- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
用双缝干涉测光的波长.实验装置如图甲所示,已知双缝与屏的距离L=700mm,双缝间距d=0.25mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离.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屏上亮纹的中心,(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划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时,手轮上的读数x1=2.190mm,对准第4条亮纹中心时,手轮上的读数x2.如图丙所示,则x2=______ mm,相邻两条亮纹间的距离△x=______ mm.
②计算波长的公式λ=______;求得的波长值是______nm.
正确答案
解析
解:①图丙中,对准第4条亮纹时固定刻度读数为7.5mm,可动读数为0.01×36.8=0.368mm,所以最终读数为7.868mm.
再根据,
解得:△x==1.893mm;
②根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ得:
λ==
=6.76×10-7m=676nm.
故答案为:①7.868,1.893;②,676.
在“用双缝干涉测光的波长”试验中,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;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,由计算公式λ=______,求得所测红光波长为______mm.
正确答案
13.870
2.310
6.6×10-4
解析
解:图甲中螺旋测微器的固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.01×32.0mm=0.320mm,所以最终读数为2.320mm.
图乙中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,所以最终读数为13.870mm.
故△x= mm=2.310 mm
由△x=λ可得:λ=
△x
可求出:λ=×2.310 mm=6.6×10-4 mm
故答案为:13.870,2.310,△x,6.6×10-4.
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上(如图甲),并选用缝间距d=0.20mm的双缝,从仪器说明书中查得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)小晨同学透过放大镜观察双缝干涉图样,发现干涉图样模糊,中部较亮,上下都很暗,并且干涉图样的中间发白、两侧的颜色很乱.你认为小晨同学应采取哪些措施才能观察到符合实验要求的、清晰的干涉图样?______.
(2)小帆同学为了测量相邻亮条纹的间距△x提出了下列数种测量方案,如图乙合理的是______.
(3)小勇同学采用小帆同学正确的实验方案,并用照相机拍到游标卡尺在两个特定位置的显示的读数.请读出丙图1的示数______mm,并计算出被测光的波长λ=______m.
正确答案
解析
解:(1)根据小晨发现干涉图样模糊,中部较亮,上下都很暗,并且干涉图样的中间发白、两侧的颜色很乱.说明干涉图样不是单色光的干涉;需要在双缝前加一个单色光的滤光片.
(2)测量相邻亮条纹的间距△x需要每一个明条纹(或暗条纹)的中线到另一条明条纹(或暗条纹)中线之间的距离,所以只有C图符合.故选:C.
(3)游标卡尺1的主尺读数为11mm,游标读数为0.1×1mm=0.1mm,则x2=11.1mm.
2图游标卡尺的主尺读数为25mm,游标读数为0.1×6mm=0.6mm,则最终读数为15.6mm,则,根据
得,
=
≈1.57×10-7m.
故答案为:(1)在双缝前加一个单色光的滤光片;(2)C;(3)11.1;1.57×10-7
在杨氏双缝干涉实验中,若双缝中一个缝用黑纸挡住,则( )
正确答案
解析
解:若把其中一缝挡住,出现单缝衍射现象,仍然出现明暗相间的条纹,条纹不等间距、不等宽,与干涉条纹不同.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
(1)一列横波沿X轴正方向传播,某时刻波的图象如图所示,已知波传播的速度为v=2m/s.由图可知,P点的运动方向是______,波的频率是______Hz,介质中A点在一个周期内振动通过的路程是______cm.
(2)用白光进行双缝干涉实验时,在屏上出现的图景是彩色的干涉条纹,若用红色滤光片挡住二缝,则屏上出现的图景是______,若用红色和绿色滤光片分别挡住二缝,则屏上出现的图景是______.
正确答案
沿Y轴负方向
5
32
红色明暗相间的条纹
没有干涉条纹,仍有亮光
解析
解:(1)波的传播方向沿x轴正方向,根据“上下坡法”,知P点的运动方向沿Y轴负方向.波的频率f=.质点在一个周期内振动的路程s=4A=32cm.
(2)用红色滤光片挡住二缝,只有红光能通过,在光屏上产生红色的明暗相间条纹.若用红色和绿色滤光片分别挡住二缝,只有红光和绿光能通过,由于两列光波的频率不同,不能发生干涉,但是仍有亮光.
故答案为:沿Y轴负方向; 5; 32
红色明暗相间的条纹;没有干涉条纹,仍有亮光.
用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件:
A.白炽灯 B.单缝片 C.光屏 D.双缝 E、遮光筒 F、滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是:A______(A已写好).
(2)正确调节后,在屏上观察到红光的干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a,改用绿色滤光片,其它条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有a______b.(填“大于”、“小于”、或“等于”)
(3)在双缝干涉实验中,滤光片的作用是______,单缝的作用是______,双缝的作用是______.
正确答案
解析
解:(1)双缝干涉实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以元件安装在光具座正确顺序是AFBDEC.
(2)根据△x=λ知条纹间距与波长成正比,故红光的条纹间距大于绿光的条纹间距;
(3)滤光片的作用是获取单色光.单缝的作用是提供线状光源,双缝的作用是提供干涉光源.
故答案为:(1)FBDEC;(2)大于;(3)获得单色光;提供线状光源;提供相干光源.
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)该光的波长λ=______nm
(3)某同学按实验装置安装好仪器后,观察光的干涉现象,获得成功,若他在此基础上对仪器的安装做如下改动,仍能使实验成功的是______
A.将遮光筒内的光屏,向靠近双缝的方向移动少许,其他不动
B.将滤光片移至单缝和双缝之间,其他不动
C.将单缝向双缝移动少许,其他不动
D.将单缝与双缝的位置互换,其他不动.
正确答案
2.190
7.870
676
ABC
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0.01×37.0=0.370mm,所以最终读数为7.870mm.
(2)根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ,得:
λ=d•=0.25×10-3×
=6.76×10-7m=676nm.
(3)在波的干涉中,干涉条纹的间距△x=λ,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,
A、遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许时,L、d、λ均没有变化,则条纹间距不变,故A正确;
B、滤光片移至单缝和双缝之间,没有影响条纹间距的因素,故B正确;
C、若单缝向双缝移动少许,不会改变条纹间距,故C正确;
D、若单缝与双缝的位置互换,则缝间距变化,从而导线条纹间距变化,故D错误;
故选:ABC.
故答案为:(1)2.190,7.870;(2)676;(3)ABC.
图①是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置.
(1)利用图中装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:
A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄
B.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽
C.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄
D.去掉滤光片后,干涉现象消失
其中正确的是______.
(2)测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2m、双缝的距离为0.4mm.图②是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样,其中1、2、3、4、5…是明条纹的编号.图③、图④是利用该仪器测光的波长时观察到的情景,图③是测第1号明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为0.508mm,图④是测第4号明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为______mm.根据上面测出的数据可知,被测光的波长为______nm(保留3位有效数字).
正确答案
解析
解:(1)A、将屏移近双缝,L变小,根据干涉条纹间距公式△x=知条纹间距变窄,故A正确;
B、将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距不变,故B错误.
C、换一个两缝之间距离较大的双缝,根据△x=知,d增大,则干涉条纹间距变窄,故C正确.
D、去掉滤光片后,会出现彩色的干涉条纹,故D错误.
故选:AC.
(2)图④是测第4号明条纹的位置,此时观测装置上千分尺的读数为1.5mm+0.01×1.0mm=1.501mm,则,根据△x=
知,
=
m=6.62×10-7m=662nm.
故答案为:(1)AC
(2)1.501、662.
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.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长的公式为λ=______(用l、d、x1、x2表示).若将数值代入,可计算得λ=______.(计算结果保留三位有效数字)
正确答案
0.641
537nm
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0.01×29.5mm=0.295mm,所以最终读数为:10mm+0.295mm=10.295mm.
根据△x=λ得:λ=
又由于:△x=;
故:λ=;
代入数据,解得:=537nm;
故答案为:0.641(0.640~0.642); ;537nm.
在杨氏双缝干涉实验中,如果( )
正确答案
解析
解:A、由于白光是复合光,故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹,当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹,故屏上呈现明暗相间的彩色条纹.故A错误.
B、用红光作为光源,当光程差为红光波长的整数倍是时表现红色亮条纹,当光程差为红光半个波长的奇数倍时,呈现暗条纹,故B正确.
C、两狭缝用不同的光照射,由于两列光的频率不同,所以是非相干光,故不会发生干涉现象,故C错误.
D、用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象,屏上出现中间宽,两侧窄,间距越来越大的衍射条纹.故D错误.
故选B.
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