- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
I.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λ=.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)
II.现要测量电流表G1的内阻,给出下列器材:电流表G1(量程5mA,内阻r1约为150Ω左右),电流表G2(量程10mA,内阻r2约为100Ω左右)定值电阻R1=100Ω、定值电阻R2=10Ω滑动变阻器R3(0~200Ω)干电E(1.5V,内阻未知)单刀单掷开关S导线若干
①定值电阻选______;
②在图丙方框中画出实验电路设计图,并标明所用器材的代号;
③若选测量数据中的一组来计算r1,所用的表达r1=______,式中各符号的意义是:______.
正确答案
(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△x=λ,所以λ═
=6.2×10-7m
(2)根据λ,知波长变短,屏上相邻两光点间的距离将变小.
Ⅱ①若选R2,则其阻值太小,电流过大,而R1与G1内阻相当,故选:R1
②电路图如图所示:G2的示数减去G1的示数为通过R1的电流值.
③由并联电路特点:I1r1=R1(I2-I1) 得:r1=,
I1、I2分别表示电流表G1、G2读数,R1表示定值电阻R1的阻值.
故答案为:Ⅰ(1)8.5,6.2×10-7;(2)变小.
Ⅱ①R1; ②电路图如图; ③rI1、I2分别表示电流表G1、G2读数,R1表示定值电阻R1的阻值
(1)如图所示,图甲、图乙是物理史上两个著名实验的示意图,通过这两个实验人们对光的本性有了比较全面的认识:
①图甲是英国物理学家托马斯•杨做的______实验的示意图,该实验是光的______说的有力证据.
②图乙是______实验的示意图,该实验是光的______说的有力证据.
(2)如图是一个较复杂电路,所有电阻均为R,a、b、c、d、e、f、g、h、i为电路的测试点.现用电压传感器检测电路在电键闭合后有哪些点与c点电势相等.(将电压传感器的两个接线柱分别和两个探针相连接,当正接线柱的电势高于负接线柱时,读数为正).
①若在图中连接电压传感器正接线柱的探针接触a点,连接负接线柱的探针接触b点时,读数为负,则可以判断a点接在电源的______极上(选填“正”或“负”).
②对于该实验的认识与判断,下列说法正确的是______
A.电压传感器为零时表明所测两点电势相等
B.检测电势相同点只能用电压传感器,不能用电压表
C.在检测过程中两个探针可以交换
D.从实验原理来说,如用电流传感器代替电压传感器亦可以完成检测
(3)用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r,所给的器材有:电压表V、电流表A、变阻器R以及电键S和导线若干.
①在方框中画出实验电路图.
②如图所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点,请你完成图线,并由图线求出E=______V,r=______Ω.
③若选用两组数据,用欧姆定律算出E、r,则选用第______和第______组数据误差最大.
正确答案
(1)①由图甲可知,该实验装置是英国物理学家托马斯•杨做的双缝干涉实验的示意图,该实验是光的波动说的有力证据.
②由图乙所示可知,图乙是光电效应实验的示意图,该实验是光的粒子说的有力证据.
(2)①当正接线柱的电势高于负接线柱时,电压传感器的读数为正,则当电压传感器的读数为负时,可以知道a点的电势低于b的电势,则知电极A接在电源的负极.
②A、电压传感器为零时,这两点的电势差为零,所测两点电势相等,故A正确;
B、检测电势相同点可以用电压表,故B错误;
C、在检测过程中两个探针可以交换,故C正确;
D、从实验原理来说,如用电流传感器代替电压传感器亦可以完成检测,故D正确;
(3)①伏安法测电源电动势与内阻的实验电路图如图1所示;
②根据坐标系内描出的点,作出U-I图象,如图2所示;由图象可知,电源的电动势E=1.5V,内阻r==
=0.5Ω;
③由图象可知,5、6两个点偏离图象最远,这两个点所对应的实验数据误差最大,若用5、6两组数据进行计算,求出的电动势与内阻误差最大.
故答案为:(1)①双缝干涉;波动;②光电效应;粒子;(2)①负;②ACD;
(3)①如图1所示; ②如图2所示;1.5;0.5; ③5;6.
I.如图所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图.在某次实验中,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a所示.然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹中心,这时手轮上的示数如图b所示,图b中示数______mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为______m.(计算波长结果保留二位有效数字).
II.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻小于1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流3mA,内阻RG=10Ω)
C.电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)
D.滑动变阻器R1(0~20Ω,10A)
E.滑动变阻器R2(0~200Ω,1A)
F.定值电阻R0(990Ω)
G.开关和导线若干
(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示中的a、b两个参考实验电路,
其中合理的是______;在该电路中,为了操作方便且能准确进行测量,滑动变阻器应选______(填写器材之前的字母代号).
(2)图乙为该同学根据(1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),则由图线可得电池的电动势E=______V,内阻r=______Ω.
正确答案
I、图a中螺旋测微器固定刻度为0.5mm,可动刻度为0.01×14.2mm=0.143mm,最终读数为:0.5mm+0.142mm=0.643mm,由于需要估读因此在0.642~0.644范围内均可.
图b中螺旋测微器固定刻度为10mm,可动刻度为0.01×29.4mm=0.294mm,最终读数为:10mm+0.294mm=10.294mm,由于需要估读因此在10.293~10.298范围内均可.
干涉条纹的间距:△x=≈1.609mm
根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ得:λ=
,代入数据解得:λ=5.3×10-7m (5.2~5.6×10-7范围内均可)
故答案为:10.294(10.293~10.298),5.3×10-7(5.2~5.6×10-7)
II.(1)本题中没有给出电压表,因此需要用已知内阻的电流表改装,改装时,应该改装量程小的那个,故(b)电路图合理,滑动变阻器用限流接法,在选择时要求滑动变阻器的阻值大于待测电阻阻值,滑动变阻器的阻值也不能太大,那样调节不方便,故滑动变阻器应选D.
故答案为:b,D.
(2)根据闭合电路欧姆定律得:E=I1(R0+Rg)+I2r,因此有:I1=-
×I2,因此在I1-I2图线中,图线的斜率表示
,纵轴截距为
,由此结合图线可求出E=(1.48±0.02)V,r=( 0.75~0.84)Ω
故答案为:1.48±0.02,0.75~0.84.
(1)①写出钠核(Na)俘获一个a粒子后放出一个质子的核反应方程______
②对下面用相同红光照射做出的两幅图说法正确的是______
A.甲图是衍射图样,乙图是干涉图样
B.甲图是干涉图样,乙图是衍射图样
C.甲图是光通过单缝后的图样,乙图是光通过双缝后图样
D.甲图是光通过双缝后的图样,乙图是光通过单缝后图样
③由某种材料制成的电器元件,其伏安特性曲线如图1所示.现将该元件接在电动势为8V,内阻为4Q的电源两端,则通过该元件的电流为______ A.
(2)(4分)下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的UC和v的几组数据.(UC是遏制电压)
请根据上表的数据在答题纸对应的坐标中作出图2中的UC-v图象;从图象中可知这种金属的截止频率为______;已知e=1.60×10-19C,用给出的数据结合图象算出普朗克常量为______.
(3)为了测量图中果汁电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响(实验器材如图所示).
①将电压表、电流表均视为理想电表,请在图中用笔画线代替导线连接电路;
②实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图象如图中a、b、c所示.由此可知:在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势______ (填“增大”、“减小”或“不变”),电源内阻______ (填“增大”、“减小”或“不变”);
③图线a对应的电源电动势E=V,短路电流I=A.(均保留三位有效数字)
正确答案
(1)①根据质量数守恒和电荷数守恒得:2311Na+42He→2612Mg+11H
②单缝衍射条纹中间宽、两边窄,呈现不等间距.双缝干涉条纹等宽、等间距,但也有干涉条纹不等间距.故BD正确
③作出电源的外特性曲线,与U轴交点坐标8V,与I轴交点坐标2
则两图线交点,即为该元件接在电源上的工作状态
由图得I=1A.
(2)根据上表的数据在答题纸对应的坐标中作出图2中的UC-v图象;
根据光电效应方程Ekm=hv-W0和eUC=EKm得,Uc=-
,
从图象中可知这种金属的截止频率为4.27×1014Hz;
已知e=1.60×10-19C,用给出的数据结合图象算出普朗克常量为6.30×10-34J•S
(3)①如图所示.
②在该实验中,随电极间距的减小,图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势,交点纵坐标不变,所以电动势不变,图线斜率的绝对值即为内阻,斜率的绝对值变大,内阻增大.
③图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势,为0.975 V;图线斜率的绝对值即为内阻,对应图线斜率绝对值约为478Ω,短路电流I==3.75×10-3A
故答案为:(1)①2311Na+42He→2612Mg+11H ②BD ③1
(2)4.27×1014Hz,6.30×10-34J•S
(3)①如图所示; ②不变,增大,③0.975,3.75×10-3
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。
正确答案
滤光片,单缝,双缝,增大双缝与光屏间的距离,减少双缝间的距离
用氦氖激光器进行双缝干涉实验,已知使用的双缝间距离,双缝到屏的距离,测得屏上干涉条纹中亮条纹的间距,氦氖激光器发出的红光的波长是多少?假如把整个装置放入折射率是的水中,这时屏上的条纹间距是多少?
正确答案
解:由光干涉条纹公式:得:
整个装置放入折射率是的水中时:
所以间距为:。
现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_____________、_____________、_____________、A。
(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时还应注意单缝和双缝间距5~10cm,并使单缝与双缝相互_____________。
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图a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b中手轮上的示数_____________mm,求得相邻亮纹的间距Δx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
(1)E,D,B
(2)平行
(3)13.870,2.310
(4),6.6×103
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
(1)2.190,7.868
(2),676
如图所示为“用双缝干涉测光的波长”实验装置图。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)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,还应注意使单缝与双缝______________和______________。
(2)对于某种单色光,为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离,除了采取减小双缝间距离的办法,还可以采用______________的方法。
(3)若测出n条亮纹间的距离是a,则相邻两条亮纹间的距离______________。
正确答案
(1)相互平行,间距约为5cm-10crn
(2)增大光屏和双缝间的距离
(3)
在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中:
(1)已知双缝到光屏之间的距离是600 mm,双缝之间的距离是0.20 mm,单缝到双缝之间的距离是100 mm,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 对准第7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____mm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。
(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离_______。
A.增大单缝和双缝之间的距离
B.增大双缝和光屏之间的距离
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
(1)0.640,10.296,536
(2)B
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