- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
2005年诺贝尔物理学将授予对激光研究作出了杰出贡献的三位科学家.如图所示是研究激光相干性的双缝干涉示意图,挡板上有两条狭缝S1、S2,由S1、S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹,已知入射激光的波长是λ,屏上的P点到两狭缝S1、S2的距离相等,如果把P处的亮条纹记作第0号条纹,由P向上数,与0号亮纹相邻的亮纹依次是1号条纹、2号条纹…则P1处的亮纹恰好是10号亮纹.设直线S1P1的长度为L1,S2P1的长度为L2,则L2-L1等于( )
正确答案
解析
解:因为当路程差等于波长的整数倍时,出现亮条纹,可知,第10号亮纹到达双缝的路程差等于10λ.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比△x1______△x2(填“>”“<”或“=”).若实验中红光的波长为630mm,双缝到屏幕的距离为2m,测得第一条到第三条亮条纹中心间的距离为4.2mm,则双缝之间的距离为______mm.
正确答案
解析
解:红光的波长大于绿光的波长,由公式△x=λ,可知红光的干涉条纹间距△x1与绿光的干涉条纹间距△x2相比,△x1>△x2,
λ=630nm=6.3×10-7m,△x=mm=2.1×10-2m
由公式△x=λ得:d=
λ=
×6.30×10-7=6×10-4m=0.6mm
故答案为:>,0.6.
在双缝干涉实验中,屏上一点P到双缝的距离之差为1.5μm,若用频率为5.0×1014Hz的单色光照射双缝,该点处于______条纹.
正确答案
暗
解析
解:单色光的波长为:,
,
可知P点到双缝的距离之差是半波长的奇数倍,该点出现暗条纹.
故答案为:暗.
在某次实验中,已知双缝到光屏之间的距离是l=600mm,双缝之间的距离是d=0.20mm,某同学在用测量头测量时,先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如图1所示读数为x1,然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数x2如图2所示,则示数x1=______mm,x2=______mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长λ=______m.
正确答案
0.641
10.300
5.36×10-7
解析
解:第一个螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm,可动刻度读数为0.01×14.1=0.141mm,所以最终读数为0.641mm.
第二个螺旋测微器的固定刻度读数为10mm,可动刻度读数为0.01×30.0mm=0.300mm,所以最终读数为10.300mm.
根据,
=5.36×10-7m.
故答案为:0.641,10.300,5.36×10-7
某同学用如图1所示的实验装置做“双缝干涉测光的波长”的实验,相邻两条亮纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头(如图2所示)测出.测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数为0.070mm,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,如图2所示,此时手轮上的示数为______mm.已知双缝的距离为d=0.400mm,测得双缝到毛玻璃屏的距离为L=0.600m,求得相邻亮纹的间距为△x,写出计算被测量波长的表达式λ=______,并算出其波长λ=______nm.(取二位有效数字)
正确答案
4.948
6.5×103
解析
解:螺旋测微器的固定刻度读数为4.5mm,可动刻度读数为0.01×44.8=0.448mm,所以最终读数为4.948mm.
根据双缝干涉条纹的间距公式得,
,代入数据得,λ=6.5×103nm.
故答案为:4.948,,6.5×103
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,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光的波长.
(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:
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)测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时应注意______和______.
(3)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m,相邻亮纹的间距△x为2.310mm,由计算式λ=______,求得所测红光波长为______nm.
正确答案
解析
解:(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝.即E、D、B;
(2)在操作步骤②时还应注意单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝与双缝相互平行,使一个线光源变为频率相等的两个线光源.
(3)根据,知λ=
,代入数据,λ=660nm.
故答案为:(1)E、D、B;(2)注意单缝和双缝间距5cm~10cm;使单缝与双缝相互平行;(3),660.
在暗室中用红光做双缝干涉实验,如图所示,光源S在双缝中垂线上,调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹,若屏上一点P到双缝的距离正好为红光波长的2.5倍,则光屏P处应为______(“红”或“黑”)色,若换用绿光做此实验,得到的条纹宽度将______(“变宽”、“不变”或“变窄”).
正确答案
解析
解:屏上一点P到双缝的距离正好为红光波长的2.5倍,即为半波长的奇数倍,P点出现暗条纹,即为黑色.
根据知,绿光的波长较小,则条纹的宽度变窄.
故答案为:黑,变窄.
在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),这时( )
正确答案
解析
解:在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),由于绿光和红光的频率不同,则不能发生干涉,但屏上仍有光亮.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中:
(1)有以下实验器材:毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、透红光的滤光片E.在图1中从左至右合理的顺序为C、______、A.在安装以上器材时应注意______和______.
(2)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2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,记下此时手轮上的示数图3所示,求得相邻亮纹的间距△x为______mm.
(3)已知双缝间距d为0.2mm,测得双缝到屏的距离L为700mm,求得所测红光波长为______m.
正确答案
解析
解:(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中E是滤光片,D是单缝,B是双缝.
在安装以上器材时应注意,各光学元件中心与遮光筒轴线水平共线;单缝与双缝竖直平行放置.
(2)图2螺旋测微器的固定刻度读数为2.0mm,可动刻度读数为0.01×32.0mm=0.320mm,则最终读数为2.320mm,图3螺旋测微器的固定刻度读数为13.5mm,可动刻度读数为0.01×37.0mm=0.370mm,则最终读数为13.870mm.
相邻亮条纹的间距△x==
mm=2.31mm.
(3)根据△x=λ得,λ=
=
=6.6×10-7m.
故答案为:(1)EDB,各光学元件中心与遮光筒轴线水平共线,单缝与双缝竖直平行放置;
(2)2.31;(3)6.6×10-7.
小赵同学在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、结合“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知,从左向右依次为:白色光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒个毛玻璃.故A错误;
B、根据双缝干涉的条纹宽度的公式:可知条纹间距与波长成正比,小赵只把红色的滤光片换成绿色的滤光片,光的波长变小,所以则相邻两条亮纹间的距离变小了.故B正确;
C、根据双缝干涉的条纹宽度的公式:可知条纹间距与双缝之间的距离d成反比,所以小赵仅更换双缝,双缝间距由0.36mm换为0.18mm,则相邻两条亮纹间的距离变大了.故C正确;
D、拿下滤光片后,所有颜色的光都可以在后面的毛玻璃上产生干涉条纹,所以会出现彩色条纹.故D错误.
故选:BC
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