- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
19世纪,科学家在光学,原子和原子核的研究方面有不断的突破,指出下面三幅示意图中所表示的实验;并说明这些实验能提出的物理模型或物理规律:
A图: ;
B图: ;
C图: 。
正确答案
A图: α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子核式模型 ;
B图: 光的双缝干涉,证明了光的波动性 ;
C图: 光电电效应,证明了光的粒子性 。
略
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左图所示,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如右图所示.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
、
、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
0.642 (x2- x1) /6
537nm
x1读数中,主尺读数为0.5mm,螺旋尺读数为14.2×0.01mm,所以读数为0.5mm+14.2×0.01mm=0.642mm,由公式,其中
=(x2- x1) /6,可计算出波长为537nm
用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间的距离d的大小恰好是图中游标卡尺的读数,如图丁所示,则d=______mm;双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出,如图丙所示,则L=______mm;实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示),然后转动手轮,把分划线向右移动,直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示),则x2=______mm;最终求出的λ=______m;
正确答案
游标卡尺读数:d=0+0.05mm×5=0.25mm
毫米刻度尺读数:L=749.8mm;
螺旋测微器读数:x1=0+30.0×0.01mm=0.300mm;
螺旋测微器读数:x2=14.5mm+20.0×0.01mm=14.700mm;
故条纹间距为:△x==
=0.002400m
根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ,有:
λ==
=8×10-7mm
故答案为:0.25,749.8,14.700,8×10-7.
如图所示,某同学自制一个双缝,打开激光器,让一束红色的激光通过双缝。
(1)在光屏上观察到的图案应该是图_____________(选填“(c)”或“(d)” )。
(2)(多选题)该同学希望在光屏上观察到的条纹间距变大,下列做法可行的是 ( )
正确答案
(1)(c) (2分) ; (2)C D (3分,漏选得2分)
(1)因为是双缝干涉,得到是均匀间距的条纹,(c)正确。
(2)根据,CD正确。
如图所示,在杨氏双缝干涉实验中,用波长为5.30×10-7m的激光,屏上点距双缝和
的路程差为7.95×10-7m。则在这里出现的应是__________(填“明条纹”或“暗条纹”)。
正确答案
暗条纹
波长为5.30×10-7m,7.95×10-7m。为半波长的奇数倍为暗条纹
一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的
(光线不能通过此表面).现要测定此玻璃的折射率.给定的器
材还有:白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻
度的直角三角板、量角器.
实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面
与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′,aa′表示镀银的玻璃表面,bb′表示另
一表面,如图实-10-9所示.然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如
图).用P1、P2的连线表示入射光线.
(1)为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4?
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________________________________________________________________________.
(试在图实-10-9中标出P3、P4的位置)
(2)然后移去玻璃砖与大头针.试在图实-10-9中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.
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(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n=________.
正确答案
(1)(2)见解析 (3)
(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射、aa′ 反射,再经bb′折射后)的像,在适当的位置插上P3,使得P3与P1、P2的像在一条直线上,即让P3挡住P1、P2的像;再插上P4,让它挡住P2及P1的像和P3.P3、P4的位置如图所示.
(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O;
②过P3、P4作直线与bb′交于O′;
③利用刻度尺找到OO′的中点M;
④过O点作bb′的垂线CD,过M点作bb′的垂线与aa′相交于N,如图所示,连接ON;
⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2.
(3)由折射率的定义可得n=.
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图所示。
(1)令单缝宽度为,双缝距离为
,双缝与屏距离为
,当采取下列四组数据中的哪一组时,可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹 ( )
A.
B.
C.
D.
(2)用某种单色光照射双缝得到如图甲所示的干涉条纹,则分划板在图甲中A、B位置时,游标卡尺读数分别为xA="________" mm,xB="________" mm,相邻两条纹间距Δx=_________mm。
(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,如图乙所示。则在这种情况下波长的测量值_____________实际值。(填“大于”、“小于”或“等于”)
正确答案
(1)B(2分) (2)11.1 , 15.6, 0.75 (每空2分) (3)大于 (2分)
(1)略(2)游标卡尺是十分度的,最小刻度代表0.1mm,主尺读数为11mm,游标尺的第一个刻度对齐,所以读数为11.1mm,同理B的读数为15.6mm,由两者做差,除以6即为相邻两条纹间距(3)如果分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,此时读取的条纹间隔数n偏小,测量值偏大
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,x2=______mm.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长λ=______m.
正确答案
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0.01×30.0mm=0.300mm,所以最终读数为10.300mm.
根据△x=λ,λ=
=
=5.36×10-7m.
故答案为:0.641,10.300,5.36×10-7
如图所示,某同学用插针法测量三棱镜的折射率.在区域Ⅰ内已插好两枚大头针P1、P2,在区域Ⅱ内可观察到大头针的像,再插大头针P3、P4,以挡住P1、P2的像.
①请画出经过P1、P2、P3、P4的光路;
②若测得AB面上的入射角为,折射角为
,请写出若光在该介质发生全反射时临界角的表达式,并求出光在介质中的传播速度.(光在真空中的传播速度为c)
正确答案
①图略②
①如图所示………………(1分)
② …………(1分)
……(1分)
临界角 ……(1分
)
光在介质中传播速度…(1分)
(1)如图,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( )
(2) 某次实验时,该同学调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心,如图所示,此时螺旋测微器的读数为 mm.转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置,再次从螺旋测微器上读数。若实验测得4条亮纹中心间的距离为△x=0.960mm,已知双缝间距为d=1.5mm,双缝到屏的距离为L=1.00m,则光波波长公式 ,对应的光波波长 .
正确答案
(1)A (2)2.270, ,480nm
(1)A;
(2)2.270,
由相邻两个亮条纹的中心间距,可得:
,代入求得光波波长等于480nm。
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