5.2实验探究：用双缝干涉测定光的波长涉 达标作业（解析版)

5.2学生实验：用双缝干涉测定光的波长涉达标作业（解析版)
1．某同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图1所示．
某同学经过粗略的调试后，出现了干涉图样，但不够清晰，以下调节做法正确的是______．
A．旋转测量头
上下拨动金属拨杆
C．左右拨动金属拨杆
前后拨动金属拨杆
该同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图2所示，若要使两者对齐，该同学应如何调节_______．
A．仅左右转动透镜
仅旋转单缝
C．仅旋转双缝
仅旋转测量头
如图3所示中条纹间距表示正确是______．
2．现有毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
（1）将白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为、______、。
（2）本实验所用的滤光片应选用______色滤光片，实验时需要测量的物理量是______和______。
（3）本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮（暗）条纹间的距离。在操作步骤②时还应注意______和______。
3．在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A．改用红色激光
B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距
D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E. 将光源向远离双缝的位置移动
4．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）。
5．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，验装置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减小
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
E. 测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为
6．利用双缝干涉测光的波长实验中，双缝间距d=0.4 mm，双缝到光屏的距离L=0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示，则：
（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA=11.1 mm，xB=_______mm；相邻两条纹间距Δx=_________mm；
（2）波长的表达式λ=_________（用Δx、L、d表示），该单色光的波长λ=_________m；
（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将____（填“变大”、“不变”或“变小”）。
7．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长.
甲
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C、________、A.
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意________和________.
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为______ mm，求得相邻亮条纹的间距Δx为______ mm．
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________ nm．
8．用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d＝0.25mm．双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由图中毫米刻度尺读出（如图⑤所示），实验时先移动测量头（如图①所示）上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹（如图②所示），并记下螺旋测微器的读数x1(如图③所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数x7（如图④所示），由以上测量数据可求得该单色光的波长．
图示中双缝的位置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__________．
9．英国物理学家托马斯· 杨第一次在实验室用图1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是有两个非常靠近大小相同的小孔屏，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2中的________（填“甲”或“乙”）．
10．某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离Δx。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，则图丙的示数x1＝________mm。再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示，则图丁的示数x2＝________mm。如果实验所用双缝之间的距离d＝0.20 mm，双缝到屏的距离l＝60 cm。根据以上数据可得出光的波长λ＝__________m(保留1位小数)。
参考答案
1．C D CE
【解析】
【详解】
使单缝与双缝相互平行，干涉条纹更加清晰明亮，则要增大条纹的宽度，
根据公式可知，增大双缝到屏的距离L或减小双缝之间的距离都可以增大条纹的间距，所以需要左右移动拨杆．故C正确ABD错误；
发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应调节测量头，故ABC错误，D正确；
干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的明条纹或暗条纹的中心之间的距离，故图CE是正确的．
2．E、D、B 红 双缝到屏的距离 n条亮（暗）条纹的距离 单缝和双缝间距为 使单缝与双缝相互平行
【解析】
【详解】
（1）[1].滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为：C、E、D、B、A．
（2）[2].红色滤光片能透过红光，而吸收其他颜色的光，所以应选用红色滤光片．
[3].[4].根据实验原理，实验时需要测量的物理量有：双缝到屏的距离和n条亮（暗）条纹的距离．
（3）④[5].在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使单缝与双缝相互平行，且单缝、双缝距离为；
[6].要使光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上．
3．ACD
【解析】
【详解】
A. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用红色激光，波长变大，则条纹的间距变大，选项A正确；
B. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，改用蓝色激光，则波长变短，则条纹的间距变小，选项B错误；
C. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，减小双缝间距d，则条纹的间距变大，选项C正确；
D. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将屏幕向远离双缝的位置移动，即l变大，则条纹的间距变大，选项D正确；
E. 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距Δx＝λ可知，将光源向远离双缝的位置移动对条纹间距无影响，选项E错误.
4．B 630
【解析】
【详解】
（i）由Δx= ，因Δx越小，目镜中观察得条纹数越多，故B符合题意；
（ii）由，λ=
（iii）λ==
5．ACD
【解析】
【详解】
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，故A正确。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，故B错误。根据知，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，故C正确。若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，故D正确。测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹间距为，故E错误。
6．15.6 0.75 变小
【解析】
【详解】
（1）图B位置游标卡尺的主尺读数为15 mm，游标读数为0.1×6 mm=0.6 mm，则最终读数为15.6 mm。则相邻条纹的间距为：?x=(xB?xA)/6=(15.6?11.1)/6 mm=0.75 mm；
（2）根据干涉条纹的宽度： 得： ，代入数据得：；
（3）若改用频率较高的单色光照射，它的波长较短，根据干涉条纹的宽度： 得：得到的干涉条纹间距将变小。
7．E、D、B 单缝和双缝间距为5～10 cm；使单缝与双缝相互平行. 13.870 2.320 2.310 Δx 6.6×102
【解析】
【详解】
第一空.通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故最佳顺序为C、E、D、B、A.
第二空. 在操作步骤②时还应注意：单缝和双缝间距为5～10 cm；
第三空.使单缝与双缝相互平行.
第四空.题图丙中固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度读数为37.0×0.01 mm.二者相加为13.870 mm；
第五空.题图乙中的读数为2.320 mm，所以Δx＝mm＝2.310mm.
第六空.根据Δx＝λ，得λ＝Δx；
第七空.代入数据得所测红光波长为λ＝6.6×102 nm.
8．100.0 938.2 0.300 14.70
【解析】
【详解】
毫米刻度尺读数要估读到0.1mm，双缝的位置L 1=100.0mm；
毛玻璃屏的位置L 2=938.2mm；
螺旋测微器读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，故x 1=0+30.0×0.01mm=0.300mm；
x 7=14.5mm+20.0×0.01mm=14.700mm；
根据双缝干涉条纹间距公式，故；
9．（1）获得相干光源（或产生频率相同的两束光） （2）乙
【解析】
【详解】
（1）在干涉实验中，两光的频率需相同，则O屏的作用是得到相干光源．
（2）因为干涉图样应与双孔平行，则乙图样是正确的．
10．0.10mm 8.95mm
【解析】
【详解】
[1] 图丙的示数为0+0.05×2mm=0.10mm；
[2] 图丁的示数为8mm+0.05×19=8.95mm；
[3]则
由公式
则

代入数据解得