• 实验:用双逢干涉测量光的波长
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题型:简答题
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简答题

(10分)在”用双缝干涉测光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,并选用缝间距d="0.20" mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离L="700" mm。然后,接通电源使光源正常工作。

(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。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甲(a)所示,图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号,此时图甲(b)中游标尺上的读数x1="__________" mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示,此时图乙(b)中游标尺上的读数       mm。

(2) 利用上述测量结果,经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离x=        mm;这种色光的波长          nm.。

(3) 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如右图所示.则在这种情况下测量干涉条纹的间距x时,测量值_______实际值.(填”大于”“小于”或”等于”)

正确答案

(1) x1=1.16nm;x2=15.02nm    (2)Δx=2.31mm   660 nm.  (3) 大于

试题分析:(1)游标卡尺的读数分两部分,一部分是从游标尺零刻度线左侧读出主尺上毫米的整数部分

甲图为1mm乙图为15mm,另一部分是从游标尺上找出与主尺对齐的刻度线乘以精确度甲图为乙图为,最终读数为甲图

(2)甲乙间距就是两个读数之差即,而在甲乙之间有6个条纹间距,所以两个相邻明纹(或暗纹)间的距离,根据双缝干涉的条纹间距,即得

(3)条纹间距是垂直条纹方向的距离,如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,那么所测量的就不是垂直方向的距离,结果偏大。

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简答题

某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示).实验的主要步骤如下:

A.把白纸用图钉钉在木板上,在白纸上作出直角坐标系xOy,在白纸上画一条线段AO表示入射光线;

B.把半圆形玻璃砖M放在白纸上,使其底边aa′与Ox轴重合,且圆心恰好位于O点;

C.在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2

D.在坐标系的y<0的区域内竖直地插上大头针P3,并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去,P3能同时挡住P1和P2的像;

E.移开玻璃砖,作OP3连线,用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示),此圆与AO线交点为B,与OP3连线的交点为C.测出B点到x、y轴的距离分别为l1、d1,C点到x、y轴的距离分别为l2、d2

(1)根据测出的B、C两点到两坐标轴的距离,可知此玻璃折射率测量值的表达式为:

n=___________.

(2)若实验中该同学在y<0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2像,其原因可能是:_______________________________________________________.

正确答案

(1);(2)P1P2确定的光在aa/介面上入射角太大发生了全反射。

(1)两条入射光线角圆上A点和C点,经过AC做直径y轴的垂线,由折射率公式可得(2)P1P2确定的光在aa/介面上入射角太大发生了全反射。

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填空题

在测量某种单色光的波长的实验中,测得屏上第1条亮纹到第6条亮纹之间的距离为7.5mm,已知双缝间的距离为0.5mm,双缝到屏幕的距离为1m,则此红光波长为__________m.

正确答案

7.5×10-7m

相邻两条亮纹间距为7.5mm/5=1.5mm,由7.5×10-7m

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简答题

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

(1)DCA (2) (3)B    

试题分析:(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白光光源B、只能透过红光的滤光片D、单缝C 、双缝A、遮光筒(带有屏和测量头).(2)相邻亮条纹之间的距离是(3)根据,要想增大屏上条纹之间距离可以增大双缝到屏之间的距离l; 减少双缝之间的距离;将红色滤光片改为绿色滤光片,减小了光的波长,则干涉条纹间距变小。选项B正确。

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填空题

如图所示,双缝干涉实验中用频率f=5×1014Hz的单色光照射双缝,若屏上一点P到双缝的距离之差为0.9μm,则P点处将出现______条纹.若在折射率n=2的介质中作上述实验,则P点处将出现______条纹.(填写“亮”或“暗”)

正确答案

频率f=5×1014Hz的单色光的波长为:λ===6×10-7m

P到双缝的距离之差与波长的比值为:N==,即路程差为半波长的奇数倍,P处出现暗条纹;

在折射率n=2的介质中波长为:λ′===3×10-7m

则此时距离之差与波长的比值为N′==3,即路程差为波长的整数倍,P点出现亮条纹.

故答案为:暗,亮.

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填空题

用红光做双缝干涉实验,在屏上观察到干涉条纹,在其他条件不变的情况下,改用紫光做实验,则干涉条纹间距将变_______,如果改用白光做实验,在屏上将出现______色条纹。

正确答案

小,彩

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填空题

如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m,则在这里出现的应是______(选填“明条纹”或“暗条纹”)。现改用波长为6.30×10-7 m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将_______(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)。

正确答案

暗条纹,变宽

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简答题

如图甲所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。O为直线AO与aa′的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。

(1)该同学接下来要完成的必要步骤有         

A. 插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像

B. 插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像

C. 插上大头针P4,使P4仅挡住P3

D. 插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像

(2)过P3、P4作直线交bb′于O′,过O′作垂直于bb′的直线NN′,连接OO′。测量图甲中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=        

(3)如图乙所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确,则折射率的测量值       准确值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。

(4)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,玻璃折射率n=,对实验中的一些具体问题,下列说法中正确的是(  )

A. 为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些

B. 如果在界面aa′光的入射角大于临界角,光将不会进入玻璃砖

C. 不论光以什么角度从aa′射入,经一次折射后达到界面bb′都能射出

D. 当光在界面aa′的入射角i=arctan时,反射光线跟折射光线恰好垂直

正确答案

(1)  BD   (2)      (3)小于  (4)ACD

(1)略(2)由折射率为空气中的角度,所以折射率n=,(3)画出光路图

虚线箭头为实验的折射角,可见实验的折射角比实际的折射角偏大,所以折射率偏小(4)略

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简答题

在用双缝干涉测光的波长的实验中,所用实验装置如图甲所示,调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某条亮条纹(并将其记为第一条)的中心,如图乙所示,此时手轮上的读数为________mm;转动手轮,使分划线向右侧移动到第四条亮条纹的中心位置,读出手轮上的读数,并由两次读数算出第一条亮条纹到第四条亮条纹之间的距离a=9.900mm,又知双缝间距d=0.200mm,双缝到屏的距离l=1.000m,则对应的光波的波长为________m如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长,则图中除了光源以外,其他不必要的器材元件有________.

正确答案

1.180    , 6.6X10-7  ,单缝,滤光片

主尺读数为1mm,可动刻度为18.0×0.01mm,读数为1mm+18.0×0.01mm=1.180mm,相邻两条亮条纹间距为,由公式6.60×10-7m

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简答题

如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图.

⑴图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的②、③、④依次是______、______和______.(选填单缝、双缝、滤光片)(每空1分)

⑵以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离:[     ] (2分)

⑶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,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下左图所示.然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心,这时手轮上的示数如下右图所示.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.(结果保留3位有效数字)(每空3分)

正确答案

(1)滤光片 , 单缝 , 双缝 (3分) (2)    B    (2分)

(3)0.641   ,10.293   ,536 (534~538都对 (结果保留3位有效数字)(每空3分)

下一知识点 : 光的颜色:色散
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