- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
如图所示为双缝干涉实验装置,绿光通过单缝S后,照射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2到单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的光屏上形成干涉条纹.屏上O点距双缝S1、S2的距离相等,P点在距O点最近的第一条亮纹中心线上,如果将入射的单色光分别换成红光和蓝光,下列说法正确的是
( )
正确答案
解析
解:AB、O点到双缝的路程差为0,则O点出现光的亮条纹.故A正确,B错误.
C、红光的波长大于绿光的波长,根据△x=λ则红光条纹间距较大,红光的第一条亮条纹中心线在P点在上方,故C错误;
D、蓝光的波长小于绿光的波长,根据△x=λ则蓝光条纹间距较小,蓝光的第一条亮条纹中心线在P点在下方,故D错误.
故选:A.
(1)如图所示,某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针Pl、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3.图中MN为分界面,虚线半圆与玻璃砖对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点.
①设AB的长度为L1,AO的长度为L2,CD的长度为L3,DO的长度为L4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量______,则玻璃砖的折射率可表示为______.
②该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将______ (填“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)(10分)在用双缝干涉测光的波长实验中,准备了下列仪器:
A.白炽灯 B.双窄缝片 C.单窄缝片 D.滤色片 E.毛玻璃光屏
①把以上仪器安装在光具座上,自光源起合理的顺序是______(填字母).
②在某次实验中,用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹,其中相邻两条亮纹a、b的位置可利用测量头上的千分尺确定,如图所示.其中表示a纹位置(甲图)的千分尺的读数为______mm.
③如果上述实验中双缝与光屏间距为1m,所用双窄缝片是相距0.18mm规格的双窄缝片,则实验中所用单色光的波长为______nm.
正确答案
解析
解:(1)根据折射定律得,n=.
所以需要测量的物理量为L1和L3,
该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,折射光线将顺时针转动,而作图时仍以MN为边界,AD为法线,则入射角不变,折射角减小,由折射率公式n=可知,测得玻璃砖的折射率将偏大.
(2)①双缝干涉实验让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所.以让白炽灯光通过滤光片,再经过单缝形成单色光,再通过双缝.故自光源起合理的顺序是ADCBE.
②图甲中螺旋测微器固定刻度为1.5mm,可动刻度为0.01×23.5mm=0.235mm,最终读数为1.735mm.
图乙中的螺旋测微器固定刻度为4.5mm,可动刻度读数为0.01×14.0=0.140mm,最终读数为4.640mm.
(3)干涉条纹的间距,根据双缝干涉条纹的间距公式
得,
=5.23×10-7m=523nm
故答案为:(1)L1和L3;;偏大.
(2)①ADCBE.②1.735;③523.
用双缝干涉测光的波长.实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100mm,双缝与屏的距离L2=700mm,双缝间距d=0.25mm.用测量头来测量亮纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数.
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图(丙)所示,则对准第1条时读数x1=______mm、对准第4条时读数x2=______mm;
(2)写出计算波长λ的表达式,λ=______(用符号表示),λ=______nm;
正确答案
解析
解:(1)测第一条时固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.01×19.0=0.190mm,所以最终读数为2.190mm.
测第二条时固定刻度读数为7.5mm,可动刻度读数为0.01×36.8=0.368mm,所以最终读数为7.868mm.
(2)根据双缝干涉条纹的间距公式,知
.代入数据得:λ=676nm.
故本题答案为:(1)2.190,7.868 (2),676.
在双缝干涉实验中,如图所示,单缝的作用是______,光通过单缝后射向相互平行且间距为d的双缝,双缝的作用是______,光通过双缝后离双缝间距为L处有毛玻璃屏,毛玻璃屏的作用是______,屏后有测量头[由分化板、目镜、手轮(螺旋测微器)等构成],眼通过目镜可以观察到光的双缝干涉条纹.实验时,移动手轮可由螺旋测微器测出干涉条纹中n条明条纹(或暗条纹)之间的距离X,则根据已知量和测量量计算光的波长的式子是______.这里不直接测量相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离是因为______.由上式可见,单色光的波长越长,干涉条纹之间的距离______.所以,用白光做双缝干涉实验,可以在屏上看到:中央条纹是______色条纹,在此条纹两侧对称地出现______条纹.
正确答案
解析
解:双缝干涉实验是让单一的线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,单缝的作用是通过衍射从而获得同相位的线光源.而双缝的作用是提供了干涉光源.
根据△x=λ,且△x=
;
则有光的波长λ=,
这里不直接测量相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离是因为条纹间距太小,直接测量误差较大.
由△x=λ,可见,单色光的波长越长,干涉条纹之间的距离越大,
若用白光做双缝干涉实验,可以在屏上看到:中央条纹是白色的,在此条纹两侧对称地出现彩色条纹;
故答案为:通过衍射从而获得同相位的线光源;获得相干光源;λ=;因为条纹间距太小,直接测量误差较大;越大;白;彩色.
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1),游标卡尺的示数如图(3)所示,第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时(图2),游标卡尺的示数如图(4)所示,已知双缝间距为0.5mm,从双缝到屏的距离为1m,则图(3)中游标卡尺的示数为______mm.图(4)游标卡尺的示数为______mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是______,所测光波的波长为______m.(保留两位有效数字)
正确答案
解析
解:游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数;
10分度精确度为0.1mm,图3中游标尺第4刻线与主尺刻线对齐,故读数为:11mm+0.1m×4=11.4mm;
图4中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐,故读数为:16mm+0.1m×7=16.7mm;
故条纹间距为:;
根据双缝干涉的条纹间距公式,解得:
=
≈6.7×10-7m
故答案为:11.4,16.7,减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度),6.7×10-7.
如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源 ②滤光片 ③单缝 ④双缝 ⑤遮光筒 ⑥光屏.
(1)实验中,为了增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采取:
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑥之间的距离
C.将绿色滤光片改成红色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(2)若去掉②的滤光片,而是在双缝前把一条缝用红色滤光片挡住,而另一条缝用蓝色滤光片挡住,则能否在屏上观察到干涉条纹______(填“能”或“不能”),其理由是______(限制在20字内作答).
正确答案
解析
解:(1)根据△x=λ,
A、增大③和④之间的距离不影响条纹间距大小,故A错误;
B、增大④和⑥之间的距离即增大L,则条纹间距变大,B正确;
C.将绿色滤光片改成红色滤光片,则λ变大,故条纹间距变大,C正确;
D.增大双缝之间的距离d,则条纹间距减小,故D错误;
故选:BC.
(2)在双缝前把一条缝用红色滤光片挡住,而另一条缝用蓝色滤光片挡住,
则一个缝里透过的是红光,一个缝里透过的是蓝光,两列光频率不相等,不满足干涉条件,故不能看到干涉条纹;
故答案为:不能;红光、蓝光频率不相等,不满足干涉条件.
用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.25mm,双缝到毛玻璃屏间距离L的大小由图中毫米刻度尺读出 (如图戊所示),实验时先移动测量头(如图甲所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条明条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图丙所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图丁所示),由以上测量数据可求该单色光的波长.
图示中双缝的位置L1,毛玻璃屏的位置L2均以mm作为单位,螺旋测微器的读数x1=______mm,螺旋测微器读数x7=______mm.请用以上测量量的符号表示该单色光波长的表达式______.
正确答案
解析
解:在丙图中,固定刻度读数为0mm,可动刻度读数为:0.01×30.0mm=0.300mm,则有:x1=0.300mm,
丁图中,固定刻度读数为14.5mm,可动刻度读数为:0.01×20.0mm=0.200mm,则有:x7=14.700mm.
相邻条纹的间距为:,
根据得:
.
故答案为:0.300,14.700,.
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对齐A条纹中心时(图1),游标卡尺的示数如图2所示,第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时(图3),游标卡尺的示数如图4所示,已知双缝间距离为0.05mm双缝到屏的距离为1m,则图2中游标卡尺的读数为______mm,则图4中游标卡尺的读数为______mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是______.所测光波的波长为______m.(保留两位有效数字)
正确答案
解析
解:游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数;
10分度精确度为0.1mm,图3中游标尺第4刻线与主尺刻线对齐,故读数为:11mm+0.1m×4=11.4mm;
图4中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐,故读数为:15mm+0.1m×7=15.7mm;
故条纹间距为:△x==1.075mm;
实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是,减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度).
根据双缝干涉的条纹间距公式△x=λ,解得:λ=
=
≈5.4×10-8m
故答案为:11.4,15.7,减小测量的绝对误差(或提高测量的精确度),5.4×10-8.
在杨氏双缝干涉实验中,如果( )
正确答案
解析
解:A、用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的干涉条纹,故A正确;
B、根据公式△x=λ,因不同色光的波长不同,则干涉条纹间距不同,将呈现彩色的条纹,故B错误;
C、用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,出现光的衍射现象,屏上将呈现间距不等的条纹,故C正确;
D、红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将不会出现条纹,但可以相互叠加,故D错误;
故选:AC.
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( )
正确答案
解析
解:在波的干涉中,干涉条纹的间距△x=,由公式可得,条纹间距与波长、屏之间的距离成正比,与双缝间的距离d成反比,故要增大间距应减小d,增大双缝屏到光屏的距离或增大光的波长,而紫光的波长小于绿光,故只有C正确;
故选:C.
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