2020版物理粤教版3-4课时训练：17 用双缝干涉实验测定光的波长 Word版含解析

第 - 1 - 页 共 9 页课时训练17　用双缝干涉实验测定光的波长基础夯实1.用包括红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验,所产生的干涉条纹中,离中央亮纹最近的干涉条纹是( )

A.紫色条纹B.绿色条纹C.红色条纹D.都一样近答案A

解析据不同色光波长不同及Δx=·λ知,波长最小的紫光条纹间距最小,所以靠近中央亮纹的是𝑙𝑑

紫色条纹。

2.如图所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝S时,在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )

A.增大S1与S2的间距

B.减小双缝屏到光屏的距离C.将绿光换为红光D.将绿光换为紫光答案C

解析由Δx=λ知,减小S1与S2的间距d或增大双缝屏到光屏的距离l时,条纹间距变大,选项A、B𝑙𝑑

错误;将绿光换为红光,波长变大,条纹间距变大,选项C正确;将绿光换为紫光,波长变小,条纹间距变小,选项D错误。

3.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( )第 - 2 - 页 共 9 页

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将增大答案C

解析公式Δx=λ中l表示双缝到屏的距离,d表示双缝之间的距离。因此Δx与单缝到双缝间的𝑙𝑑

距离无关,与缝本身的宽度也无关。本题选C。

4.一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹,除中央白色亮纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是( )

A.各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.上述说法都不正确答案A解析白光包含各颜色的光,它们的波长不同,在相同条件下做双缝干涉实验时,它们的干涉条纹间距不同,所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹。选项A正确。

5.在杨氏双缝干涉实验中,用一束白光照射小孔,在其后的双孔处,用红玻璃挡住一个孔,另用绿玻璃挡住另一个孔,则在光屏上能看到的现象是( )

A.红色干涉条纹B.绿色干涉条纹C.红绿相间的条纹D.没有干涉条纹答案D解析光通过红、绿玻璃后得到的红光与绿光频率不同,不是相干光,故得不到相干条纹。6.(多选)分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验,已知λ红>λ紫,在屏上得到相邻亮纹间的距离分别为Δx1和Δx2,则( )第 - 3 - 页 共 9 页

A.Δx12

B.Δx1>Δx2

C.若双缝间距d减小,而其他条件保持不变,则Δx增大D.若双缝间距d减小,而其他条件保持不变,则Δx不变答案BC

解析该题考查条纹间距的表达式。由Δx=λ,λ红>λ紫,得Δx1>Δx2,B项正确。当双缝间距d减小,

𝐿

𝑑

其他条件不变时,条纹间距Δx应增大,故C项正确。

7.(多选)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,要把它们放在下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。

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;

③用刻度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)测量数条亮纹间的距离。

关于上面操作步骤②中应注意的问题正确的是( )A.使各元件的中心位于遮光筒的轴线上B.单缝和双缝间距大约为5~10 cmC.单缝和双缝应互相垂直D.单缝和双缝应互相平行答案ABD解析C项中如果单缝与双缝垂直,通过双缝的光的能量有限,在屏上很难看清干涉条纹。第 - 4 - 页 共 9 页

8.(多选)如图所示,用波长为λ的单色光做双缝干涉实验时,设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的

路程差为δ,则( )

A.距O点最近的一条暗条纹必是δ=𝜆2

B.对屏上某点,δ=(n为正整数)时出现暗条纹𝑛𝜆2

C.距O点越远的点δ越大,就越容易出现暗条纹D.用各色光在同一条件下实验,波长越短的色光条纹间距越小答案AD

解析当路程差δ=nλ(n=0,1,2,3,…)时出现亮条纹,路程差δ=(2n+1)(n=0,1,2,3,…)时出现暗条纹,𝜆2

选项A正确,B、C错误;由Δx=λ可知,波长越短,干涉条纹之间的距离越小,选项D正确。𝑙𝑑

9.“用双缝干涉测量光的波长”是光学中的一个重要实验,通过本实验测出双缝到屏的距离L、双缝间的距离d及相邻两条亮条纹或暗条纹的中心间距Δx,就可以计算出光的波长λ,其公式是λ= 。若某次实验中测得双缝到屏的距离为600 mm,双缝间的距离为0.20 mm,7条亮条纹中心间的距离为9 mm,则该光的波长为 nm。

答案Δx　500𝑑𝐿

解析由Δx=λ得λ=Δx𝐿𝑑𝑑𝐿

由题中数据可知,Δx= mm=1.5 mm97-1

故λ=Δx=×1.5 mm=500 nm。𝑑𝐿0.20

600

10.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:第 - 5 - 页 共 9 页

A.白炽灯B.单缝片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,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有a (选填“>”“=”或“<”)b。

答案(1)E、B、D、C　(2)>解析光源、滤光片、单缝、双缝、光屏在光具座上可从左向右排,也可从右向左排,但任何两个元件之间的顺序不能颠倒,尤其是滤光片和单缝之间,好多初学者认为谁在前无所谓,其实不然,二者顺序颠倒后会使实验现象大打折扣,要注意这一点。

本题第一项已填好,故答案是唯一的。即A、E、B、D、C。

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。𝑙𝑑

11.某同学在做“用双缝干涉测定光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A),游标卡尺的示数如图乙所示。第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B),游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距d=0.5 mm,缝到屏的距离L=1 m。则:

(1)图乙中游标卡尺的示数为 cm。 (2)图丁中游标卡尺的示数为 cm。 (3)所测光波的波长为 m。(保留两位有效数字) 答案(1)1.250　(2)1.770　(3)6.5×10-7第 - 6 - 页 共 9 页

解析(1)图乙中游标卡尺是20个等分刻度,精确度为0.05 mm,读数为12 mm+0.05 mm×10=12.50 mm=1.250 cm。

(2)图丁中游标卡尺也是20个等分刻度,读数为17 mm+0.05 mm×14=17.70 mm=1.770 cm。

(3)由Δx=λ可得𝐿𝑑

λ=Δx· m=6.5×10-7m。𝑑𝐿=(1.770-1.250)×10-26-2×0.5×10-31

12.某同学在做双缝干涉实验时,测得以缝间距d=3.0×10-3m,双缝到光屏间的距离为1 m,两次测量头手轮上的示数分别为0.6×10-3 m和6.6×10-3 m,两次分划板中心刻线间有5条亮条纹,求该

单色光的波长。

答案4.5×10-6 m

解析依题意可知

Δx=m=1.5×10-3 m,𝑎𝑛-1=6.6×10-3-0.6×10-35-1

λ= m=4.5×10 -6 m。𝑑·Δ𝑥𝑙=3.0×10-3×1.5×10

-3

1

能力提升13.(多选)利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:

A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失第 - 7 - 页 共 9 页

其中正确的是 。 答案ABD

解析干涉条纹间距Δx=λ,将屏移近双缝,l变小,干涉条纹间距变窄,A正确。红色光的波长λ较长,𝑙𝑑

所以将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽,B正确。条纹宽度与单缝和双缝间的距离无关,这里的单缝相当于为双缝提供了一个线光源,C不正确。换一个两缝之间距离较大的双缝,d变大,干涉条纹间距变窄,D正确。去掉滤光片后,白光穿过双缝,产生彩色干涉条纹,E不正确。

14.某同学用如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(将这一条亮条纹确定为第1亮条纹)的中心,此时游标尺上的示数情况如图丙所示;再转动测量头的手轮,使分划板的中心刻线对齐第6亮条纹的中心,此时游标尺上的示数情况如图丁所示,则图丙的示数x1= mm;图丁的示数x2= mm。如果实验所用双缝之间

的距离d=0.2 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。

答案0.10　8.95　5.9×10-7解析游标卡尺应先读主尺上的读数,再读游标尺上的读数。x1=0+2×0.05 mm,x2=8 mm+19×0.05

mm=8.95 mm。从第1亮条纹到第6亮条纹间有5个亮条纹间隔,每个亮条纹间隔为

Δx==1.77 mm8.95mm-0.10 mm5

由公式Δx=λ可得𝐿𝑑

λ=m=5.9×10-7m。𝑑Δ𝑥𝐿=0.20×10-3×1.77×10-30.60

15.利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏间的距离L=0.5 m,用某