- 实验:用双逢干涉测量光的波长
- 共638题
在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路如图所示。对实验中的一些具体问题,下列说法中正确的是( )
正确答案
AB
试题分析::(1)实验时入射角不能太小(接近零度),否则会使测量误差加大;也不能太大(接近90°),否则会不易观察到P1、P2的像,B正确,若P1、P2的距离较大时,仍然能通过玻璃砖看到像,C错误,根据光路的可逆性,无论P1、P2连线与法线NN′夹角多大,都不会发生全反射,D错误,故选AB
点评:本题难度较小,解决本题的关键掌握实验的原理,根据实验原理分析误差
由于实验室中矩形玻璃砖数量不够,部分同学须改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”实验,实验步骤如下:
a.如右图先在一张白纸上作出相互垂直的直线ab和a/b/ ,以ab和a/b/作为三棱镜的两个界面,并在直线ab上标出O点.
b.描出P3、P4的位置.
c.将三棱镜放在白纸上,使短边跟ab对齐,长边跟a/b/对齐,画出斜边bb/.
d.在长边a/b/的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像完全被P2的像挡住.
e.在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像及P3.
f.过O点作一垂直于ab的线段OA,在OA上垂直纸面插上两枚大头针P1、P2.
g.移去三棱镜和大头针,连接P3、P4交a/b/于点O/,作过O/与a/b/垂直的直线MN.
h.作出光路图,计算折射率n.
根据上面叙述回答下列问题:
①正确实验步骤顺序为 。
②请在图中画出准确完整的光路图。
③请根据图中所给数据,求出该玻璃的折射率n= 。
(2)某同学在做完测定玻璃折射率的实验后,突发奇想,他说受到实验中光路侧移的启示,设计了一个厚度检测仪,可以用来检测玻璃厚度是否均匀,原理大致是:如图所示,取一块厚度均匀的矩形玻璃砖摆放好,固定的一束激光AO以不变的入射角θ1照射到MN表面,折射后从PQ面射出,最后出射光线照射到光电管C上,光电管C可将光信号转变为电信号,如右图所示,依据激光束在C上移动的距离,可确定玻璃砖厚度的变化,若某次检测中发现光斑在C上左移了Δs,则此玻璃砖的厚度与原来相比变 (填“厚”或“薄”)。
正确答案
(1)①afcdebgh(3分)
②如图(说明:没画箭头(方向)扣1分,没画法线扣1分,箭头和法线都没画的也扣1分)
③(3分)
(2)厚(3分)
略
“利用双缝干涉测定光的波长”实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏的距离L=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示,则:
(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数xA=11.1mm,则xB=________mm,相邻两条纹间距Δx=________mm;
(2)波长的表达式λ=________(用Δx、L、d表示),该单色光的波长λ=________m;
(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将_______(填“变大”、“不变”或“变小”)。
正确答案
(1)15.6,0.75;(2),6.0×10-7;(3)变小。
试题分析::(1)B位置游标卡尺的读数为:.相邻亮条纹的间距为:
(2)根据知,波长的表达式
,解得波长为:
.
(3)根据知,频率变高,波长变小,则干涉条纹的间距变小.
在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,一位同学在纸上画出的界面ab、cd与矩形玻璃砖位置的关系分别如图所示,他的其他操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图。则这位同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)
正确答案
偏小
试题分析:画出光路图,注意实际光路图和实验光路图中大头针位置的确定即可判断本题
点评:本题难度较小,应根据光路图判断,要分清楚真实光路和实验光路的不同
小明同学在实验室里用插针法测平行玻璃砖折射率的实验中,已确定好入射方向AO,插了两枚大头针P1和P2,如图所示(①②③是三条直线).在以后的操作说法中你认为正确的是:
正确答案
(3分) C
略
用某种单色光做双缝干涉实验,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)在双缝干涉实验中,滤光片的作用是______,单缝和双缝的作用是提供了______光源.
(3)已知双缝间距离为d,双缝到毛玻璃屏间的距离的大小为L,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(如图1所示),并记下螺旋测微器的读数a1(图中未标出),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a2=______mm(如图2所示),试由以上测量数据根据式子______(用d,L,a1,a2表示)求出该单色光的波长______.
正确答案
(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)滤光片的作用是获取单色光.单缝和双缝的作用是提供了干涉光源.
(3)螺旋测微器的固定刻度读数为14.5mm,可动刻度读数为0.01×20.0mm=0.200mm,最终读数为14.700mm.
根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ得,λ=
=
.
故答案为:(1)FBDEC,(2)获取单色光,干涉 (3)14.700 △x=λ
.
如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图甲,游标卡尺的示数如图丙所示;第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时如图乙,游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为l.00m,则图丙中游标卡尺的示数为 mm,由图丙、丁游标卡尺的示数可计算出条纹间距△x= mm,进而可求出测光波的波长为 m.(波长值保留三位有效数字)
正确答案
11.4 1.325 6.63×10-7
主尺读数为11mm,游标尺读数为4×0.1mm,读数为11mm+0.4mm=11.4mm,丁图读数为16.7mm,条纹间距为mm,由公式
6.63×10-7 m
在《为测定玻璃的折射率》实验中,某同学经过正确操作,得出多组数据后画出如图所示的图象,则该图象斜率大小的物理意义是 (用文字表述)。
正确答案
折射率的倒数
略
如图所示为某同学《用双缝干涉测光的波长》的实验装置,双缝的间距为d=0.025cm.实验时,调节光源的高度和角度,让光源中心位于遮光筒的中心轴线上,使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮,然后放好单缝和双缝,注意使______和______互相平行.做好上述调整后在单缝与光源之间放上滤光片,当屏上出现了干涉图样后,通过调整测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500mm)观察第一条亮纹的位置坐标如a图中所示为x1=1.128mm处,第五条亮纹位置坐标如b图中所示为x5=______mm处,测出双缝与屏的距离为L=50.00cm,则待测光波波长λ=______nm.
正确答案
单缝和双缝需要互相平行.螺旋测微器的固定刻度读数为5.5mm,可动刻度读数为0.01×38.0mm=0.380mm,所以最终读数为5.880mm.
根据△x=λ,得λ=
=
m=5.94×10-7m=594nm.
故本题答案为:单缝,双缝,5.880,594.
如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,
(1)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.
(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,并测出光波波长.这时可以去掉的部件是 (填数字代号).
(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮纹,手轮的示数如图乙所示;继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮纹,手轮的示数如图丙所示,则条纹的间距是 mm.(保留3位有效数字)
(4)如果已经测得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是1 m,则待测光的波长是 m.(结果保留3位有效数字)
正确答案
(1)滤光片 单缝 双缝 (2)②③ (3)1.55 提示:
(4)4.65×10-7 提示:λ=·Δx
略
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