内容正文:
第49讲 用双缝干涉实验测量光的波长
目录
01 课标达标练 1
题型01 基本原理及操作 2
题型02 数据处理与误差分析 6
题型03 创新实验考法 8
02 核心突破练 10
03 真题溯源练 15
01 基本原理及操作
1在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示:
(1)M、N、P三个光学元件依次为______(填标号);
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)关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.单缝和双缝应当相互平行
B.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,会导致波长测量值偏大
C.把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动,相邻两亮条纹中心的距离变宽
D.若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍,该点处一定是暗条纹
(3)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中,已知两缝间的间距为d=0.3mm,以某种单色光照射双缝时,在离双缝L=1.2m远的屏上,用测量头测量条纹间的宽度:先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,此时手轮上的读数为x1=2.325mm;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,此时手轮上的示数如图乙所示,其读数为x6= mm。
(4)利用测量数据,此光波波长的计算表达式为λ= (用题中符号表示)。
【答案】(1)A
(2)AC
(3)13.699/13.700/13.701
(4)
【详解】(1)由题意,光线集中后应依次通过M、N、P三个光学元件,分别为滤光片、单缝、双缝。
故选A。
(2)A.为了获得清晰的干涉条纹,单缝和双缝应当相互平行,故A正确;
B.根据双缝干涉条纹公式,测量过程中,把5个条纹间距数成6个,导致相邻亮条纹间距变小,则会导致波长的测量值偏小,故B错误;
C.据双缝干涉条纹公式可知,把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动,即L变大,则相邻两亮条纹中心的距离变宽,故C正确;
D.若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍,由于频率和相位差完全相同,则该点处一定是明条纹,故D错误。
故选AC。
(3)由图乙其读数为,由于读数误差,结果在范围内均正确。
(4)根据双缝干涉条纹公式
并且有
解得
2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜),如图所示。
(1)M、N、P三个光学元件依次为_____;
A.滤光片、双缝、单缝 B.双缝、滤光片、单缝
C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、单缝、双缝
(2)如图所示,测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐,下列操作中可达到目的的是_____;
A.仅转动透镜 B.仅转动遮光筒 C.仅转动测量头 D.仅转动手轮
(3)关于该实验,下列说法正确的是_____。
A.仅撤去滤光片,光屏上仍能观察到干涉图样
B.若将双缝间的距离减小,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
C.仅撤去双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
D.为了减小测量误差,可用测微目镜测出条亮条纹间的距离,则相邻两条亮条纹间距为
【答案】(1)D
(2)C
(3)AC
【详解】(1)M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选D。
(2)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,仅转动测量头即可。
故选C。
(3)A.仅撤掉滤光片,光屏仍能观察到彩色干涉图样,故A正确;
B.根据条纹间距公式可知,若将双缝间的距离d减小,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大,故B错误;
C.仅撤掉双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的衍射条纹,故C正确;
D.用测微目镜测出条亮条纹间的距离,则相邻两条亮条纹间距为,故D错误;
故选AC。
3.利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝间距,双缝到光屏间的距离,实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 。
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)正确操作后,该组同学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:
①分划板在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距 。
②该单色光的波长 m。
【答案】 B 0.75
【详解】(1)[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数,则需要减小条纹间距,由公式
A.将单缝向双缝靠近,不改变条纹间距,故A错误;
B.将屏向靠近双缝的方向移动,减小,则条纹间距减小,故B正确;
C.将屏向远离双缝的方向移动, 增大,则条纹间距增大,故C错误;
D.使用间距更小的双缝,则条纹间距增大,故D错误。故选B。
(2)①[2]10分度游标卡尺的精确值为,由图可知;则相邻两条纹间距为
②[3]根据可得该单色光的波长为
02 数据处理与误差分析
4.我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是 。
A.A处为双缝、B处为单缝,滤光片在光源和凸透镜之间
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
C.A处为双缝,B处为单缝、滤光片在遮光筒内
D.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
(2)下列说法正确的是 。
A.如果将光源换成激光光源,去掉单缝,该实验照样可以完成
B.去掉滤光片,不可能观察到干涉图样
C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
D.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
(3)已知双缝间距离,双缝到毛玻璃屏间的距离为,如图乙所示,实验时先转动测量头上的手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第1条明条纹,此时卡尺的主尺和游标的位置如图丁所示,然后再转动手轮,使与游标卡尺相连的分划线向右边移动,直到对准第5条明条纹,如图丙所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示,则戊图游标卡尺上的读数= mm。由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是 m。
【答案】(1)D
(2)AD
(3)
【详解】(1)为获取两个单色线光源,处应为单缝、处应为双缝,滤光片在凸透镜和之间。
故选D。
(2)A.将光源换成激光光源,激光是相干光源,单色性好,所以可以去掉单缝,故A正确;
B.若测量去掉滤光片,能观察到干涉图样,只不过是各色光重叠产生的彩色条纹,故B错误;
C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝是平行的,故C错误;
D.根据公式
仅将双缝与光屏之间的距离l减小少许,减小,可以增加从目镜中观察到的条纹个数,故D正确。
故选AD。
(3)[1][2]根据图丁可知读数为
根据图戊可知读数为
根据公式
可得
5.双缝干涉实验装置如图甲所示,图中光源发出的白光通过滤光片获得单色光,单色光通过单缝后照亮双缝,来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。
(1)在毛玻璃屏上将得到如图乙中的 (填“A”或“B”)所示的明暗相间的干涉条纹。
(2)若已知双缝到屏的距离,双缝的间距,再通过调节目镜和测量头测出相邻亮条纹之间的距离,可由公式 得出单色光的波长。
(3)若实验时没加滤光片,将得到彩色干涉条纹,其特征是:中央为一条白色亮条纹,称为零级亮条纹;其余各级亮条纹都是彩色的,彩色条纹的排列以零级亮条纹为中心左右对称。其形成原因是 。
【答案】(1)A
(2)
(3)各个同频单色光各自发生干涉,一级条纹为白色是因为单色光复合为白色光。
【详解】(1)单色光的干涉条纹特征为:明暗相间、等间距、等宽度的平行直条纹,故观察到的图样如图A所示。
(2)由
可知
(3)各个同频单色光各自发生干涉,一级条纹为白色是因为单色光复合为白色光。
03 创新实验考法
6.洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示,单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,________相当于另一个“缝”。
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15 mm,单缝到光屏的距离D=1.2 m,观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm,则该单色光的波长λ=________m(结果保留1位有效数字)。
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________。
A.将平面镜稍向上移动一些
B.将平面镜稍向右移动一些
C.将光屏稍向右移动一些
D.将光源由红色光改为绿色光
【答案】 (1)S′ (2)6×10-7 (3)AC
【解析】 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,S′相当于另一个“缝”。
(2)第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm,则相邻亮条纹间距为Δx= m≈2.53×10-3 m,等效双缝间的距离为d=2h=0.30 mm=3.0×10-4 m,根据双缝干涉条纹间距Δx=λ,则有λ== m≈6×10-7 m。
(3)根据双缝干涉条纹间距Δx=λ可知,仅增大D,仅减小d,仅增大波长λ,都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离,所以A、C正确。
7.某实验小组使用图甲的装置测量某紫色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝间的宽度,激光经过双缝后投射到光展中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x= mm,通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离,则该激光波长 m。如果用红色激光重新实验,相邻亮纹间距会 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 65. 0 变大
【详解】[1]刻度尺的最小分度值为1mm,A亮纹中心的读数为25.0mm,B亮纹中心的读数为90.0mm,则A、B两亮纹间的距离
[2]相邻亮条纹间距为
根据相邻亮条纹间距公式
可得
[3]红光的波长比紫光的波长长,根据相邻亮条纹间距公式可知相邻亮纹间距会变大。
1.如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏,我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。
(1)若取下滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中观察到 (选填“白条纹”或“彩色条纹”)。
(2)若想增加从目镜中观察到的单色光干涉条纹个数,则应该______。
A.将单缝向双缝靠近 B.使用间距更小的双缝
C.将屏向靠近双缝的方向移动 D.将屏向远离双缝的方向移动
(3)某次实验中,该装置双缝间距d=0.20mm,双缝到光屏的距离l=700mm,在光屏上得到的干涉图样如图乙所示,将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐,记下此时图丁中手轮上的示数为 mm,则得相邻亮条纹的间距Δx为 mm;形成此干涉图样的单色光的波长为 m(最后一空保留2位有效数字)。
【答案】(1)彩色条纹
(2)C
(3) 17.268/17.269/17.270/17.271/17.272 2.12/2.121 6.1×10−7
【详解】(1)取下滤光片,光源发出的光为复色光,经双缝干涉后会形成彩色条纹(不同颜色的光干涉条纹间距不同,叠加成彩色)。
(2)根据双缝干涉条纹间距公式,要增加条纹个数,需减小条纹间距Δx
A.单缝与双缝间距不影响条纹间距,故A不符合题意;
B.使用间距更小的双缝即d减小,则Δx增大,故B不符合题意;
C.将屏向靠近双缝移动即l减小,Δx减小,条纹个数增加,故C符合题意;
D.将屏向远离双缝的方向移动,即l增大,Δx增大,条纹个数减小,故D不符合题意。
故选C。
(3)[1]手轮读数为固定刻度加可动刻度,故图丁中手轮上的示数为
[2]手轮读数为固定刻度加可动刻度,故图丙中手轮上的示数为
由乙图可知,则得相邻亮条纹的间距为
[3]根据双缝干涉条纹间距公式可知,形成此干涉图样的单色光的波长为
2.某同学用如图甲所示的装置,做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,用白炽灯做光源。则:
(1)图中光具座上标注的仪器a、b、c依次分别为__________。
A.双缝、单缝和滤光片 B.单缝、滤光片和双缝
C.滤光片、双缝和单缝 D.滤光片、单缝和双缝
(2)已知双缝到光屏之间的距离,双缝之间的距离为,某次调节好测量头的两分划板中心线如图乙所示,两处示数如图丙所示,入射光的波长为 m(结果保留2位有效数字)。
(3)关于本次实验,下列说法正确的是__________。
A.使用间距更大的双缝,目镜中看到的条纹条数增多
B.若将单缝向左移动少许,条纹间距变大
C.撤掉滤光片,光屏上将看不到干涉图样
D.屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的,而所有暗线都是波谷与波谷叠加形成的
【答案】(1)D
(2)6.3×10-7
(3)A
【详解】(1)图中光具座上标注的仪器a、b、c依次分别为滤光片、单缝和双缝。
故选D。
(2)A、B两处示数分别为,
根据双缝干涉条纹间距公式
解得入射光的波长为
(3)A.根据,使用间距更大的双缝,d变大,条纹变窄,目镜中看到的条纹条数增多,A正确;
B.根据,若将单缝向左移动少许,条纹间距不变,B错误;
C.撤掉滤光片,光屏上出现彩色条纹,C错误;
D.屏上所有亮线可能是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的,也可能是从双缝出来的两列光波的波谷与波谷叠加形成的,而所有暗线都是波峰与波谷叠加形成的,D错误。
故选A。
3.如图,某实验小组用双缝干涉测量光的波长实验中,在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。
(1)②、③、④三个光学元件依次为( )
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)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片,则相邻亮条纹(暗条纹)间的距离 (填“变大”或“变小”)。
(3)已知该小组在实验中已经测得双缝的间距为d,双缝到毛玻璃的距离为l,相邻亮条纹之间的距离为x,则光的波长为 (用已经测得的物理量d,l,x表示)。
【答案】(1)A
(2)变小
(3)
【详解】(1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。
故选A。
(2)根据可知,当将红色滤光片换为绿色滤光片时波长减小,则相邻亮条纹(暗条纹)间的距离变小。
(3)根据相邻两条纹间距公式
可得
4.某实验小组的同学测量某种单色光的波长。
(1)利用图装置实验时,接通电源使光源发光,调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增加从目镜中观察到的条纹个数,下列操作可行的是______;
A.将单缝向双缝靠近 B.将光屏向靠近双缝的方向移动
C.将光屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为L,测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央的间距为x,则所测量的单色光波长 ;
(3)图所示为另一种观察干涉的装置,单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一部分直接投射到光屏上,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是(图中未画出),可以把单缝S和它的虚像看成是产生干涉图样的两个相干光源。某同学用该装置进行实验。
a.通过画图进行光路分析,标出光屏上出现干涉条纹的范围 。
b.若实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h,单缝到光屏的距离D,观测到第3条亮纹中央到第12条亮纹中央的间距为,则该单色光的波长 。
c.为减小测量过程中的误差,需要增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,以下操作中可能成功的是 。
A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光屏稍向右移动一些
【答案】(1)B
(2)
(3) AD
【详解】(1)根据
可知将光屏向靠近双缝的方向移动、使用间距更大的双缝均可以减小条纹间距,达到增加从目镜中观察到的条纹个数的目的。
故选B。
(2)依题意,
联立,解得
(3)a.[1]画出单缝光源的入射和反射光线,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。
b.[2]相邻亮条纹间距为
根据
联立,解得
c.[3]若要增大条纹间距,可以增大D,即将光屏向右移动。减小h,即将平面镜稍向上移动一些。
故选AD。
1.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中 处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2所示,读数为 。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
【答案】(1)BC
(2) B 3.185(3.183~3.187)
(3)C
【详解】(1)A.最高点小球速度为0,有加速过程造成摆动不明显,计时不准确,摆球在最低点速度最快,因此需要在最低点开始计时,A错误;
B.变压器原、副线圈上为交变电压,使用多用电表的交流电压挡测量,B正确;
C.用多用电表测电阻之前需要先进行机械调零,之后选择合适的倍率,然后将红黑表笔短接,进行欧姆调零,C正确。
故选BC。
(2)[1]双缝应置于单缝后边,因此A为单缝,B为双缝;
[2]螺旋测微器读数为
(3)A.表头断路,表笔连任意两端,电流都无法通过表头,均不发生偏转,A错误;
B.电阻断路,连接A、B时,电流通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头偏转,B错误;
C.电阻断路,连接A、B时,电流无法通过表头和与欧姆挡构成闭合回路,表头不偏转;连接A、C和B、C均能与欧姆挡构成闭合回路,表头发生偏转,C正确。
故选C。
2.(2022年海南卷高考真题)在用双缝干涉测量光的波长的实验中,如图所示,则:
①a、b分别是( )
A.单缝和双缝 B.双缝和单缝 C.单缝和单缝 D.双缝和双缝
②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是 。(用x、d、L表示)
【答案】 A
【详解】①[1]由双缝干涉原理可知,先用滤光片得到单色光,然用单缝得到细长的光源,最后用双缝得到两束相干光,故a、b分别单缝和双缝。故选A。
②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则相邻亮条纹间距为根据可得光的波长是
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第49讲 用双缝干涉实验测量光的波长
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01 课标达标练 1
题型01 基本原理及操作 2
题型02 数据处理与误差分析 4
题型03 创新实验考法 5
02 核心突破练 6
03 真题溯源练 9
01 基本原理及操作
1在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示:
(1)M、N、P三个光学元件依次为______(填标号);
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)关于该实验,下列说法中正确的是( )
A.单缝和双缝应当相互平行
B.测量过程中,把5个条纹间距数成6个,会导致波长测量值偏大
C.把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动,相邻两亮条纹中心的距离变宽
D.若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍,该点处一定是暗条纹
(3)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中,已知两缝间的间距为d=0.3mm,以某种单色光照射双缝时,在离双缝L=1.2m远的屏上,用测量头测量条纹间的宽度:先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,此时手轮上的读数为x1=2.325mm;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,此时手轮上的示数如图乙所示,其读数为x6= mm。
(4)利用测量数据,此光波波长的计算表达式为λ= (用题中符号表示)。
2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜),如图所示。
(1)M、N、P三个光学元件依次为_____;
A.滤光片、双缝、单缝 B.双缝、滤光片、单缝
C.单缝、双缝、滤光片 D.滤光片、单缝、双缝
(2)如图所示,测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。如果想使中心刻线与亮条纹对齐,下列操作中可达到目的的是_____;
A.仅转动透镜 B.仅转动遮光筒 C.仅转动测量头 D.仅转动手轮
(3)关于该实验,下列说法正确的是_____。
A.仅撤去滤光片,光屏上仍能观察到干涉图样
B.若将双缝间的距离减小,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离减小
C.仅撤去双缝,在光屏上可能观察到明暗相间的条纹
D.为了减小测量误差,可用测微目镜测出条亮条纹间的距离,则相邻两条亮条纹间距为
3.利用双缝干涉测定光的波长的实验中,双缝间距,双缝到光屏间的距离,实验时,接通电源使光源正常发光,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 。
A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)正确操作后,该组同学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:
①分划板在图中A、B位置时由游标卡尺读数求得相邻两条纹间距 。
②该单色光的波长 m。
02 数据处理与误差分析
4.我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上,则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是 。
A.A处为双缝、B处为单缝,滤光片在光源和凸透镜之间
B.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
C.A处为双缝,B处为单缝、滤光片在遮光筒内
D.A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
(2)下列说法正确的是 。
A.如果将光源换成激光光源,去掉单缝,该实验照样可以完成
B.去掉滤光片,不可能观察到干涉图样
C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
D.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
(3)已知双缝间距离,双缝到毛玻璃屏间的距离为,如图乙所示,实验时先转动测量头上的手轮,使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第1条明条纹,此时卡尺的主尺和游标的位置如图丁所示,然后再转动手轮,使与游标卡尺相连的分划线向右边移动,直到对准第5条明条纹,如图丙所示,此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示,则戊图游标卡尺上的读数= mm。由以上已知数据和测量数据,则该单色光的波长是 m。
5.双缝干涉实验装置如图甲所示,图中光源发出的白光通过滤光片获得单色光,单色光通过单缝后照亮双缝,来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。
(1)在毛玻璃屏上将得到如图乙中的 (填“A”或“B”)所示的明暗相间的干涉条纹。
(2)若已知双缝到屏的距离,双缝的间距,再通过调节目镜和测量头测出相邻亮条纹之间的距离,可由公式 得出单色光的波长。
(3)若实验时没加滤光片,将得到彩色干涉条纹,其特征是:中央为一条白色亮条纹,称为零级亮条纹;其余各级亮条纹都是彩色的,彩色条纹的排列以零级亮条纹为中心左右对称。其形成原因是 。
03 创新实验考法
6.洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示,单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S′。
(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝,________相当于另一个“缝”。
(2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h=0.15 mm,单缝到光屏的距离D=1.2 m,观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm,则该单色光的波长λ=________m(结果保留1位有效数字)。
(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________。
A.将平面镜稍向上移动一些
B.将平面镜稍向右移动一些
C.将光屏稍向右移动一些
D.将光源由红色光改为绿色光
7.某实验小组使用图甲的装置测量某紫色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝间的宽度,激光经过双缝后投射到光展中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x= mm,通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离,则该激光波长 m。如果用红色激光重新实验,相邻亮纹间距会 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
1.如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光,把单缝照亮。单缝相当于一个线光源,它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏,我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。
(1)若取下滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中观察到 (选填“白条纹”或“彩色条纹”)。
(2)若想增加从目镜中观察到的单色光干涉条纹个数,则应该______。
A.将单缝向双缝靠近 B.使用间距更小的双缝
C.将屏向靠近双缝的方向移动 D.将屏向远离双缝的方向移动
(3)某次实验中,该装置双缝间距d=0.20mm,双缝到光屏的距离l=700mm,在光屏上得到的干涉图样如图乙所示,将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐,记下此时图丁中手轮上的示数为 mm,则得相邻亮条纹的间距Δx为 mm;形成此干涉图样的单色光的波长为 m(最后一空保留2位有效数字)。
2.某同学用如图甲所示的装置,做“用双缝干涉测量光的波长”的实验,用白炽灯做光源。则:
(1)图中光具座上标注的仪器a、b、c依次分别为__________。
A.双缝、单缝和滤光片 B.单缝、滤光片和双缝
C.滤光片、双缝和单缝 D.滤光片、单缝和双缝
(2)已知双缝到光屏之间的距离,双缝之间的距离为,某次调节好测量头的两分划板中心线如图乙所示,两处示数如图丙所示,入射光的波长为 m(结果保留2位有效数字)。
(3)关于本次实验,下列说法正确的是__________。
A.使用间距更大的双缝,目镜中看到的条纹条数增多
B.若将单缝向左移动少许,条纹间距变大
C.撤掉滤光片,光屏上将看不到干涉图样
D.屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的,而所有暗线都是波谷与波谷叠加形成的
3.如图,某实验小组用双缝干涉测量光的波长实验中,在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。
(1)②、③、④三个光学元件依次为( )
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)如果实验时将红色滤光片换为绿色滤光片,则相邻亮条纹(暗条纹)间的距离 (填“变大”或“变小”)。
(3)已知该小组在实验中已经测得双缝的间距为d,双缝到毛玻璃的距离为l,相邻亮条纹之间的距离为x,则光的波长为 (用已经测得的物理量d,l,x表示)。
4.某实验小组的同学测量某种单色光的波长。
(1)利用图装置实验时,接通电源使光源发光,调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增加从目镜中观察到的条纹个数,下列操作可行的是______;
A.将单缝向双缝靠近 B.将光屏向靠近双缝的方向移动
C.将光屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为L,测得第1条亮纹中央到第n条亮纹中央的间距为x,则所测量的单色光波长 ;
(3)图所示为另一种观察干涉的装置,单色光从单缝S射出,一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一部分直接投射到光屏上,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是(图中未画出),可以把单缝S和它的虚像看成是产生干涉图样的两个相干光源。某同学用该装置进行实验。
a.通过画图进行光路分析,标出光屏上出现干涉条纹的范围 。
b.若实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h,单缝到光屏的距离D,观测到第3条亮纹中央到第12条亮纹中央的间距为,则该单色光的波长 。
c.为减小测量过程中的误差,需要增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,以下操作中可能成功的是 。
A.将平面镜稍向上移动一些 B.将平面镜稍向下移动一些
C.将光屏稍向左移动一些 D.将光屏稍向右移动一些
1.(2025·北京·高考真题)(1)下列实验操作,正确的是________(填选项前的字母)。
A.用单摆测重力加速度时,在最高点释放摆球并同时开始计时
B.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时,使用多用电表的交流电压挡测电压
C.用多用电表测电阻前应先把两表笔短接,调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1所示。
①双缝应该放置在图1中 处(填“A”或“B”)。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时,手轮上的示数如图2所示,读数为 。
(3)某电流表出现故障,其内部电路如图3所示。用多用电表的欧姆挡检测故障,两表笔接时表头指针不偏转,接和时表头指针都偏转。出现故障的原因是________(填选项前的字母)。
A.表头断路 B.电阻断路 C.电阻断路
2.(2022年海南卷高考真题)在用双缝干涉测量光的波长的实验中,如图所示,则:
①a、b分别是( )
A.单缝和双缝 B.双缝和单缝 C.单缝和单缝 D.双缝和双缝
②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是 。(用x、d、L表示)
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