高中物理第十三章光4实验：用双缝干涉测量光的波长达标训练新人教版选修3-4.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学4 实验：用双缝干涉测量光的波长更上一层楼基础巩固1.若把杨氏双缝干涉实验改在水中进行，其他条件不变，则得到的干涉条纹间距将如何变化()A.变大 B.变小 C.不变 D.不能确定解析：光在水中的波长小于空气中波长，由条纹间距公式x=dl 知，x，B选项正确.答案：B 2.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是()A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.屏幕上到两狭缝的路程差等于波长的整数倍的那些地方，将出现明条纹C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹的距离增大D.在实验装置不变的情况下，红光条纹间距小于蓝光条纹间距解析：双缝干涉，若入射光是单色光，则得到等间距分布的明暗相间的条纹，A 选项对;光程差等于波长整数倍的地方出现明纹，B选项对;相邻两条亮纹（或暗纹）间距x=dl，若屏与双缝之间距离L 减小，屏上条纹间距减小，C选项错；红光波长比蓝光波长长，所以保持 L、d不变时，x红x蓝，D选项错.答案：AB 3.利用双缝装置观察色光的干涉现象时，用同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下，以下说法正确的是()A.不同色光在屏上产生的条纹都应是明暗相间且等距的条纹B.条纹间距与光的波长成正比C.由于色光波长不同，位于中央的条纹可能是明条纹，也可能是暗条纹D.红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距小解析：由条纹间距公式x=dl，同一双缝且保持双缝到屏距离不变的情况下，条纹间距与光的波长成正比，B 选项正确;不同色光在屏上产生的条纹间距是不等的，A选项错误;虽然各色光波长不同，但中央的条纹一定是明条纹，C 选项错误;红光产生的条纹间距比紫光产生的条纹间距大，D选项错误.答案：B 4.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是()A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2 倍C.屏与双缝之间的距离越小，则屏上条纹间距增大D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小与蓝光的条纹间距解析：在单色光做双缝干涉实验中，相邻干涉条纹之间的距离相等，A 选项正确，B选项错误;由条纹间距公式x=dl，若其他量不变，屏与双缝之间的距离越小，则屏上条纹间距减小，C 选项错误;由于红光的波长大于蓝光的波长，所以红光的条纹间距大与蓝光的条纹间距，D选项错误.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学答案：A 5.先后用两种不同的单色光，在相同条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光()A.在真空中的波长较短B.在玻璃中的传播速度较大C.在玻璃中传播时，玻璃的折射率较大D.其光的强度较强解析：由条纹间距公式xdl，若其他量不变，条纹间距与波长成正比，间距较大的那种单色光比另一种单色光的波长较大，A选项错误;在玻璃中的传播速度较大，B选项正确;在玻璃中传播时，玻璃的折射率较小，C选项错误;与光的强度无关，D选项错误.答案：B 6.在如图 13-3-7 所示的杨氏双缝干涉实验中，已知SS1=SS2，且 S1、S2到光屏上P点的路程差 d=1.510-6 m.当 S 为=6 mm的单色光源时，在P 点处将形成 _条纹；当 S为=0.5 mm 的单色光源时，在P点处将形成 _条纹.图 13-3-7 解析：若两相干光源的振动同相，则在离开两相干光源路程之差为光波波长的整数倍处会出现亮条纹，路程之差为光半波长的奇数倍处会出现暗条纹，若两相干源的振动反相，则出现明暗条纹的情况刚好相反.由于SS1=SS2，所以S1、S2处的光振动同相.当=0.6 mm 时，d/=2.5，则 P点处两分振动反相，形成暗条纹；当=0.5 mm 时，d/=3，则 P点处两分振动同相，形成亮条纹.答案：暗亮7.为什么不直接测x，而要测n 个条纹的间距？解析：相邻两条纹间距x 是两条纹中心间的距离，这个距离比较小.为了减小误差，测出n 个条纹间的距离a，然后取平均值求出x，则 x=1na.8.为什么白光双缝干涉图样的中央亮纹是白色的？其他各级亮条纹中，为什么红色在最外侧？图 13-3-8 解析：如题图所示，自双缝S1、S2透射的光到达O点的距离总相等，则各种颜色的光在O点都被加强，故O点作为中央亮纹是白色的.自双缝出射的光到达P 点，其路程差为某一色光的整数倍时，P 点就为这种色光的颜色.由于红光的波长最长，根据条纹间距x=dl，知红条纹间距最大，则红色在最外侧.综合应用9.实验室里观察黄光双缝干涉图样时，看到屏上的干涉条纹过密，难以区分，使相邻亮（暗）小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学纹变宽一些的办法是()A.使光源变亮一些B.使单缝到双缝的距离变大一些C.使双缝到屏的距离变大一些D.改用绿色光作光源解析：条纹间距公式x=dl，若使相邻亮（暗）纹变宽一些，则双缝与屏之间的距离大一些，B选项错误，C选项正确，改用波长长一些的光源，D选项错误.答案：C 10.在用双缝干涉测光的波长的实验中，屏上不能看到干涉图样，比较可能出现的操作问题是()A.单缝设置过宽B.光源、单缝、双缝未调节在遮光筒的轴线上C.光源亮度不够D.单缝、双缝互相不平行解析：在用双缝干涉测光的波长的实验中，屏上不能看干涉图样，有可能光源、单缝、双缝未调节在遮光筒的轴线上，B选项正确，也有可能单缝、双缝互相不平行，D选项正确.答案：BD 11.某同学在用双缝干涉测光的波长的实验中，实验装置如图13-3-9所示.使用的双缝的间距为0.025 cm.实验时，首先调节_和 _的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使_和_竖直且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，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）观察第一条亮纹的位置如图13-3-9 所示，第五条亮纹位置如图13-3-10所示，测出双缝与屏的距离为50.00 cm，则待测光的波长=_nm.图 13-3-9 图 13-3-10 解析：在光的干涉测波长的实验中，首先调节光源、滤光片、单缝、屏的中心位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直且互相平行.在读数时由螺旋测微器原理知图（a）读数为1.138 mm，图（b）读数为5.880 mm，由 x=1na=1-51.138-5.880 mm=1.185 5 mm 小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学由公式=lxd=0.551.185102.5-4m=5.927 510-7 m=592.75 nm.答案：光源滤光片/单缝单缝双缝 592.75 nm 12.(2005 天津理综)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，要把它们放在图13-3-11 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.图 13-3-11(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顺序应为C、_A.(2)本实验的步骤有：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；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；用米尺测量双缝到屏的距离；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.在操作步骤时还应注意_和_.(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1 条亮纹，此时手轮上的示数如图13-3-12所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6 条亮纹中心对齐，记下此时图13-3-13中手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距x 为_mm.图 13-3-12 图 13-3-13(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=_，求得所测红光波长为_nm.解析：在利用光的干涉测定光的波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头，实验过程中一定要注意单缝和双缝间距5 cm10 cm，使单缝与双缝相互平行，才能在屏上产生干涉条纹.据公式 x=1d 知需测双缝到屏之间的距离 l 和 n 条条纹间距a，从而计算出条纹间距离x，最后求出波长.答案：(1)E、D、B (2)单缝和双缝间距510 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)13.870 2.310 (4)ld x 6.6103