高中物理人教版选修3-4 随堂检测第十三章 第4节　实验：用双缝干涉测量光的波长 Word版含解析

1．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，为增加相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离，可采取________或________的方法．
解析：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滤光片、③单缝屏、④双缝屏、⑤遮光筒、⑥光屏．根据Δx＝λ，可知对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离，可采取减小双缝距离d或增大双缝到光屏的距离l的方法．
答案：滤光片　单缝屏　双缝屏　减小双缝距离　增大双缝到光屏的距离
2．英国物理学家托马斯·杨第一次在实验室用图a所示的实验装置观察到光的干涉现象．图中M为光源，N是有一个小孔的屏，O是有两个非常靠近且大小相同的小孔的屏，两小孔与N上小孔的距离相同，P为像屏．
(1)该实验设置O屏的目的是_____________________________________________________．
(2)呈现在P屏上的光的干涉图样应该是图b中的________(选填“甲”或“乙”)．
解析：(1)光源M发出的光包含各种频率的光，不是相干光，M发出的光经过小孔N后，可以获得频率相同的光，以O为光源可得到相干光源，即频率相同的两束光．
(2)由于O屏上两个小孔是水平排列的，所以得到的干涉条纹为图b中的乙所示．
答案：(1)获得相干光源(或产生频率相同的两束光)
(2)乙
3．在利用双缝干涉测量光的波长实验中，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数0.045 mm，如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，如图乙所示，读出手轮的读数为________ mm.如果已经量得双缝的间距是0.30 mm，双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是__________ m(结果保留三位有效数字)．
解析：图甲螺旋测微器的读数为0 mm＋0.01×4.5 mm＝0.045 mm.图乙螺旋测微器读数为14.5 mm＋0.01×3.5 mm＝14.535 mm.
第一个是0.045 mm，第二个是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了10－1＝9个条纹间距，所以条纹间距是：Δx＝ mm＝1.610 mm
根据条纹间距公式变形得：λ＝Δx＝×1.610×10－3 m＝5.37×10－7 m.
答案：14.535　5.37×10－7
4．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________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．
(2)若测得双缝与屏之间距离为0.70 m，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0.500 mm)观察到第1条亮纹的位置如图(a)所示，观察到第5条亮纹的位置如图(b)所示．则可求出红光的波长λ＝________ m．(保留一位有效数字)
解析：(1)测红光波长选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光．据Δx＝λ知需测双缝到屏的距离l和n条条纹间的距离a.
(2)第1条亮纹的位置在0处，第5条亮纹的位置0.640 mm，则Δx＝ mm＝0.160 mm.由条纹间距离Δx＝λ，代入数据，解得：λ＝＝ m≈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
5．在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，从仪器注明的规格可知，双缝间距d＝0.20 mm.现测得像屏与双缝屏间的距离L＝60.0 cm.然后，接通电源使光源正常工作．
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米(mm)，游标尺上有50个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，映入眼帘的干涉条纹如图所示，他将分划板上的三条竖线对准a条纹，此时游标尺上的读数为x1＝3.60 mm；接着再转动手轮，将分划板上的三条竖线对准b条纹，此时游标尺上的读数如图，则x2＝________ mm.
(2)两个相邻亮纹(或暗纹)间距离的表达式为Δx＝________(用x1、x2表示)；这种色光的波长的表达式λ＝________(用Δx、L、d表示)．利用上述测量结果，代入数据经计算可得λ＝________m(保留三位有效数字)．
解析：(1)游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标读数为0.02 mm×6×5＝0.60 mm，所以最终读数为x2＝11.60 mm.　
(2)两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝
根据Δx＝λ，得λ＝＝ m＝6.67×10－7 m.
答案：(1)11.60　(2)　Δx　6.67×10－7
6．(2019·高考全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长．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．回答下列问题：
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动
D．使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；
(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)．
解析：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx＝λ可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误．
(2)由题意可知，＝λ?λ＝.
(3)将已知条件代入公式解得λ＝630 nm.
答案：(1)B　(2)　(3)630
7．双缝干涉测量光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，双缝间距d＝0.25 mm.用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1＝________mm，对准第4条时读数x2＝________mm.
(2)写出计算波长λ的表达式，λ＝________(用符号表示)，λ＝________m.
解析：(1)读数x1＝2 mm＋0.01×19.0 mm＝2.190 mm，x2＝7.5 mm＋0.01×37.0 mm＝7.870 mm.
(2)相邻两亮条纹中心间距Δx＝＝.由Δx＝λ可得λ＝Δx·＝
＝ m
≈6.762×10－7 m.
答案：(1)2.190　7.870　(2)　6.762×10－7