高中物理 第十三章 光 4 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)自主練習(xí) 新人教版選修3-41

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實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) 我夯基我達(dá)標(biāo) 1.在利用雙縫干涉測(cè)光波波長(zhǎng)時(shí)，首先調(diào)節(jié)__________、__________和__________中心均位于遮光筒的中心軸線上，并使單縫和雙縫豎直并且相互平行，當(dāng)屏幕上出現(xiàn)了干涉圖樣后，用測(cè)量頭上的游標(biāo)卡尺測(cè)出n條明紋的距離a,則兩條明條紋間的距離Δx=__________，雙縫到毛玻璃屏的距離l用__________測(cè)量，用公式__________可以計(jì)算出單色光的波長(zhǎng). 思路解析：理解雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)原理，正確操作實(shí)驗(yàn)裝置，會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如兩明條紋間距Δx=,波長(zhǎng)用公式Δx=λ推導(dǎo)可得. 答案：濾光片 單縫 雙縫 米尺 Δx=λ 2.用紅光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間的距離為0.210-3 m,測(cè)得雙縫到屏的距離為0.700 m.分劃板中心刻線對(duì)第一級(jí)亮條紋中央時(shí)手輪讀數(shù)為0.20010-3 m.第四條亮條紋所在的位置為7.47010-3 m.則紅光的波長(zhǎng)為_(kāi)_________.若改用藍(lán)光做實(shí)驗(yàn)，其他條件不變，則干涉條紋寬度將變__________（填“寬”或“窄”）. 思路解析：條紋間距Δx=m=2.42310-3 m. 由Δx=λ得： λ=Δx=m. 答案：6.910-7 m窄 3.用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件：A.白熾燈,B.單縫片，C.光屏，D.雙縫，E.濾光片.（其中雙縫和光屏連在遮光筒上） （1）把以上元件安裝在光具座上時(shí)，正確的排列順序是：A__________（A已寫(xiě)好）. （2）正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光干涉條紋，測(cè)量出10條紅亮紋間的距離為a;改用綠色濾光片，其他條件不變，測(cè)量出10條綠亮紋間的距離為b,則一定有__________大于__________. 思路解析：由于紅光波長(zhǎng)大于綠光，根據(jù)Δx=λ可知，Δx紅>Δx綠，則一定有紅光距離a大于綠光距離b. 答案：（1）EBDC （2）a b 4.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，設(shè)單縫寬度為h，雙縫距離為d，雙縫與屏距離為l，當(dāng)采取下列四組數(shù)據(jù)中的哪一組時(shí)，可在光屏上觀察到清晰可辨的干涉條紋（ ) A.h=1 cm d=0.1 mm l=1 m B.h=1 mm d=0.1 mm l=10 cm C.h=1 mm d=10 cm l=1 m D.h=1 mm d=0.1 mm l=1 m 思路解析：根據(jù)Δx=λ可以得知，當(dāng)d較小、l較大時(shí)，干涉條紋間距離明顯，由此可以排除C、B.由于干涉光束是同頻率的，故h要小，才能得到同頻率光，排除A，故選D. 答案：D 5.在雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)中，入射光的頻率為51014 Hz，從雙縫射出的兩束光到達(dá)屏上某點(diǎn)的路程差為15 000，該點(diǎn)將出現(xiàn)什么樣的條紋？ 思路解析：因?yàn)棣耍紿z=0.610-6 m=610-7 m=6 000  又因?yàn)棣耍?5 000  所以x=5 由干涉現(xiàn)象規(guī)律可知：該點(diǎn)將出現(xiàn)第三級(jí)暗條紋. 我綜合我發(fā)展 6.某同學(xué)在用雙縫干涉儀做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得雙縫間距d=3.010-3 m，雙縫到光屏間的距離為1 m，前兩次測(cè)量手輪上的示數(shù)分別為0.610-3 m和6.610-3 m，兩次測(cè)量中分劃板中心刻線分別對(duì)齊第一條亮紋和第五條亮紋中心.求該單色光的波長(zhǎng). 圖13-3-8 思路解析：由題意知Δx==1.510-3 m，(Δx不是等于，因?yàn)榉謩澃逯行目叹€位于亮條紋中心，如題圖所示，分劃板兩次中心刻線間四個(gè)亮條紋) λ==2.410-3 m. 答案：2.410-3 m 7.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光C、單縫D和透紅光的濾片E等元件，要把它們放在圖13-3-9所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng). 圖13-3-9 （1）本實(shí)驗(yàn)的步驟有： ①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上; ③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離； ④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離. 在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意_________________________. （2）將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖13-3-10甲所示，然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖13-3-10乙中手輪上的示數(shù)為_(kāi)______________mm，求得相鄰亮紋的間距Δx=__________mm. 圖13-3-10 （3）已知雙縫間距d為2.010-4 m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計(jì)算式λ=_______，求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)___________m. 思路解析：應(yīng)注意調(diào)節(jié)單縫與雙縫間距，并使單縫與雙縫平行以便能形成相干光源，發(fā)生干涉現(xiàn)象. （1）應(yīng)注意調(diào)節(jié)單縫與雙縫間距，并使單縫與雙縫平行以便能形成相干光源，發(fā)生干涉現(xiàn)象. （2）螺旋測(cè)微器的讀法是將固定刻度上的毫米數(shù)加上可變刻度上的讀數(shù)，題圖乙上的讀數(shù)為13.5 mm+37.00.01 mm=13.870 mm，圖甲上的讀數(shù)為(2.0+32.00.01) mm=2.320 mm，Δx=mm=2.310 mm. （3）Δx=λ，所以λ=Δx=2.310 mm=6.610-7 m. 答案：（1）使單縫和雙縫間距為5—10 cm 使單縫與雙縫相互平行 （2）13.870 2.310 (3)Δx 6.610-7