- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汗的玻璃片上划出不同间隙的双缝;按图所示的方法,让激光束通过自制的双缝.
(1)保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距______(填“越大”或“越小”);
(2)保持双缝的间隙不变,光屏到缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距______(“越大”或“越小”);
(3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时______(“大”或“小”);
(4)实验观察到光屏上呈现明暗相间的条纹,试运用波动理论对明纹的形成予以解释.
答:______.
正确答案
解析
解:(1)根据双缝干涉的条纹间距公式△x=λ,条纹间距与双缝的间隙d成反比;
故保持缝到光屏的距离不变,换用不同间隙的双缝,双缝的间隙越小,屏上明暗相间的条纹间距越大;
(2)根据双缝干涉的条纹间距公式△x=λ,条纹间距与光屏到缝的距离成正比;
故保持双缝的间隙不变,光屏到缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距越大;
(3)根据双缝干涉的条纹间距公式△x=λ,条纹间距与光波长成正比;
蓝光波长小于红光波长,故用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验的小;
(4)同一色光透过双缝的光形成相干光源,在光屏相遇,有的区域光振动加强,有的区域光振动减弱,光振动加强区域呈现明纹.
故答案为:(1)越大;(2)越大;(3)小;
(4)同一色光透过双缝的光形成相干光源,在光屏相遇,有的区域光振动加强,有的区域光振动减弱,光振动加强区域呈现明纹.
在《用双缝干涉测光的波长》实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm.然后,接通电源使光源正常工作.
①已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中游标尺上的读数x2=______.
②利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离△x=______mm;这种色光的波长λ=______nm.
③若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将______(填“变大”、“不变”或“变小”).
正确答案
解析
解:①图3(b)中,游标卡尺的主尺读数为15mm,游标读数为0.02mm×1=0.02mm,所以最终读数为 x2=15.02mm.
②两个相邻明纹(或暗纹)间的距离△x==
mm=2.31mm
根据△x=,得:λ=
=
m=6.6×10-7m=6.6×102nm
③频率较高的单色光波长较短,由公式△x=,则知干涉条纹间距将变小.
故答案为:
①15.02;②2.31;6.6×102;③变小.
图a、图b为两次用单色光做双缝干涉实验时,屏幕上显示的图样,图a条纹间距明显大于图b,比较这两次实验( )
正确答案
解析
解:A、a光的条纹间距大,光屏到双缝的距离相等,由于双缝间的距离未知,故无法比较波长的大小.故A错误.
B、若光源、双缝间隙相同,根据双缝干涉条纹的间距公式知d以及波长相等,图a的条纹间距大,则图a光屏到双缝的距离大.故B正确.
C、若光源、光屏到双缝的距离相同,根据双缝干涉条纹的间距公式知L以及波长相等,图a的条纹间距大,则图a双缝的间距小.故C正确.
D、因为波长大小未知,故无法比较哪个光发生明显的衍射.故D错误.
故选BC.
如图所示,某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时(图a),游标卡尺的示数为0.03cm,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时(图b),10分度游标卡尺的示数如图c所示(游标尺上10个格的总长度为9mm),已知双缝间距离为0.2mm,从双缝到屏的距离为0.75m.则图c中游标尺的示数为______cm.所测光波的波长为______nm.
正确答案
0.96
620
解析
解:图c中游标尺的主尺读数为9mm,游标读数为0.1×6mm=0.6mm,所以最终读数为9.6mm=0.96cm.
相邻干涉条纹的间距.根据双缝干涉条纹的间距公式
得,
.
故答案为:0.96,620.
某同学用如图甲所示的实验装置,做《用双缝干涉测光的波长》的实验,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△x.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所示;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.如果实验中所用的双缝间的距离c=0.20mm,双缝到屏的距离L=60,则计算波长的表达式λ=______(用已知量和直接测量量的符号表示).根据以上数据,可得实验中测出的光的波长λ=______m.
正确答案
解析
解:图丙中的主尺读数为0,游标读数为0.05×3mm=0.15mm,所以最终读数为0.15mm.
图丁中的主尺读数为8mm,游标读数为0.05×19mm=0.95mm,所以最终读数为8.95mm.
根据双缝干涉条纹的间距公式得:
代入数据得:λ=6.6×10-7m.
故答案为:0.15,8.95,,6.6×10-7.
在《用双缝干涉测光的波长》实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距d=0.2mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L=700mm.然后,接通电源使光源正常工作.
已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图2(a)所示,图2(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图2(b)中游标尺上的读数x1=1.16mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图3(a)所示,此时图3(b)中(1)游标卡尺读数x2=______ mm.
(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离△x=______mm;这种色光的波长λ=______ m.
正确答案
解析
解:(1)图3(b)中,游标卡尺的主尺读数为15mm,游标读数为0.02mm×1=0.02mm,所以最终读数为:x2=15.02mm.
(2)两个相邻明纹(或暗纹)间的距离为:△x==
mm=2.31mm
根据△x=λ,得:λ=
=
m=6.6×10-7m.
故答案为:(1)15.02;(2)2.31,6.6×10-7
图中所示为双缝干涉实验的示意图,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10-6m,现分别用A、B两种单色光在真空中做双缝干涉实验,则
①若A光在折射率为1.5的介质中波长为4×10-7m,问在P点出现亮条纹还是暗条纹?
②若B光在某种介质中波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°,问在P点出现亮条纹还是暗条纹?(sin37°=0.6)
③若让A光照射S1,B光照射S2,试分析光屏上能否观察到干涉现象.
正确答案
解析
解:(1)设A光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2,
由n=得,
λ1=nλ2=1.5×4×10-7m=6×10-7m.
根据光程差:δ=2.1×10-6m=,
知A光在P点是暗条纹.
(2)设B光在空气中波长为λ1,在介质中波长为λ2,由n=得,λ1=nλ2,
又临界角C=37°所以n=,
所以λ1==5.25×10-7 m.
根据光程差:δ=2.1×10-6 m=4λ1知,B光在P点是亮条纹.
(3)由于两光的波长不同,则频率不同,在光屏上不会出现干涉条纹,但光屏上仍有光亮.
答:(1)A光在P点是暗条纹.(2)B光在P点是亮条纹.(3)在光屏上不会出现干涉条纹,但光屏上仍有光亮
在用双缝干涉测光的波长的实验中,已知双缝到光屏之间的距离是600mm,双缝之间的距离是0.20mm,单缝到双缝之间的距离是100mm,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甲所示.然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第6条亮纹的中心,这时手轮上的示数如图乙所示.这两次示数依次为0.740mm和______mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为______nm.
正确答案
7.340
440
解析
解:乙图螺旋测微器的读数为7mm+0.01×34.0mm=7.340mm,
则相邻条纹间的距离为:,
根据得波长为:
m=4.4×10-7m=440nm.
故答案为:7.340,440.
在用双缝干涉测量光的波长的实验中,已知两缝间的距离为0.3mm,以某种单色光照射双缝时,在离双缝1.5m远的屏上,用测量头测出第1个亮条纹中心到第10个亮条纹中心的间距为27.00mm,求:
(1)这种单色光的波长;
(2)若用这种单色光照射到增透膜上,已知增透膜对这种光的折射率为1.5,则这种光在增透膜中的波长是多少.
正确答案
解析
解:(1)条纹间距为:△y=m=3×10-3m
因λ=△y
则解得,单色光的波长:λ==6×10-7m
(2)因n==
=
那么光在增透膜中的波长 λ′==
m=4×10-7 m
增透膜的厚度至少为:d′==
m=1×10-7m
答:(1)这种单色光的波长6×10-7m.
(2)若用这种单色光照射到增透膜上,已知增透膜对这种光的折射率为1.5,则这种光在增透膜中的波长是1×10-7m.
图甲为双缝干涉实验装置示意图,当使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S,在光屏中央P处观察到亮条纹,在位于P点上方的P1处出现一条亮条纹,而P1与P之间还有一条亮条纹,则
(1)P1到双缝的光程差为______nm;
(2)使用该装置实验,用波长为480nm的光源照射单缝,P1处为______条纹.
(3)通过该装置分别用紫光、橙光实验,得到了两幅黑白照片如图乙和丙所示,则可以判断出,紫光对应的照片为图______.
(4)若用白光照射单缝,并用红色、绿色滤光片分别挡住双缝的S1、S2,则在光屏上______看到干涉条纹(选填“能”或“不能”).
正确答案
解析
解:(1)P1处亮纹为第二级亮纹,故P1与P到双缝的光程差为两倍的波长,为1200nm;
(2)用波长为480nm的光源照射单缝,路程差1200nm为半波长240nm的5倍,是奇数倍,故出现暗条纹;
(3)根据公式,波长越长,条纹间距越大;橙光波长大于紫光波长,图乙条纹间距大于图丙条纹间距,故紫光对应的照片为图丙;
(4)若用白光照射单缝,并用红色、绿色滤光片分别挡住双缝的S1、S2,红光与绿光频率不同,不能干涉;
故答案为:(1)1200;(2)暗;(3)丙;(4)不能.
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