- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图所示).从仪器注明的规格可知:双缝屏的缝间距d,像屏与双缝屏间的距离L.然后,接通电源使光源正常工作.
(1)已知测量头是50分度的游标卡尺.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(a)所示,图(a)中的数字是该同学给各亮纹的编号,此时图(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(c)所示,此时图(d)中游标尺上的读数x2=______ mm;
(2)利用上述测量结果,该同学经计算得这种色光的波长λ=660nm.已知L=700mm,则该同学选用的双缝屏的缝间距d=______mm.(计算结果保留两位有效数字)
正确答案
2.31
0.20
解析
解:(1)游标卡尺的主尺读数为15mm,游标读数为0.02×1=0.02mm,所以最终读数为15.02mm.
(2)相邻亮条纹的间距△x==
mm=2.31mm.
根据△x=λ得,d=
=
=2.0×10-4m=0.20mm.
故答案为:(1)2.31;(2)0.20.
(1)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______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光,为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采取______ 或______的方法.
(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时还应注意______ 和______.
(3)将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,此时手轮上的示数如图甲所示.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,记下此时图乙中手轮上的示数______ mm,求得相邻亮纹的间距△x为______mm.
(4)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,由计算式λ=______,求得所测红光波长为______nm.
正确答案
解析
解:(1)首先需要获取单色光,所以在光源后面需要有滤光片,然后要获取线光源,后面需要有单缝,要进行双缝干涉实验,所以在单缝后面是双缝.
根据知,为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,可采取增大双缝到光屏的距离、减小双缝间距离.
(2)放置各光学元件时,需要使单缝和双缝相互平行,单缝和双缝间距5~10cm.
(3)图乙中手轮上的示数为13.5mm+0.01×37.0mm=13.870mm.
图j甲中手轮上的示数为2mm+0.01×32.0mm=2.320mm.
则相邻亮纹的间距.
(4)根据知,λ=
△x.
m=6.6×102nm.
故答案为:(1)滤光片、单缝、双缝、增大双缝到光屏的距离、减小双缝间距离;
(2)单缝和双缝间距5~10cm、使单缝和双缝相互平行;
(3)13.870、2.310;
(4)△x、6.6×102nm.
下列说法正确的是 ( )
正确答案
解析
解:A、根据长度的相对性公式L=L0求得:L=
≈0.4m,故A错误;
B、频率f1=5.0×1014Hz单色光波长为:λ==0.6×10-6m,
=2为偶数,故P点出现亮纹,B正确;
C、电子钟变慢,说明了LC回路的振荡周期变大;在代入公式T=2π可知,振荡电路的电容变大或线圈中的电感变大都会导致振荡电路的周期变大.故C正确;
D、首先作出鸟看鱼的光路图,如图所示.由于是在竖直方向上看,所以入射角很小,即图中的i和r均很小,故有 tani=sini,tanr=sinr.
由图可得:h1tanr=h′tani,
h′==
同理可得鱼看鸟时:h″=nh2=1.33×1.5=2m
H=2m+2m=4m
故D错误.
故选:BC.
某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图甲所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮点,图乙中的黑点代表亮点的中心位置.
(1)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长,据资料介绍,若双缝的缝间距离为a,则双缝到感光片的距离为L,感光片上相邻两光点间的距离为b,则光的波长v=1m/s.该同学测的L=1.0000m,双缝间距a=0.220mm,用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距时,尺与点的中心位置如图乙所示.图乙中第一个光点到第四个光点的距离是______mm.实验中激光的波长λ=______m(保留两位有效数字)
(2)如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两光点间的距离将______.(变大、变小、不变)
正确答案
解析
解:(1)主尺读数为8mm,游标读数为0.1×5=0.5mm,所以第一个光点到第四个光点的距离是8.5mm.
因为,所以
=
=6.2×10-7m
(2)根据,知波长变短,屏上相邻两光点间的距离将变小.
故本题答案为:(1)8.5; 6.2×10-7;(2)变小.
Ⅰ.图1中为“双棱镜千涉”实验装置,其中s为单色光源,A为一个顶角略小于180°的等腰三角形棱镜,P为光屏.s位于棱镜对称轴上,屏与棱镜底边平行.调节光路,可在屏上观察到干涉条纹.这是由于光源s发出的光经棱镜作用后,相当于在没有棱镜时,两个分别位于图中 sl和s2相干波源所发出的光的叠加.(sl和s2的连线与棱镜底边平行.)
己知s1和s2的位置可由其它实验方法确定,类比“双缝干涉测波长”的实验,可以推测出若要利用“双棱镜千涉”测量光源s 出的单色光的波长时,需要测量的物理量是______、______和______.
Ⅱ.图2中所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E,内阻可忽略不计;滑动变阻器全长为l,重力加速度为g.为理想电压表.当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图l 中a点,此时电压表示数为零.在木板上放置质量为m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移.由电压表的示数U及其它给定条件,可计算出弹簧的劲度系数k.
(1)写出m、U与k之间所满足的关系式.
(2)己知E=1.50V,l=12.0cm,g=9.80m/s2.测量结果如下表:
①在图中给出的坐标纸上利用表中数据描出m-U直线.
②m-U 直线的斜率为______kg/V;
③弹黄的劲度系数k=______N/m(保留 3 位有效数字).
正确答案
解析
解:Ⅰ、根据双缝干涉条纹的间距公式
,可知要测量单色光的波长,需要测量s1 与 s2 间的距离、s1(或 s2 )与光屏间的距离、干涉条纹间距.
Ⅱ(1)mg=kx
U=E=
所以.
(2)①根据m-U的关系,知m-U成正比,图线如图所示
②通过图线求出斜率为:10.0
③已知=10,所以k=
=1.23×103 N/m.
故答案为:Ⅰ、s1 与 s2 间的距离、s1(或 s2 )与光屏间的距离、干涉条纹间距.Ⅱ(1).(2)如图,10.0,1.23×103.
如图所示,在双缝干涉实验中,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2.1×10-6 m,分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮条纹还是暗条纹?
(1)已知A光在折射率为n=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)已知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,试分析光屏上能观察到的现象.
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
用绿光做双缝干涉实验,在光屏上呈现出明、暗相间的条纹,相邻两条明条纹间的距离为△x,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、△x与单缝到双缝间的距离无关,故A错误.
B、如果增大双缝之间的距离,使d增大,故△x变小,故B错误.
C、如果增大双缝到光屏之间的距离,L增大,△x将增大,故C正确.
D、将绿光换成紫光,波长变小,根据干涉的条纹间距△x=λ,则△x将减小,故D错误.
故选:C.
一同学在“用双缝干涉测光的波长“实验中,使用的双缝的间距为0.02cm,测得双缝与屏的距离为50cm,第1级亮纹中心到第5级亮纹中心的距离为0.45cm,则待测单色光的波长是______.
正确答案
4.45×10-7m
解析
解:第1级亮纹中心到第5级亮纹中心的距离为0.45cm,则相邻条纹间的距离,
根据得,
=4.45×10-7m.
故答案为:4.45×10-7m
在观察双缝干涉实验的现象时,要增大屏上条纹的宽度,可以采取的措施是( )
正确答案
解析
解:A、双缝干涉条纹间距△x=•λ,故要增大屏上相邻亮条纹之间的距离△x,可以增加双缝到屏的距离L,减小缝之间的距离或者增加光的波长及减小频率,故ABC错误;
D、根据v=λf可知,减小光的频率可以增加光的波长;故D正确;
故选:D.
在做利用双缝干涉测定光的波长的实验时,调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心使其均位于遮光筒的中心轴线上,再调至屏上出现了干涉图样后,用直尺量得双缝到屏的距离为80.00cm,由双缝上的标识获知双缝间距为0.200mm,光的波长为6.00×10-7 m.
用测量头上的螺旋测徽器去测量,转动手轮,移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐,如图所示,此时螺旋测微器的读数为______mm,将此时条纹的序号定为1,其右侧的明纹序号依次是为第2条、第3条…,则从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为______mm.
正确答案
解析
解:螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数.螺旋测微器的读数为:0.5+0.01×40.0=0.900mm.
相邻条纹的间距:△x==
=2.4×10-3m,则从第1条明纹中心至第6条明纹中心的距离为x=5△x=5×2.4×10-3=12×10-3m=12mm.
故答案为:0.900,12.
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