内容正文:
实验针对训练(十九)
1.解析: (1)为了获取单色的线光源,光源后面应放置滤光片、单缝,单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象,在光屏上可以观察到干涉条纹,因此,由右至左,各光学元件排列顺序应为白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、毛玻璃屏,故为CDEBA,故选①。
(2)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,若要使两者对齐,该同学应调节测量头,故A、B、C错误,D正确。
(3)游标卡尺的主尺刻度读数为1 mm,游标读数为0.02×16 mm=0.32 mm,所以最终读数为x=1 mm+0.32 mm=1.32 mm。
(4)依据双缝干涉条纹间距规律Δx=λ可知,要使Δx增大,可以增大l,或减小d,还可以增大λ,而与单缝与双缝间距及光的强度无关,故B、C正确,A、D错误。
答案:(1)① (2)D (3)1.32 (4)BC
2.解析:(1)螺旋测微器的固定刻度为7.5 mm,可动刻度为36.8×0.01 mm=0.368 mm,所以最终读数为7.5 mm+0.368 mm=7.868 mm,所以对准第4条时读数x2=7.868 mm。
(2)相邻条纹的间距Δx== mm≈1.89 mm,根据Δx=λ得波长λ== m=675 nm。
(3)根据Δx=λ可知,要使条纹变稀疏,需要减小双缝间距、增大双缝到屏的距离或增大入射光的波长,故B、C正确,A、D错误。
答案:(1)7.868(7.867~7.869均可) (2)675 (3)BC
3.解析:(1)双缝干涉实验中,光先通过滤光片,获取单色光,之后经过单缝,使入射光线变成线光源,再通过双缝,形成相干光源,最后打到光屏上,故固定的顺序为滤光片、单缝和双缝,故B正确,A、C错误。
(2)取下红色滤光片,白光的干涉条纹为彩色的,故C正确,A、B错误。
(3)条纹间距为Δx=
波长与条纹间距的关系为Δx=
联立解得λ=;
游标卡尺的分度值为0.05 mm,不需要估读,则示数为d=52 mm+7×0.05 mm=52.35 mm。
(4)从题图4中可以看出,若条纹倾斜,测得的间距比实际的大。
答案:(1)B (2)C (3) 52.35 (4)大于
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实验针对训练(十九) 用双缝干涉实验测量光的波长
(总分:36分)
1.(12分)(实验原理与操作)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中。
(1)在观察红光的干涉图样时,现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、单缝E等光学元件,如图甲所示将白光光源C放在光具座最右端,依次放置其他光学元件,由右至左,表示各光学元件的字母排列顺序应为:______(选填①或②)。
①C、D、E、B、A;②C、D、B、E、A。
(2)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐。如图乙所示,若要使两者对齐,该同学应如何调节________。
A.仅左右转动透镜
B.仅旋转单缝
C.仅旋转双缝
D.仅旋转测量头
(3)图丙为实验中用测量头测得某次条纹位置的局部图像,则x=________ mm(该游标卡尺的分度值为0.02 mm)。
(4)为了使测得单色光的条纹间距增大,在其他条件不变的情况下,以下做法合适的是________。
A.增大单缝与双缝间距
B.增大双缝与毛玻璃屏间距
C.更换双缝间距更小的双缝片
D.增强光源亮度
2.(9分)(数据处理与误差分析)用双缝干涉测量光的波长。实验装置如图甲所示,已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm,双缝与屏的距离L2=700 mm,双缝间距d=0.25 mm。 用测量头来测量亮条纹中心的距离。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,让分划板的中心刻线对准亮条纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数。
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数x1=2.190 mm、对准第4条时读数x2=________ mm。
(2)根据以上条件,可算出这种光的波长λ=______ nm(保留3位有效数字)。
(3)在双缝干涉实验中发现条纹太密,难以测量,下列操作中可以使条纹变稀疏的是________。
A.改用波长较短的光(如紫光)做入射光
B.增大双缝到屏的距离
C.减小双缝间距
D.增大双缝间距
3.(15分)(数据处理与误差分析)(2024·江苏常州期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1所示),并选用间距为d的双缝,从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝间的距离为L,接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)组装仪器时,在光具座①②③位置处固定相应装置,正确的顺序是________。
A.①单缝,②滤光片,③双缝
B.①滤光片,②单缝,③双缝
C.①单缝,②双缝,③滤光片
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中________。
A.观察不到干涉条纹
B.可观察到明暗相间的白条纹
C.可观察到彩色条纹
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时,游标尺的读数分别为x1、x2(已知x1<x2),则入射的单色光波长的计算表达式为λ=________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图3所示,则其读数为________ mm。
(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4所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值________实际值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
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