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2012高中物理 13.4 实验:用双缝干涉测量光的波长每课一练 新人教版选修3-4


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13.4 实验:用双缝干涉测量光的波长 同步练习(人教版选修 3-4)
1.某同学在做双缝干涉实验时,安装好实验装置,在光屏上却观察不到干涉图样,这 可能是由于( ) A.光束的中央轴线与遮光筒不一致,相差较大 B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度 C.单缝与双缝不平行 D.光源发出的光太强 解析:选 AC.安装实验器材时要注意:光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合,光源与 光屏正面相对,滤光片、单缝和双缝要在同一高度,中心位置在遮光筒的轴线,单缝与双缝 要互相平行才能使实验成功. 当然还要使光源发出的光束不能太暗, 据上述分析可知选项 A、 C 正确. 2.某同学在实验中,用一束阳光照射单缝,在光屏上没有观察到干涉条纹,移去双缝 屏,屏上出现一条较窄的光斑,分析实验失败的原因,最大的可能性是( ) A.单缝的宽度太宽 B.双缝间的距离太小 C.双缝到单缝的距离不相等 D.阳光不能作光源 解析:选 A.在双缝干涉实验中,在双缝间距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下,干 涉条纹间距跟光波的波长成正比,Δ x= λ ,双缝间距离 d 越小,相邻两亮纹中心间距 Δ x 越大,干涉条纹越清晰,故 B 错;由以上分析,双缝到单缝距离不相等时,屏上仍会出现干 涉条纹,故 C 错;阳光为白光,其干涉条纹是明暗相间的彩色条纹,故最大可能性是单缝太 宽,使从同一位置通过单缝的光的频率不相等,不能发生干涉. 3.(2011 年高考北京理综卷)如图 13-4-6 所示的双缝干涉实验,用绿光照射单缝 S 时,在光屏 P 上观察到干涉条纹.要得到相邻条纹间距更大的干涉图样,可以( )

l d

图 13-4-6 A.增大 S1 与 S2 的间距 B.减小双缝屏到光屏的距离 C.将绿光换为红光 D.将绿光换为紫光 解析:选 C.由双缝干涉条纹间距公式 Δ x= λ 可知:增大 S1 与 S2 的间距 d,Δ x 将减 小,A 项错误;减小双缝屏到光屏的距离 l,Δ x 将减小,B 项错误;红光波长大于绿光,λ 变大,Δ x 将变大,C 项正确;紫光波长小于绿光,λ 变小,Δ x 将变小,D 项错误. 4.

l d

图 13-4-7 双缝干涉实验装置如图 13-4-7 所示,调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉 条纹.关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是( ) A.若将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹 B.若将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化 C.若将像屏向上平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹
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D.若将像屏向上平移一小段距离,屏上的干涉条纹将不会发生变化 解析:选 ACD.双缝干涉发生后,并不只是在光屏上有干涉图样,而是在双缝右侧的三 维空间、 只要通过双缝后的两列光波相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象, 并且在新的位 置仍很清晰.A 条纹间距变宽,C、D 条纹间距不变.故 A、C、D 正确. 5.利用如图 13-4-8 所示的装置研究双缝干涉现象时,有下面几种说法:

图 13-4-8 A.将屏移近双缝,干涉条纹间距变窄 B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽 C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽 D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄 E.去掉滤光片后,干涉现象消失 其中正确的是________________. 解析:由条纹间距公式 Δ x= λ ,d 指双缝间距离,l 是双缝到屏的距离,可知 A 项中

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l 减小,Δ x 变小;B 项中 λ 变大,Δ x 变大;D 项中 d 变大,Δ x 变小,故 A、B、D 正确.
答案:ABD 6.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 把它们放在如图 13-4-9 所示的光具座上组装成双缝干涉实验装置, 用以测量红光的波长.

图 13-4-9 (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)本实验的实验步骤有: 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______________和________________. (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第 1 条亮纹,此时手 轮上的示数如图 13-4-10 甲所示. 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, 记下此时如图乙中 手轮上的示数为______ mm,求得相邻亮纹的间距 Δ x 为______mm.

图 13-4-10 (4)已知双缝间距 d 为 2.0×10 m,测得双缝到屏的距离 l 为 0.700 m,由计算公式 λ =__________,求得所测红光波长为________nm 解析:(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为:光源、滤光片、单缝、双 缝、屏,因此应填:E、D、B. (2)单缝与双缝的间距为 5 ~10 cm,使单缝与双缝相互平行.
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13.870-2.320 (3)甲图的读数为 2.320 mm, 乙图的读数为 13.870 mm, x= Δ mm=2.310 6-1 mm. (4)由 Δ x= λ 可得:λ = Δ x 2.0×10 6 2 可求出 λ = ×2.310×10 nm=6.6×10 nm. 0.700 答案:(1)E、D、B (2)单缝和双缝间距 5~10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)13.870 2.310 (4) Δ x 6.6×10
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