高考物理一輪復習 專題57 雙縫干涉測光的波長（測）（含解析）1

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專題57 雙縫干涉測光的波長（測） 【滿分：110分 時間：90分鐘】 實驗題（共10小題，每題11分） 1．某同學設計了一個測定激光波長的實驗裝置如圖（a）所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片上出現(xiàn)一排等距的亮點。圖（b）中的黑點代表亮點的中心位置。 （1）這個現(xiàn)象說明激光具有__________性。 （2）通過量出相鄰光點的距離可以算出激光的波長．據(jù)資料介紹：如果雙縫的縫間距離為d，雙縫到感光片的距離為L，感光片上相鄰兩光點間的距離為，則光的波長。該同學測得L= 1．000m，縫間距d＝0．220mm，用帶10分度游標的卡尺測得感光片上第1到第4個光點的距離如圖（b）所示，該距離是__________mm，實驗中激光的波長λ＝m．（保留2位有效數(shù)字） （3）如果實驗時將紅色激光換成綠色激光，屏上相鄰兩點間的距離將_________。 【答案】（1）波動 （2）8．5 6．210-7 （3）減小 【名師點睛】考查光的干涉現(xiàn)象，關鍵是搞清試驗的原理及實驗的步驟等；同時掌握游標卡尺的讀數(shù)，理解各色光的波長關系。 2．在利用雙縫干涉測量光的波長實驗中，轉動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮條紋，讀出手輪的讀數(shù)0．045mm，如圖甲所示．繼續(xù)轉動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮條紋，如圖乙所示，讀出手輪的讀數(shù)為mm。如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0．30 mm，雙縫和光屏之間的距離是900 mm，則待測光的波長是_____________m．（結果保留三位有效數(shù)字） 【答案】14．535； 5．3710－7 【名師點睛】解決本題的關鍵知道雙縫干涉實驗的原理及操作步驟，以及掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法：螺旋測微器的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，需估讀；記住雙縫干涉條紋的間距公式。 3．現(xiàn)有等光學元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。 （1）本實驗的步驟有： ①調節(jié)單縫與雙縫的間距為5～10cm，并使單縫與雙縫相互平行； ②按合理順序在光具座上放置各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③取下遮光筒右側的元件，打開光源，調節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ④用米尺測出雙縫到屏的距離；用測量頭（讀數(shù)方法同螺旋測微器）測量數(shù)條亮紋間的距離； ⑤將測得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長。 以上步驟合理的順序是________。（只填步驟代號） （2）將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示；然后同方向轉動測量頭，使分劃板的中心刻線與第5條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖丙所示。則圖乙中手輪上的示數(shù)是________mm；圖丙中手輪上的示數(shù)是________mm。 （3）已知雙縫到屏的距離為0．500 m，使用的雙縫間距為2．810－4m，由此可求得所測紅光波長為λ＝________m（結果保留三位有效數(shù)字）。 【答案】（1）③②（1）④⑤（2）1．1305．880（3）6．2310－7 【名師點睛】此題考查了用雙縫干涉測定光的波長實驗；解題的關鍵是搞清實驗的原理及實驗步驟等；關鍵掌握條紋的間距公式，會對螺旋測微器正確讀數(shù)。 4．在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，某同學安裝實驗裝置如圖所示，調試好后能觀察到清晰的干涉條紋 （1）根據(jù)實驗裝置可知，②．④分別是__________________。 （2）某次實驗時，該同學調節(jié)劃分板的位置，使分劃板中心刻度線對齊某亮紋的中心，如圖②所示，此時螺旋測微器的讀數(shù)為_________ （3）轉動手輪，使分劃線向一側移動到另一亮紋的中心位置，再次從螺旋測微器上讀數(shù)，若實驗測得4條亮紋中心間的距離為=0．960mm，已知雙縫間距為d=1．5mm，雙縫到屏的距離為L=1．00m，則對應的光波波長=_________ 【答案】（1）濾光片雙縫（2）1．181mm（3） 【解析】 （1）該實驗是讓單色線光源通過雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以光具座上放置的光學元件依次為光源．濾光片．單縫．雙縫．遮光筒．光屏．注意調節(jié)光學元件各中心位于遮光筒的軸線上． （2）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為1mm，可動刻度讀數(shù)為0．0118．0mm=0．180mm，所以最終讀數(shù)為1．179～1．181mm． （3）根據(jù) 得， 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光具座上放置的光學元件依次為光源．濾光片．單縫．雙縫．遮光筒．光屏．注意調節(jié)光學元件各中心位于遮光筒的軸線上，螺旋測微器的讀數(shù)方法，以及掌握雙縫干涉條紋的間距公式。 5．雙縫干涉測光的波長．實驗裝置如圖1所示，已知單縫與雙縫的距離L1=60mm，雙縫與屏的距離L2=700mm，單縫寬d1=0．10mm，雙縫間距d2=0．25mm．用測量頭來測量光屏上干涉亮條紋中心的距離．測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻度對準屏上亮紋的中心，（如圖2所示），記下此時手輪的讀數(shù)，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮紋的中心，記下此時手輪上的刻度． （1）板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如圖3所示，則對準第1條時讀數(shù)x1=mm，對準第4條時讀數(shù)x2=mm，相鄰兩條亮紋間的距離△x=mm． （2）波長的公式λ=；求得的波長值是nm． 【答案】（1）2．190，7．868（2），676 （2）根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x=λ，得：λ==． 代入數(shù)據(jù)得：λ==676nm． 故答案為：（1）2．190，7．868 （2），676． 【點評】解決本題的關鍵掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法，螺旋測微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，需估讀．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x=λ． 6．在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，光具座上放置的光學元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡。如圖所示。 （1）M、N、P三個光學元件依次為______。 A．濾光片、單縫、雙縫 B．單縫、濾光片、雙縫 C．單縫、雙縫、濾光片 D．濾光片、雙縫、單縫 （2）分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)xA＝11．1mm，xB＝______mm，相鄰兩條紋間距Δx＝_____mm； 【答案】）（1）A（2）15．6 0．75 【名師點睛】游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀，結合A、B的距離求出相鄰條紋的間距． 7．利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，已知單縫與雙縫間的距離L1，雙縫與屏的距離L2，雙縫間距d。用某種單色光照射雙縫得到干涉圖象如圖甲所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺的讀數(shù)如圖乙所示，圖中A位置的游標卡尺讀數(shù)為x1=__________cm，B位置的游標卡尺讀數(shù)為x2=__________cm；單色光的波長為______________。（用上述字母表示。） 甲 A B 【答案】0．92 ，1．90 ， 【名師點睛】此題考查了雙縫干涉實驗以及游標卡尺的讀數(shù)問題；解題的關鍵是掌握游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，掌握條紋間距的表達式，并要明確公式中各個物理量的含義；游標卡尺及螺旋測微器的讀數(shù)總是考試的重點，需熟練掌握讀數(shù)方法． 8．利用雙縫干涉測定光的波長實驗中，雙縫間距d＝0．4 mm，雙縫到光屏間的距離l＝0．5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)也如圖中所給出，則： （1）分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)分別為xA＝__________ mm，xB＝________ mm， （2）用波長的表達式計算出單色光的波長為λ＝________； （3）若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將________（填“變大”、“不變”或“變小”）。 【答案】（1）11．1 15．6 （2） （3）變小 【解析】 （1）游標卡尺讀數(shù)時：一要注意精確度，二要注意讀數(shù)時主尺讀數(shù)應為游標尺零刻度線所對主尺位置的讀數(shù)；三要注意單位，無論是主尺讀數(shù)還是游標尺讀數(shù)都要以mm為單位讀取．本題中還要注意主尺上的數(shù)字的單位是cm，不是mm．由圖可知，， 由得 從可知，波長越長的光，干涉條紋間距越大，根據(jù)頻率、光速與波長的關系可知，頻率越大的光，波長越短，所以干涉條紋間距越小。 【名師點睛】此題考查了雙縫干涉實驗以及游標卡尺的讀數(shù)問題；解題的關鍵是掌握游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，掌握條紋間距的表達式，并要明確公式中各個物理量的含義；游標卡尺及螺旋測微器的讀數(shù)總是考試的重點，需熟練掌握讀數(shù)方法． 9．某同學設計了一個測定激光的波長的實驗裝置如圖所示，激光器發(fā)出一束直徑很小的紅色激光進入一個一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮線． （1）這個現(xiàn)象說明激光具有性． （2）某同學在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻度線對齊A條紋中心時如圖（1）所示，游標卡尺的示數(shù)如圖（3）所示；第二次分劃板中心刻度線對齊B條紋中心線時如圖（2）所示，游標卡尺的讀數(shù)如圖（4）所示．已知雙縫間距為0．5 mm，從雙縫到屏的距離為1 m，則圖（3）中游標卡尺的示數(shù)為mm，圖（4）中游標卡尺的示數(shù)為mm，所測光波的波長為m（波長值保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】（1）相干 （2） 11．4 16． 8 ，6．810-7m 【名師點睛】游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀，結合A、B的距離求出相鄰條紋的間距． 10．用雙縫干涉測光的波長。實驗裝置如下圖a所示，已知單縫與雙縫的距離L1=60mm，雙縫與屏的距離L2=700mm，單縫寬d1=0．10mm，雙縫間距d2=0．25mm。用測量頭來測量光屏上干涉亮條紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的中心刻度對準屏上亮紋的中心，（如下圖b所示），記下此時手輪的讀數(shù)，轉動測量頭，使分劃板中心刻線對準另一條亮紋的中心，記下此時手輪上的刻度。 （1）分劃板的中心刻線分別對準第1條和第4條亮紋的中心時，手輪上的讀數(shù)如下圖c所示，則對準第1條時讀數(shù)x1=________mm，對準第4條時讀數(shù)x2=________mm，相鄰兩條亮紋間的距離Δx=________mm。 （2）計算波長的公式λ=_________；求得的波長值是________nm（保留三位有效數(shù)字）。 【答案】（1）2．190； 7．868； 1．893；②； 676； 【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光具座上放置的光學元件依次為光源．濾光片．單縫．雙縫．遮光筒．光屏．注意調節(jié)光學元件各中心位于遮光筒的軸線上，螺旋測微器的讀數(shù)方法，以及掌握雙縫干涉條紋的間距公式 - 9 -