高考物理一轮复习专题双缝干涉测光的波长测含解析

高考物理一轮复习专题双缝干涉测光的波长测含解析

专题57 双缝干涉测光的波长（测）‎ ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 实验题（共10小题，每题11分）‎ ‎1．某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图（a）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双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片上出现一排等距的亮点。图（b）中的黑点代表亮点的中心位置。‎ ‎（1）这个现象说明激光具有__________性。‎ ‎（2）通过量出相邻光点的距离可以算出激光的波长．据资料介绍：如果双缝的缝间距离为d，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，则光的波长。该同学测得L= 1．000m，缝间距d＝0．220mm，用带10分度游标的卡尺测得感光片上第1到第4个光点的距离如图（b）所示，该距离是__________mm，实验中激光的波长λ＝m．（保留2位有效数字）‎ ‎（3）如果实验时将红色激光换成绿色激光，屏上相邻两点间的距离将_________。‎ ‎【答案】（1）波动 （2）8．5 6．2×10-7 （3）减小 ‎【名师点睛】考查光的干涉现象，关键是搞清试验的原理及实验的步骤等；同时掌握游标卡尺的读数，理解各色光的波长关系。‎ ‎2．在利用双缝干涉测量光的波长实验中，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读出手轮的读数0．045mm，如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，如图乙所示，读出手轮的读数为mm。如果已经量得双缝的间距是0．30 mm，双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是_____________m．（结果保留三位有效数字）‎ - 9 -‎ ‎【答案】14．535； 5．37×10－7 ‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键知道双缝干涉实验的原理及操作步骤，以及掌握螺旋测微器的读数方法：螺旋测微器的读数等于主尺读数加上游标读数，需估读；记住双缝干涉条纹的间距公式。‎ ‎3．现有等光学元件，要把它们放在图甲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）本实验的步骤有：‎ ‎①调节单缝与双缝的间距为5～10cm，并使单缝与双缝相互平行；‎ ‎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取下遮光筒右侧的元件，打开光源，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；‎ ‎④用米尺测出双缝到屏的距离；用测量头（读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离；‎ ‎⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长。‎ 以上步骤合理的顺序是________。（只填步骤代号）‎ ‎（2）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乙所示；然后同方向转动测量头，使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。则图乙中手轮上的示数是________mm；图丙中手轮上的示数是________mm。‎ ‎（3）已知双缝到屏的距离为0．500 m，使用的双缝间距为2．8×10－4‎ - 9 -‎ m，由此可求得所测红光波长为λ＝________m（结果保留三位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）③②（1）④⑤（2）1．1305．880（3）6．23×10－7‎ ‎【名师点睛】此题考查了用双缝干涉测定光的波长实验；解题的关键是搞清实验的原理及实验步骤等；关键掌握条纹的间距公式，会对螺旋测微器正确读数。‎ ‎4．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，某同学安装实验装置如图所示，调试好后能观察到清晰的干涉条纹 ‎（1）根据实验装置可知，②．④分别是__________________。‎ ‎（2）某次实验时，该同学调节划分板的位置，使分划板中心刻度线对齐某亮纹的中心，如图②所示，此时螺旋测微器的读数为_________‎ ‎（3）转动手轮，使分划线向一侧移动到另一亮纹的中心位置，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=0．960mm，已知双缝间距为d=1．5mm，双缝到屏的距离为L=1．00m，则对应的光波波长=_________‎ ‎【答案】（1）滤光片双缝（2）1．181mm（3）‎ ‎【解析】 （1）该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以光具座上放置的光学元件依次为光源．滤光片．单缝．双缝．遮光筒．光屏．注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上．‎ ‎（2）螺旋测微器的固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为0．01×18．0mm=0．180mm，所以最终读数为1．179～1．181mm．‎ ‎（3）根据 得，‎ ‎【名师点睛】‎ - 9 -‎ 解决本题的关键掌握光具座上放置的光学元件依次为光源．滤光片．单缝．双缝．遮光筒．光屏．注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上，螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式。‎ ‎5．双缝干涉测光的波长．实验装置如图1所示，已知单缝与双缝的距离L1=60mm，双缝与屏的距离L2=700mm，单缝宽d1=0．10mm，双缝间距d2=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，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，（如图2所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度．‎ ‎（1）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3所示，则对准第1条时读数x1=mm，对准第4条时读数x2=mm，相邻两条亮纹间的距离△x=mm．‎ ‎（2）波长的公式λ=；求得的波长值是nm．‎ ‎【答案】（1）2．190，7．868（2），676‎ ‎（2）根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ，得：λ==．‎ 代入数据得：λ==676nm．‎ 故答案为：（1）2．190，7．868 （2），676．‎ ‎【点评】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ．‎ ‎6．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光源、透镜、M、‎ - 9 -‎ N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。如图所示。‎ ‎（1）M、N、P三个光学元件依次为______。‎ A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝 C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝 ‎（2）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数xA＝11．1mm，xB＝______mm，相邻两条纹间距Δx＝_____mm；‎ ‎【答案】）（1）A（2）15．6 0．75‎ ‎【名师点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读，结合A、B的距离求出相邻条纹的间距．‎ ‎7．利用双缝干涉测定光的波长实验中，已知单缝与双缝间的距离L1，双缝与屏的距离L2，双缝间距d。用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数如图乙所示，图中A位置的游标卡尺读数为x1=__________cm，B位置的游标卡尺读数为x2=__________cm；单色光的波长为______________。（用上述字母表示。）‎ 甲 A B - 9 -‎ ‎【答案】0．92 ，1．90 ，‎ ‎【名师点睛】此题考查了双缝干涉实验以及游标卡尺的读数问题；解题的关键是掌握游标卡尺的读数规则，掌握条纹间距的表达式，并要明确公式中各个物理量的含义；游标卡尺及螺旋测微器的读数总是考试的重点，需熟练掌握读数方法．‎ ‎8．利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d＝0．4 mm，双缝到光屏间的距离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给出，则：‎ - 9 -‎ ‎（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝__________ mm，xB＝________ mm，‎ ‎（2）用波长的表达式计算出单色光的波长为λ＝________；‎ ‎（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”）。‎ ‎【答案】（1）11．1 15．6 （2） （3）变小 ‎【解析】 （1）游标卡尺读数时：一要注意精确度，二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数；三要注意单位，无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm为单位读取．本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm，不是mm．由图可知，，‎ 由得 从可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大，根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，所以干涉条纹间距越小。‎ ‎【名师点睛】此题考查了双缝干涉实验以及游标卡尺的读数问题；解题的关键是掌握游标卡尺的读数规则，掌握条纹间距的表达式，并要明确公式中各个物理量的含义；游标卡尺及螺旋测微器的读数总是考试的重点，需熟练掌握读数方法．‎ ‎9．某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图所示，激光器发出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线．‎ - 9 -‎ ‎（1）这个现象说明激光具有性．‎ ‎（2）某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图（1）所示，游标卡尺的示数如图（3）所示；第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时如图（2）所示，游标卡尺的读数如图（4）所示．已知双缝间距为0．5 mm，从双缝到屏的距离为1 m，则图（3）中游标卡尺的示数为mm，图（4）中游标卡尺的示数为mm，所测光波的波长为m（波长值保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】（1）相干 （2） 11．4 16． 8 ，6．8×10-7m ‎【名师点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读，结合A、B的距离求出相邻条纹的间距．‎ ‎10．用双缝干涉测光的波长。实验装置如下图a所示，已知单缝与双缝的距离L1=60mm，双缝与屏的距离L2=700mm，单缝宽d1=0．10mm，双缝间距d2=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，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，（如下图b所示），记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。‎ ‎（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，手轮上的读数如下图c所示，则对准第1条时读数x1=________mm，对准第4条时读数x2=________mm，相邻两条亮纹间的距离Δx=________mm。‎ ‎（2）计算波长的公式λ=_________；求得的波长值是________nm（保留三位有效数字）。‎ - 9 -‎ ‎【答案】（1）2．190； 7．868； 1．893；②； 676；‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握光具座上放置的光学元件依次为光源．滤光片．单缝．双缝．遮光筒．光屏．注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上，螺旋测微器的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式 - 9 -‎