内容正文:
1.(2025·广东期末)某同学利用如图甲所示的装置测量某种单色光的波长.实验时,光源正常发光,调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹.
(1)该同学在测量相邻亮条纹的间距Δx时,并不是直接测量某相邻亮条纹的间距,而是先测量多个亮条纹的间距再求出Δx.下列测量采用了类似方法的有________.
A.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
(2)该同学转动手轮,使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乙所示:然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时手轮上的示数,如图丙所示为________mm,求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm(计算结果保留三位有效数字).
(3)若相邻亮条纹的间距为Δx、单缝与屏的距离为Δx,双缝与屏的距离为L2,单缝宽为d1,双缝间距为d2,则光的波长用上述部分物理量可表示为λ=__________.
(4)关于此实验,下面几种说法正确的是________.
A.仅撤掉滤光片,光屏仍能观察到干涉图样
B.仅将单缝移近双缝,光屏上观察到的条纹数变少
C.单、双缝相平行,两缝与光屏上的条纹相垂直
D.仅撤掉双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
解析:(1)该同学在测量相邻亮条纹的间距Δx时,并不是直接测量某相邻亮条纹的间距,而是先测量多个亮条纹的间距再求出Δx.使用了积累法,减小了测量误差,“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量,同样使用了积累法,减小了测量误差.
故选C.
(2)螺旋测微器的最小分度值为0.01 mm,图乙的读数为
0+26.0×0.01 mm=0.260 mm
图丙的读数为
11.5 mm+15.2×0.01 mm=11.652 mm
相邻亮纹的间距为
Δx==mm=2.28 mm
(3)根据干涉条纹间距公式有Δx=λ
整理得λ=
(4)A.仅撤掉滤光片,通过单缝和双缝的是复色光,满足干涉条件,光屏仍能观察到干涉图样,故A正确;
B.根据干涉条纹间距公式有
Δx=λ
光屏上观察到的条纹数与单缝和双缝距离无关,故B错误;
C.单、双缝相平行,两缝与光屏上的条纹平行,故C错误;
D.仅撤掉双缝,光通过单缝发生衍射,在光屏上能观察到明暗相间的条纹,故D正确.
故选AD.
答案:(1)C
(2)11.652 2.28
(3)
(4)AD
2.(2025·浙江金华期末)如图甲是用红光做“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置.
(1)观察到如图乙所示的干涉条纹,使分划板中心刻线与亮条纹中心对齐,移动测量头进行测量,下列说法正确的是________.
A.该干涉条纹虽然倾斜,但不影响波长测量的结果
B.若去掉滤光片,将观察不到干涉条纹
C.若去掉单缝,用红色激光直接照射双缝,可以看到干涉条纹
D.若需得到竖直的条纹,只需要逆时针转动测量头即可
(2)在写实验报告时,要求将目镜中所观察到的现象描绘出来,甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初、末两个视场区如图丙所示,你觉得__________同学的图样存在造假.
(3)已知该装置中,双缝间距为0.3 mm,双缝到毛玻璃屏的距离为1.2 m,将测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丁(Ⅰ)所示,读数为__________mm;当分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图丁(Ⅱ)所示,根据以上数据,测得该光的波长约为________m(保留两位有效数字).
解析:(1)A.该干涉条纹虽然倾斜,但中心刻线与亮条纹平行,不影响波长测量的结果,故A正确;
B.若光源为单色光源,去掉滤光片,仍能观测到干涉条纹,故B错误;
C.若去掉单缝,用红色激光直接照射双缝,由于激光相干性比较好,所以仍能看到干涉条纹,故C正确;
D.若需得到竖直的条纹,只需要逆时针转动转动单、双缝和测量头即可,故D错误.
故选AC.
(2)实验中移动目镜时,分刻板中心刻度线不应该移动,则甲同学的图像存在造假现象.
(3)分划板中心刻线与第1条亮纹中心对齐时的示数为
x1=2 mm+33.3×0.01 mm=2.333 mm
分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐时示数为
x2=15 mm+37.5×0.01 mm=15.375 mm
条纹间距离
Δx===2.6084 mm
由相邻亮条纹的间距公式Δx=λ,解得光的波长为
λ==m≈6.5×10-7m
答案:(1)AC
(2)甲
(3)2.332(2.332~2.335均正确) 6.5×10-7
3.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,用图甲所示装置测量某种单色光的波长.
(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)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可以________.
A.将单缝向双缝靠近
B.将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动
C.将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距稍大些的双缝
(3)光屏上出现的明暗相间条纹如图所示,光屏上P、P1、P2处是亮条纹,Q1、Q2处是暗条纹,P到S1、S2的距离相等.某同学突发奇想,如果在遮光筒内装满水,其他条件不变,则光屏上________.
A.P处可能出现暗条纹
B.不再出现明暗相间的条纹
C.明暗相间的条纹间距变窄
D.原P1处的第一级亮条纹向P点靠近
(4)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时,手轮上的示数如图乙所示,该读数为________mm.
解析:(1)双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以让白炽灯光通过滤光片形成单色光,再经过单缝形成相干光,再通过双缝形成干涉条纹.故M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝.
故选A.
(2)A.根据双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ
将单缝向双缝靠近,条纹间距不变,对从目镜中观察到的条纹个数无关,故A错误;
B.根据双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ
将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动,L减小,条纹间距减小,从目镜中观察到的条纹个数增加,故B正确;
C.根据双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ
将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动,L增大,条纹间距增大,从目镜中观察到的条纹个数减少,故C错误;
D.根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ
使用间距稍大些的双缝,d增大,条纹间距减小,从目镜中观察到的条纹个数增加,故D正确.
故选BD.
(3)A.由于P点到两双缝的距离相等,所以P点依然是光的干涉加强点,不可能出现暗条纹,故A错误;
B.当遮光筒内装满水后,光依然可以发生干涉,在光屏上依然会出现明暗相间的条纹,故B错误;
CD.光从空气射入水中波长会变短,根据双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ
所以干涉条纹间距会变窄,原P1处的第一级亮条纹向P点靠近,故CD正确.
故选CD.
(4)由图乙可知,读数为
x=9.5 mm+26.2×0.01 mm=9.762 mm
答案:(1)A
(2)BD
(3)CD
(4)9.762(9.761~9.763均正确)
4.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,如图甲所示.
(1)以下说法正确的是__________.
A.如发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行
B.换用间距较小的双缝,目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C.如把红色滤光片换成蓝色滤光片,则屏上的条纹数会变少
D.若取下红色滤光片,则观察不到干涉条纹
(2)某次测量时,手轮上的示数如图乙所示,其示数为________mm.
(3)如图丙所示,若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,双缝间距为d,双缝到屏的距离为l,则单色光的波长λ=______(用d、l、x表示).
(4)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,如图丁所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,真实值________(填“大于”“小于”或“等于”)测量值.
解析:(1)A.如发现条纹不清晰,可通过拨杆调节,使单缝与双缝平行,故A正确;
B.换用间距较小的双缝,则双缝间距d减小,可知相邻条纹间距变大,故目镜中观察到的亮条纹个数将减少,故B错误;
C.如把红色滤光片换成蓝色滤光片,因蓝光波长较小,根据Δx=λ
可知条纹间距减小,则屏上的条纹数会变多,故C错误;
D.若取下红色滤光片,在毛玻璃屏上观察到的是白光(复色光)的干涉条件,因此观察到的是彩色条纹,故D错误.
故选A.
(2)由图可知螺旋测微器示数为
0.5 mm+0.01×32.0 mm=0.820 mm
(3)测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x,则相邻暗条纹间距Δx=
根据Δx=λ
可知,单色光的波长λ=Δx=
(4)如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,条纹间距测量值将偏大,即真实值小于测量值.
答案:(1)A
(2)0.820
(3)
(4)小于
5.(2024·山西晋中期末)某实验小组用图甲所示双缝干涉实验装置测光的波长.
(1)图乙中手轮示数的读数为__________mm;图乙中测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上.应调节使测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹在同一方向上.如果不调节、测量干涉条纹的间距Δx时,测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)实际值;
(2)正确操作时,转动手轮、在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心,手轮读数为x1、继续转动手轮,使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心,手轮读数为x2.(x2>x1)、条纹A与条纹B之间带有5条亮纹,若双缝到屏的距离为L、双缝间距离为d、则入射光的波长λ=________.
解析:(1)图乙中手轮示数的读数为
0.5 mm+20.0×0.01 mm=0.700 mm
测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上.由几何关系可知三角形中斜边最长,测量干涉条纹的间距Δx时,测量值大于实际值.
(2)根据x2-x1=6Δx
又Δx=λ
联立,解得
λ=
答案:(1)0.700 大于
(2)
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