- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
现有双缝A、白光光源B、单缝C、只能透过红光的滤光片D等光学元件,要把它们放在光具座上组装成双缝干涉实验装置,用以测量红光的波长.
(1)将白光光源B放在光具座的最左端,依次放置其它光学元件,由左向右的排列顺序应为B、______、遮光筒(带有屏和测量头).(填仪器前的字母)
(2)某同学用测量头测量时,先将测量头目镜中看到的分划板中心刻度线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,记录手轮上的示数x1,然后他转动测量头,使分划板中心刻度线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数是x2,由此可以计算相邻亮条纹之间的距离是______.
(3)以下操作能够增大屏上条纹之间距离的是______
A.增大单缝和双缝之间的距离 B.增大双缝到屏之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片 D.增大双缝之间的距离.
正确答案
DCA
B
解析
解:(1)本实验要测量红光的波长,在白光光源后面先要放置只能透过红光的滤光片D;为了获得相干光源,在滤光片D后旋转单缝C;在遮光筒前再放置双缝A.故由左向右的排列顺序应为B、D、C、A、遮光筒.
(2)相邻亮条纹之间的距离是△x=;
(3)A、根据干涉条纹的间距公式△x=λ分析可知,△x与单缝和双缝之间的距离无关,故增大单缝和双缝之间的距离,屏上条纹之间距离不变,故A错误.
B、D由上面公式可知,增大条纹之间距离的方法有:增大双缝到屏之间的距离L,或减小双缝之间的距离d.故B正确,D错误.
C、由于绿光的波长比红光的短,将红色滤光片改为绿色滤光片时,屏上条纹之间距离减小,故C错误.
故选:B
故答案为:
(1)DCA;
(2);
(3)B.
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.双缝片 C.单缝片 D.滤光片 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,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甲图所示,记下此时甲图中手轮上的示数______mm,.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,记下此时乙图中手轮上的示数______mm,求得相邻亮纹的间距△x为______mm.
(3)如果上述实验中双缝与光屏间距为0.700m,所用双窄缝片间距为2.0×10-4m,由计算式λ=______,求得实验中所用单色光的波长为______nm.
正确答案
ADCBE
2.370
13.970
2.320
△x
6.6×102
解析
解:(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2.0mm,可动刻度为0.01×37.0mm=0.370mm,最终读数为2.370mm.
图乙中的螺旋测微器固定刻度为13.5mm,可动刻度读数为0.01×42.0=0.420mm,最终读数为13.970mm.
干涉条纹的间距△x= mm=2.320mm.
(3)根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ得,λ=
,代入数据得,λ=6.6×10-7m=6.6nm.
故答案为:(1)ADCBE;
(2)2.370,13.970,2.320;
(3)△x,6.6×102.
在《用双缝干涉测光的波长》的实验中,调节分划板的位置,使分划板中心刻度线对齐某亮条纹的中心,如图所示,则手轮上的读数为______mm,若实验测得5条亮条纹中心的距离为6.000mm,则相邻两条亮纹间的距离△x=______mm,已知双缝间距d=0.200mm,双缝到屏的距离L=600mm,则此光的波长λ=______.
正确答案
1.120
1.220
4.07×10-7m
解析
解:(1)螺旋测微器读数等于可动刻度读数加固定尺读数,需要估读,图中固定刻度读数为1mm,可动刻度读数为:0.01×12.0=0.120mm.总读数为:
1mm+0.120mm=1.120mm;
A与B之间的间隔是4个条纹,所以干涉条纹的宽度:mm
根据公式:代入数据得:
=4.07×10-7m
故答案为:1.120,1.220,4.07×10-7m
在“用双缝干涉测光的波长”实验中:
①下列说法哪一个是错误的______.(填选项前的字母)
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝
B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C.为了减小测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距△x=
②测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图2,其示数为______mm.
正确答案
A
1.970
解析
解:①A、调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,不需放单缝和双缝.故A错误.
B、测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐.故B正确.
C、n条亮纹之间有n-1个间距,相邻条纹的间距△x=.故C正确.
本题选错误的,故选:A.
②螺旋测微器的读数等于:1.5mm+0.01×47.0mm=1.970mm.
故答案为:A,1.970.
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=1000mm,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(如丙图所示),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(如丁图所示),由以上测量数据可求该单色光的波长.
图示中螺旋测微器的读数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λ=______,求得λ=______ m.
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:△x=,
根据△x=λ得:λ=
=
代入数据,解得:λ==6×10-7m.
故答案为:0.300,14.700,,6×10-7.
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中:
(1)图为实验装置图,图中虚线框位置的组件名称是______,它的作用是______;
(2)上图测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成.已知测量头为50分度的游标卡尺,某同学描述了实验大概过程:调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示,此时分划板中心刻度线对齐A条纹中心,游标卡尺的示数1.250cm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图乙所示,此时分划板中心刻度线对齐B条纹中心,游标卡尺的示数为1.775cm.图中的圆形轮廓即是该同学所说的视场区边界.可以确定该实验者并没有认真做实验,依据至少有两条:其一,______;
其二,______;
(3)若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丙所示.通过装置图中的“拨杆”的拨动______(填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上.
正确答案
解析
解:(1)由于灯泡发出的光是复色光,该实验的前提就是单色光的干涉,所以在虚线框内应放滤光片,目的是为了获得单色光.
(2)由甲图知,本实验操作过程中分刻板中心刻度线向左偏移不在视场中心,应把分刻板中心刻度线调在视场中心;游标卡尺读数的有效数字不对,由于是50分度的游标尺,精确值为0.02mm,所以小数点后有两位有效数字,故判断该实验没有认真做.其判断的依据有两条:其一,分刻板中心刻度线一定在视场中心;其二,50分度的游标卡尺(中学阶段不估读)无法读得第二个示数.
(3)首先要明确各器件的作用,拨动拨杆的作用是为了使单缝和双峰平行,获得清晰的干涉图样,丙图已有清晰的干涉图样,所以不用调节;丙图所示出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行,应调节测量头使干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上,故调节拨杆不能把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上.
故答案为:(1)滤光片,获得单色光(2)分刻板中心刻度线一定在视场中心,50分度的游标卡尺(中学阶段不估读)无法读得第二个示数(3)不能.
现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D、红色滤光片E等元件,要把它们装在同一光具座上组成双缝干涉装置用来测量红光的波长.
(1)将白光光源C装在光具座最左端,由左到右依次放置其他元件.表示各光学元件的字母排列顺序应为C、______.
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹记为0条纹,此时手轮上读数如图甲所示,读数为______ mm,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐,读数如图乙所示,则相邻条纹间距为______ mm.
正确答案
EDBA
2.320
2.310
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,然后在后面是双缝、光屏.顺序是:CEDBA.
(2)图甲中螺旋测微器的读数为:x0=2mm+0.01×32.0mm=2.320mm,
图乙中螺旋测微器的读数为:x5=13.5mm+0.01×37.0mm=13.870mm,
则相邻条纹间距为:△x==
mm=2.310mm.
故答案为:(1)EDBA.(2)2.320,2.310
某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图所示,激光器发出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线.
(1)这个现象说明激光具有______性.
(2)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条纹中心时如图甲所示,游标卡尺的示数如图丙所示;第二次分划扳中心刻度线对齐B条纹中心线时如图乙所示,游标卡尺的读数如图丁所示.已知职缝间距为0.5mm,从双缝到屏的距离为lm,则图丙中游标卡尺的示数为______mm.图丁中游标卡尺的示数为______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)
(3)如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两条纹的距离将______.
正确答案
相干
11.4
16.7
减小测量的偶然误差
6.6×10-7m
减小
解析
解:(1)利用激光做双缝干涉实验,说明激光具有相干性.
(2)图丙中游标卡尺的读数为11mm+0.1×4=11.4mm,图丁中游标卡尺读数为16mm+0.1×7=16.7mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是减小测量的偶然误差.
根据得,
=6.6×10-7m.
(3)蓝光的波长比红光短,根据,知屏上相邻两条纹的距离将减小.
故答案为:(1)相干(2)11.4,16.7,减小测量的偶然误差(或提高实验的精确度)6.6×10-7m(6.3×10-7m~6.6×10-7m)(3)变小
如图1,是用双缝干涉测光的波长的实验装置示意图,其中A、B、C、D分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏.图2-a是实验时用红色滤光片和缝间距d=0.36mm的双缝在光屏上得到的图样;图2-b是实验时用红色滤光片和缝间距d=0.18mm的双缝在光屏上得到的图样;图2-c是实验时用蓝色滤光片和双缝间距d=0.36mm的双缝在光屏上得到的图样,则
(1)比较图2-a和图2-b,可以说明______;
(2)比较图2-a和图2-c,可以说明______;
(3)能进行上述比较的前提是做这三次实验时不改变______和______的位置(从“A”、“B”、“C”、“D”中选填).
正确答案
对相同色光,双缝间距减小,相邻条纹间距增大
对相同双缝,光波长变短,相邻条纹间距减小
C
D
解析
解:(1)由图2-a和图2-b所示实验可知,对相同色光,双缝间的距离越小,相邻相干条纹间距增大,由此可知:对相同色光,双缝间距减小,相邻条纹间距增大;
(2)由图2-a和图2-c所示实验可知,双缝相同,波长越短,相邻条纹间距减小,由此可得:对相同双缝,光波长变短,相邻条纹间距减小;
(3)比较相邻干涉条纹间距与双缝间距和波长的关系实验需要控制双缝到光屏的距离保持不变,即:做这三次实验时不改变C和D的位置.
故答案为:(1)对相同色光,双缝间距减小,相邻条纹间距增大;(2)对相同双缝,光波长变短,相邻条纹间距减小;(3)C;D.
“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图甲所示.
(1)某同学以线状白炽灯为光源,完成实验后,总结出以下几点,正确的是______.
A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置 B.干涉条纹与双缝垂直
C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 D.干涉条纹的间距与光的波长有关
(2)用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离的大小恰好是图乙中游标卡尺的读数(如图1所示)d=______ mm.双缝到毛玻璃屏间的距离L=75cm,实验时先移动测量头上的手轮,把分化线对准靠近最左边的一条明条纹(记为第1条明条纹),并记下螺旋测微器的读数X1=______mm.(如图2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的读数X2=______mm.(如图3所示),由以上测量数据求得该单色光的波长为______m.
正确答案
解析
解:(1)AB、在用狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的干涉现象时狭缝必需与灯丝平行,这时干涉条纹与狭缝平行,狭缝与灯丝垂直时观察不到明显的干涉条纹.故A正确,B错误.
C、干涉条纹的间距公式为:△x=λ;条纹间距与缝宽无关,故C错误.
D、干涉条纹的间距公式为:△x=λ;波长越大条纹间距越大.故D正确.
故选:AD.
(2)游标卡尺的主尺读数为0mm,游标读数为0.05×5=0.25mm,所以最终读数为0.25mm.
螺旋测微器的固定刻度读数为0.0mm,可动刻度读数为0.01×29.9=0.299mm,所以最终读数为0.299mm.
螺旋测微器的固定刻度读数为14.5mm,可动刻度读数为0.01×20.0=0.200mm,所以最终读数为14.700mm.
因为△x=,
又△x=λ,所以λ=
d,
代入数据得:λ=800nm=8×10-7m.
故答案为:0.25,0.299,14.700,8×10-7.
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