高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題57 雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)（測(cè)）（含解析）1

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專(zhuān)題57 雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)（測(cè)） 【滿(mǎn)分：110分 時(shí)間：90分鐘】 實(shí)驗(yàn)題（共10小題，每題11分） 1．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，激光器發(fā)出的一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片上出現(xiàn)一排等距的亮點(diǎn)。圖（b）中的黑點(diǎn)代表亮點(diǎn)的中心位置。 （1）這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明激光具有__________性。 （2）通過(guò)量出相鄰光點(diǎn)的距離可以算出激光的波長(zhǎng)．據(jù)資料介紹：如果雙縫的縫間距離為d，雙縫到感光片的距離為L(zhǎng)，感光片上相鄰兩光點(diǎn)間的距離為，則光的波長(zhǎng)。該同學(xué)測(cè)得L= 1．000m，縫間距d＝0．220mm，用帶10分度游標(biāo)的卡尺測(cè)得感光片上第1到第4個(gè)光點(diǎn)的距離如圖（b）所示，該距離是__________mm，實(shí)驗(yàn)中激光的波長(zhǎng)λ＝m．（保留2位有效數(shù)字） （3）如果實(shí)驗(yàn)時(shí)將紅色激光換成綠色激光，屏上相鄰兩點(diǎn)間的距離將_________。 【答案】（1）波動(dòng) （2）8．5 6．210-7 （3）減小 【名師點(diǎn)睛】考查光的干涉現(xiàn)象，關(guān)鍵是搞清試驗(yàn)的原理及實(shí)驗(yàn)的步驟等；同時(shí)掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，理解各色光的波長(zhǎng)關(guān)系。 2．在利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮條紋，讀出手輪的讀數(shù)0．045mm，如圖甲所示．繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第10條亮條紋，如圖乙所示，讀出手輪的讀數(shù)為mm。如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0．30 mm，雙縫和光屏之間的距離是900 mm，則待測(cè)光的波長(zhǎng)是_____________m．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字） 【答案】14．535； 5．3710－7 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理及操作步驟，以及掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法：螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，需估讀；記住雙縫干涉條紋的間距公式。 3．現(xiàn)有等光學(xué)元件，要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。 （1）本實(shí)驗(yàn)的步驟有： ①調(diào)節(jié)單縫與雙縫的間距為5～10cm，并使單縫與雙縫相互平行； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③取下遮光筒右側(cè)的元件，打開(kāi)光源，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ④用米尺測(cè)出雙縫到屏的距離；用測(cè)量頭（讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器）測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離； ⑤將測(cè)得的數(shù)據(jù)代入公式求出紅光的波長(zhǎng)。 以上步驟合理的順序是________。（只填步驟代號(hào)） （2）將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示；然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板的中心刻線與第5條亮紋中心對(duì)齊，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖丙所示。則圖乙中手輪上的示數(shù)是________mm；圖丙中手輪上的示數(shù)是________mm。 （3）已知雙縫到屏的距離為0．500 m，使用的雙縫間距為2．810－4m，由此可求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為λ＝________m（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。 【答案】（1）③②（1）④⑤（2）1．1305．880（3）6．2310－7 【名師點(diǎn)睛】此題考查了用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)；解題的關(guān)鍵是搞清實(shí)驗(yàn)的原理及實(shí)驗(yàn)步驟等；關(guān)鍵掌握條紋的間距公式，會(huì)對(duì)螺旋測(cè)微器正確讀數(shù)。 4．在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)安裝實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，調(diào)試好后能觀察到清晰的干涉條紋 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置可知，②．④分別是__________________。 （2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)調(diào)節(jié)劃分板的位置，使分劃板中心刻度線對(duì)齊某亮紋的中心，如圖②所示，此時(shí)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為_(kāi)________ （3）轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃線向一側(cè)移動(dòng)到另一亮紋的中心位置，再次從螺旋測(cè)微器上讀數(shù)，若實(shí)驗(yàn)測(cè)得4條亮紋中心間的距離為=0．960mm，已知雙縫間距為d=1．5mm，雙縫到屏的距離為L(zhǎng)=1．00m，則對(duì)應(yīng)的光波波長(zhǎng)=_________ 【答案】（1）濾光片雙縫（2）1．181mm（3） 【解析】 （1）該實(shí)驗(yàn)是讓單色線光源通過(guò)雙縫在光屏上形成干涉圖樣，所以光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源．濾光片．單縫．雙縫．遮光筒．光屏．注意調(diào)節(jié)光學(xué)元件各中心位于遮光筒的軸線上． （2）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0．0118．0mm=0．180mm，所以最終讀數(shù)為1．179～1．181mm． （3）根據(jù) 得， 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源．濾光片．單縫．雙縫．遮光筒．光屏．注意調(diào)節(jié)光學(xué)元件各中心位于遮光筒的軸線上，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，以及掌握雙縫干涉條紋的間距公式。 5．雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，已知單縫與雙縫的距離L1=60mm，雙縫與屏的距離L2=700mm，單縫寬d1=0．10mm，雙縫間距d2=0．25mm．用測(cè)量頭來(lái)測(cè)量光屏上干涉亮條紋中心的距離．測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板左右移動(dòng)，讓分劃板的中心刻度對(duì)準(zhǔn)屏上亮紋的中心，（如圖2所示），記下此時(shí)手輪的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條亮紋的中心，記下此時(shí)手輪上的刻度． （1）板的中心刻線分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時(shí)，手輪上的讀數(shù)如圖3所示，則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=mm，對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=mm，相鄰兩條亮紋間的距離△x=mm． （2）波長(zhǎng)的公式λ=；求得的波長(zhǎng)值是nm． 【答案】（1）2．190，7．868（2），676 （2）根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x=λ，得：λ==． 代入數(shù)據(jù)得：λ==676nm． 故答案為：（1）2．190，7．868 （2），676． 【點(diǎn)評(píng)】解決本題的關(guān)鍵掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，需估讀．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x=λ． 6．在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大鏡。如圖所示。 （1）M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為_(kāi)_____。 A．濾光片、單縫、雙縫 B．單縫、濾光片、雙縫 C．單縫、雙縫、濾光片 D．濾光片、雙縫、單縫 （2）分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)xA＝11．1mm，xB＝______mm，相鄰兩條紋間距Δx＝_____mm； 【答案】）（1）A（2）15．6 0．75 【名師點(diǎn)睛】游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀，結(jié)合A、B的距離求出相鄰條紋的間距． 7．利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，已知單縫與雙縫間的距離L1，雙縫與屏的距離L2，雙縫間距d。用某種單色光照射雙縫得到干涉圖象如圖甲所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖乙所示，圖中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為x1=__________cm，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為x2=__________cm；單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_____________。（用上述字母表示。） 甲 A B 【答案】0．92 ，1．90 ， 【名師點(diǎn)睛】此題考查了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)以及游標(biāo)卡尺的讀數(shù)問(wèn)題；解題的關(guān)鍵是掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則，掌握條紋間距的表達(dá)式，并要明確公式中各個(gè)物理量的含義；游標(biāo)卡尺及螺旋測(cè)微器的讀數(shù)總是考試的重點(diǎn)，需熟練掌握讀數(shù)方法． 8．利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距d＝0．4 mm，雙縫到光屏間的距離l＝0．5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)也如圖中所給出，則： （1）分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別為xA＝__________ mm，xB＝________ mm， （2）用波長(zhǎng)的表達(dá)式計(jì)算出單色光的波長(zhǎng)為λ＝________； （3）若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將________（填“變大”、“不變”或“變小”）。 【答案】（1）11．1 15．6 （2） （3）變小 【解析】 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)：一要注意精確度，二要注意讀數(shù)時(shí)主尺讀數(shù)應(yīng)為游標(biāo)尺零刻度線所對(duì)主尺位置的讀數(shù)；三要注意單位，無(wú)論是主尺讀數(shù)還是游標(biāo)尺讀數(shù)都要以mm為單位讀?。绢}中還要注意主尺上的數(shù)字的單位是cm，不是mm．由圖可知，， 由得 從可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光，干涉條紋間距越大，根據(jù)頻率、光速與波長(zhǎng)的關(guān)系可知，頻率越大的光，波長(zhǎng)越短，所以干涉條紋間距越小。 【名師點(diǎn)睛】此題考查了雙縫干涉實(shí)驗(yàn)以及游標(biāo)卡尺的讀數(shù)問(wèn)題；解題的關(guān)鍵是掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則，掌握條紋間距的表達(dá)式，并要明確公式中各個(gè)物理量的含義；游標(biāo)卡尺及螺旋測(cè)微器的讀數(shù)總是考試的重點(diǎn)，需熟練掌握讀數(shù)方法． 9．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定激光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，激光器發(fā)出一束直徑很小的紅色激光進(jìn)入一個(gè)一端裝有雙縫、另一端裝有感光片的遮光筒，感光片的位置上出現(xiàn)一排等距的亮線． （1）這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明激光具有性． （2）某同學(xué)在做“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度線對(duì)齊A條紋中心時(shí)如圖（1）所示，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖（3）所示；第二次分劃板中心刻度線對(duì)齊B條紋中心線時(shí)如圖（2）所示，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖（4）所示．已知雙縫間距為0．5 mm，從雙縫到屏的距離為1 m，則圖（3）中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為mm，圖（4）中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為mm，所測(cè)光波的波長(zhǎng)為m（波長(zhǎng)值保留兩位有效數(shù)字）。 【答案】（1）相干 （2） 11．4 16． 8 ，6．810-7m 【名師點(diǎn)睛】游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀，結(jié)合A、B的距離求出相鄰條紋的間距． 10．用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖a所示，已知單縫與雙縫的距離L1=60mm，雙縫與屏的距離L2=700mm，單縫寬d1=0．10mm，雙縫間距d2=0．25mm。用測(cè)量頭來(lái)測(cè)量光屏上干涉亮條紋中心的距離。測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板左右移動(dòng)，讓分劃板的中心刻度對(duì)準(zhǔn)屏上亮紋的中心，（如下圖b所示），記下此時(shí)手輪的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)另一條亮紋的中心，記下此時(shí)手輪上的刻度。 （1）分劃板的中心刻線分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時(shí)，手輪上的讀數(shù)如下圖c所示，則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=________mm，對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=________mm，相鄰兩條亮紋間的距離Δx=________mm。 （2）計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ=_________；求得的波長(zhǎng)值是________nm（保留三位有效數(shù)字）。 【答案】（1）2．190； 7．868； 1．893；②； 676； 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源．濾光片．單縫．雙縫．遮光筒．光屏．注意調(diào)節(jié)光學(xué)元件各中心位于遮光筒的軸線上，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，以及掌握雙縫干涉條紋的間距公式 - 9 -