标尺上第8条线与主尺刻度对齐，读数为19 mm＋0.1 mm×8＝19.8 mm；乙图中测量头标尺上第3条线与主尺刻度对齐，读数为30 mm＋0.1 mm×3＝30.3 mm。
(3)在双缝干涉现象中，相邻两条纹间距Δx＝λ，由(2)可知，相邻两条纹间距为Δx＝ mm＝1.75 mm，所以λ＝Δx＝×1.75 mm＝5×10－7 m。
答案：(1)GFBD (2)19.8 30.3 (3)5×10－7 m
一、选择题
1．(多选)某同学在做双缝干涉实验时，按要求安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是因为( )
A．光源发出的光束太强
B．单缝与双缝不平行
C．没有安装滤光片
D．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
解析：选BD 安装双缝干涉仪要做到：光束的中央轴线与遮光筒的轴线重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝、双缝要处在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，光源发出的光束不能太暗。综上所述，应选B、D。
2．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx。下列说法中正确的有( )
A．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx将增大
B．如果增大双缝之间的距离，Δx将增大
C．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大
D．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大
解析：选C 由公式Δx＝λ可知，当两缝间的距离增大时，条纹间距将减小；增大双缝到屏之间的距离，条纹间距将增大。而A、D两个选项的变化不会引起条纹间距的变化。只有C正确。
3．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样。图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为( )
A．2.06×10－7 m B．2.06×10－4 m
C．1.68×10－4 m D．1.68×10－3 m
解析：选C 根据双缝干涉图样的相邻两亮条纹间距公式Δx＝λ，可得：d＝λ＝ m≈1.68×10－4 m，选项C正确，A、B、D错误。
4.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。他改变的实验条件可能是( )
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
解析：选B 根据条纹间距公式Δx＝λ可知，若增大条纹间距，可以采取的措施有：换用波长更长、频率更低的单色光源，减小双缝间的距离d，增大双缝到屏的距离l，故选项B正确。
二、非选择题
5．用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件：
A．白炽灯 B．单缝 C．光屏 D．双缝 E．滤光片
(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A________(A已写好)。
(2)正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测微目镜测出10条红亮条纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测微目镜测出10条绿亮条纹间的距离为b，则一定有________大于________。
解析：双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏，或把它们全部倒过来，因本题第一项已给填好，故答案是唯一的。由Δx＝λ知，波长越长，条纹越宽，间距越大，或由干涉条纹的特征均可得出a一定大于b。
答案：(1)EBDC (2)a b
6．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。
(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________(选填“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________(选填“越大”或“越小”)。
(3)在双缝间的距离和双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________(选填“大”或“小”)。[已知λ红>λ蓝]
解析：由条纹间距公式Δx＝λ(其中d为双缝间距，l为双缝到光屏的垂直距离，λ为光的波长)可知，d越小，λ、l越大，Δx越大，反之，Δx越小。
答案：(1)越大 (2)越大 (3)小
7．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示，双缝间的距离d＝3 mm。
(1)若测定红光的波长，应选用______色滤光片，实验时需要测定的物理量有：____________________________和________________________________________________________________________。
(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测器原理相同)观察第1条亮条纹的位置如图(a)所示，第5条亮条纹的位置如图(b)所示，则可求出红光的波长λ＝__________m。(结果保留一位有效数字)
解析：(1)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光。
(2)由测量头读数可得，相邻两亮条纹间距Δx＝ mm＝0.16 mm，由Δx＝λ，代入数据解得λ≈7×10－7 m。
答案：(1)红 双缝到屏的距离l
n条亮(或暗)纹间距离a
(2)7×10－7
8．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，某同学准备的实验仪器包括以下元件：
A．白炽灯 B．单缝 C．毛玻璃屏 D．双缝 E．遮光筒
F．红色滤光片 G．凸透镜(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A__________EC。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹对齐，并将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时10等分的测量头标尺位置如图甲所示，其读数为______mm，继续转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮条纹中心对齐，此时测量头标尺位置如图乙所示，其读数为________mm。
(3)若已知双缝间距为0.2 mm，测得双缝到屏的距离为70.00 cm，则所测红光波长为__________。
解析：(1)该实验中各元件的作用分别是：A.白炽灯—光源；B.单缝—产生相干光；C.毛玻璃屏—呈现能观察到的像；D.双缝—作为产生干涉现象的两个波源；E.遮光筒—避免外界光线干扰，便于观察；F.红色滤光片—将白炽灯的其他色光过滤掉，只剩下红光；G.凸透镜—将光源的发散光束汇聚，产生增大光强的效果。所以正确的排列顺序是AGFBDEC。
(2)甲图中测量头标尺上第8条线与主尺刻度对齐，读数为19 mm＋0.1 mm×8＝19.8 mm；乙图中测量头标尺上第3条线与主尺刻度对齐，读数为30 mm＋0.1 mm×3＝30.3 mm。
(3)在双缝干涉现象中，相邻两条纹间距Δx＝λ，由(2)可知，相邻两条纹间距为Δx＝ mm＝1.75 mm，所以λ＝Δx＝×1.75 mm＝5×10－7 m。
答案：(1)GFBD (2)19.8 30.3 (3)5×10－7 m