期末复习:光的折射、用双缝干涉测量光的波长 专项训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第一册
2026-06-16
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第一册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 4. 实验:用双缝干涉测量光的波长 |
| 类型 | 作业-单元卷 |
| 知识点 | 光的折射 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.19 MB |
| 发布时间 | 2026-06-16 |
| 更新时间 | 2026-06-16 |
| 作者 | ZYSZYSZYSZYS |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58361930.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
高中物理光的折射与双缝干涉测量波长单元复习卷,整合核心知识点、解题技巧与多地期中真题,强化科学思维与探究能力。
**题型特征**
|题型|题量|知识覆盖|命题特色|
|----|----|----------|----------|
|非选择题|12题|折射定律、折射率公式、双缝干涉条纹间距公式|结合负折射率材料等科技情境(例1),设计半圆形玻璃砖等模型(例3),注重实验操作与误差分析(双缝干涉例1),体现模型建构与数据处理能力|
内容正文:
期末复习:光的折射、用双缝干涉测量光的波长专项训练
期末复习:光的折射、用双缝干涉测量光的波长专项训练
考点目录
光的折射
用双缝干涉测量光的波长
考点一 光的折射
一、核心知识点
1. 折射定律(斯涅尔定律)
光从真空射入介质:
· :介质折射率;:入射角(真空侧光线与法线夹角);:折射角(介质侧)。
推广:光在两种介质间传播
1. 折射率两个推导公式
① 光速关系:
真空中光速, 介质中光速;。
② 波长关系:
真空中波长, 介质中波长;频率 进入介质不变。
1. 折射规律
· 光疏→光密:折射角<入射角,靠近法线;
· 光密→光疏:折射角>入射角,远离法线;
· 三线共面,法线居中,光路可逆。
1. 色散现象
同一介质对频率高(紫光)折射率更大;紫光偏折程度大于红光。
二、解题技巧
1. 画图标法线、入射角、折射角,角度一律取光线与法线夹角,不是与界面;
1. 已知光速/波长求折射率,直接套用 、;
1. 界面折射计算统一用 ,不用死记真空公式;
1. 多介质分层折射:逐层使用折射定律,法线平行时角度可等量代换;
1. 色散比较:偏折越大→折射率越大→光速越小→波长越短。
例1.(25-26高二下·广东·期中)负折射率材料是一种新型的人工合成材料,在隐身、成像和通信等领域有着广泛的应用前景。某单色光照射这类材料时,折射角和入射角在法线同一侧,入射角和折射角的大小关系仍遵从折射定律,折射角取负值,折射率为负值。如图,该材料制成的半径半圆形透明工件水平放置,为圆心,一束单色光从半径的中点垂直射入,经折射后,恰好垂直射到右侧竖直光屏上的点,已知点到光屏的距离为6 cm,光在空气中的传播速率,不考虑光的多次反射,求:
(1)工件对该单色光的折射率;
(2)该单色光从点传播到点的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)光路图如图所示,根据几何关系,入射角
折射角为
由光的折射定律
解得
(2)如图,单色光从点传播到点的距离为
解得
单色光从点传播到点的距离为
单色光在工件中的传播速率
单色光从点传播到点的时间
解得
例2.(25-26高二下·河南·阶段检测)如图,某透明介质的横截面是直角三角形,是斜边的中点,,。一束单色光从真空沿平行的方向从点射入介质,折射光恰好过点。已知真空中的光速为,求:
(1)介质的折射率;
(2)光从传播到的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)光路图如图所示
由,有
是斜边的中点,则
有
得
则
解得
(2)
而
得为等边三角形
光在介质中传播的速度
光从传播到的时间
解得
例3.(25-26高二下·辽宁大连·期中)如图,玻璃砖的横截面是半径为的半圆,圆心为点,直径与轴重合。一束平行于轴的激光,从横截面上的点由空气射入玻璃砖,从点射出。已知点到轴的距离为,玻璃砖折射率为,真空中光速为。()
(1)求激光由到所需时间;
(2)点到轴的距离。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据题意得出光路图如图所示
根据几何关系可得,α=β
可得β=45°
根据折射定律,可得γ=30°
则
而
可得激光由到所需时间
(2)由几何关系可知OQ与x轴夹角为15°,则点到轴的距离
变式1.(25-26高二下·安徽芜湖·阶段检测)如图所示为半圆柱形玻璃砖的截面图,圆心为,为直径的左端点。一束含两种色光的复色光从点入射,入射角为,进入玻璃砖后分为两束,分别到达圆弧面的、两点。已知垂直玻璃砖上表面,。忽略光的多次反射与折射,求:
(1)到达、两点的两种色光的折射率;
(2)两种色光从传播到、的时间之比。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由几何关系可知,到达点色光的折射角为
所以有
,故,又,为等边三角形,
折射光线与竖直法线的夹角(折射角)
所以有
(2)到达、两点的两种色光在玻璃中的传播速度分别为、
由几何关系可知,两种色光从到达两点所走过的路程大小分别为
两种色光从到达两点的时间之比
解得
变式2.(25-26高二下·广东深圳·期中)如图所示,某同学在光学实验中用到一个半圆柱玻璃体,为了更好的设计光路需要知道材料的折射率,他用到了以下方法:半径为R的半圆柱玻璃体置于水平桌面上,半圆柱玻璃体的上表面水平,其横截面与桌面相切于点A,一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为60°,出射光线射在桌面上B点处,测得A、B之间的距离为R,光在空气中的传播速度近似为;求:
(1)该玻璃体的折射率n;
(2)光在该玻璃体中的传播速度v(结果可用根式表示)。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据几何关系知:设入射角为,折射角为,
根据题意得:;
,
(2)因为折射率
解得
变式3.(25-26高二下·广西南宁·期中)如图所示,光屏PQ置于半圆形玻璃砖直径的右端并与直径垂直的竖直平面内,P点刚好在半圆形玻璃砖的底面直径的一端。一单色光由A点沿与竖直方向成角的方向射向玻璃砖的圆心O,光屏上出现了一个光斑B(未画出),测得光屏上的光斑B与P点之间的距离等于半圆形玻璃砖的半径R,已知光在真空中的传播速度为c。
(1)作出光路图,并计算玻璃砖的折射率;
(2)求该单色光从A点传播至B点的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)作出光路图如图所示,入射角α=30°
根据题述可知,折射光线与OP的夹角为45°,则其折射角r=45°根据折射定律
解得玻璃砖的折射率
(2)单色光在玻璃砖中的传播速度与折射率的关系式为
为玻璃砖半径,长度则段传播时间:
段在空气中,由几何关系得
空气中光速为,则 段传播时间
总传播时间:
考点二 用双缝干涉测量光的波长
一、核心知识点
1. 干涉条件:两束光频率相同、相位差恒定、振动方向一致。
1. 条纹间距核心公式(必考)
· 符号含义:
:相邻两条亮纹(暗纹)中心间距;
:双缝到光屏的距离;
:双缝之间间距;
:入射光波长。
变形求波长:
1. 条纹特点
· 单色光:等间距、明暗相间平行直条纹;
· 白光干涉:中央白色亮纹,两侧彩色条纹,红光条纹间距最大,紫光最小。
1. 条纹间距测量方法
测出条亮纹总宽度,则相邻间距:。
二、解题技巧
1. 求波长三步走:
① 由多条条纹总宽度算出单条间距;
② 明确已知数值;
③ 代入变形公式 计算;
1. 条纹间距变化判断( 正比,反比):
· 增大、增大波长、减小双缝间距 → 条纹变宽;反之变密;
1. 不同色光对比:红光大,更大,条纹更稀疏;紫光密集;
1. 实验误差分析:测量条纹边界不准、读数误差、双缝间距读数误差。
例1.(25-26高二下·贵州·阶段检测)某实验小组利用图甲所示的装置测定单色光的波长。
(1)各项操作正确规范,下列说法正确的是_____;
A.安装实验装置时保证各仪器等高共轴
B.在图甲所示试验装置中可以去掉滤光片
C.测量亮条纹间距时只需要测量两个亮条纹中心间距即可
D.实验中单缝和双缝垂直
(2)若实验中双缝间距为,双缝到毛玻璃屏的距离为,测得第1个亮条纹到第6个亮条纹间距为,则所用单色光的波长为_____;
(3)若测量头中观察到的图样如图乙所示,则在此情况下,波长的测量值_____真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)A
(2)
(3)大于
【详解】(1)[2]A.为获得清晰、居中的干涉条纹,光源、滤光片、单缝、双缝和屏(或测量头)的中心必须共轴且等高,确保光束沿遮光筒轴线传播,故A正确;
B.滤光片用于获得近似单色光,去掉后白光会产生彩色重叠条纹,难以测量波长,但干涉现象仍存在,故B错误;
C.实际操作中因条纹间距极小,应测n个条纹(如第1到第条)的总间距,再除以求平均,以减小读数误差,故C错误;
D.单缝与双缝必须相互平行,否则无法形成清晰的双缝干涉图样;若垂直,则双缝相当于两个独立点光源,不产生稳定干涉,故D错误。
故选A。
(2)第1个亮条纹到第6个亮条纹之间包含 5 个相邻条纹间距,故相邻亮条纹间距 ,即
根据双缝干涉条纹间距公式
变形解得单色光的波长为
(3)如图所示,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,根据几何关系可知,分划板中心刻线从一个亮条纹中心移动到一下个亮条纹中心的过程中,刻线移动的距离将大于相邻亮条纹间距。
例2.(25-26高二下·山西太原·阶段检测)如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,打开单色光源,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。已知双缝间距,双缝到毛玻璃屏的距离。
(1)实验中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图乙所示,则此时的示数为_______,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示;
(2)该单色光的波长为______;(计算结果保留两位有效数字)
(3)改用频率较高的单色光,干涉条纹间距将______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
【答案】(1)
(2)
(3)变小
(4)大于
【详解】(1)游标卡尺读数等于主尺读数加游标读数,由图乙主尺读数,游标为分度,精度,游标第格与主尺刻度对齐,因此读数
(2)图丙读数
第1条到第6条亮条纹中心间距共5个条纹间隔,故条纹间距
由双缝干涉公式得
(3)单色光频率变高,由可得波长变短,由可知,条纹间距变小。
(4)若干涉条纹竖直方向,而分划板中心刻线倾斜,与条纹不平行,则测量时实际读取的“间距”是条纹间距在倾斜方向上的投影,数值,因此测量值大于实际值。
例3.(25-26高二下·山东淄博·期中)如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图,某次实验选用的双缝间距为,毛玻璃屏与双缝间的距离为,接通电源使光源正常工作。
(1)M处实验器材为单缝,在组装仪器时应调节单缝和双缝相互___________(选填“垂直”或“平行”)。
(2)实验原理与数据:已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,游标卡尺上有20分度,某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,并将该亮纹定为第1条亮纹(如图甲所示),此时测量头上游标卡尺的读数为___________;接着再同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐(如图乙所示),此时测量头上游标卡尺的示数为,计算这种色光波长的表达式为___________(用题中给出的字母、、、表示)。
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以___________。
A.将单缝向双缝靠近 B.将红色滤光片换成绿色滤光片
C.使用间距更小的双缝 D.增大双缝到屏的距离
【答案】(1)平行
(2) 0.25
(3)B
【详解】(1)双缝干涉实验中,为了获得清晰的干涉条纹,需要调节单缝与双缝相互平行。
(2)[1]20分度游标卡尺的精度为,主尺读数为,游标尺上第5条线与主尺的刻度对齐,游标尺读数为
因此总读数。
[2]第1条亮纹到第5条亮纹之间有相邻亮纹间距
因此相邻间距;结合双缝干涉公式
整理得波长。
(3)要增加目镜中观察到的条纹个数,需要减小相邻条纹间距
A.单缝与双缝的距离不影响,A错误;
B.绿光波长比红光短,减小,减小,相同视场内条纹个数增多,B正确;
C. 双缝间距减小,增大,条纹个数减少,C错误;
D. 增大双缝到屏的距离,增大,条纹个数减少,D错误。
故选B。
变式1.(25-26高二下·黑龙江佳木斯·期中)在“用双缝干涉测光波长”的实验中,
(1)如图1所示,将实验仪器按要求安装在光具座上,小光同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后,在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹,但条纹间距变宽。以下改动可能会实现这个效果的是( )
A.仅将滤光片向右移动靠近单缝 B.仅将像屏向左移动少许
C.仅将绿色滤光片换成红色滤光片 D.仅将像屏向右移动少许
(2)如图2所示,在测量过程中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x1=1.670mm,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第4条亮纹中心对齐,记下此时图3中手轮上的示数x4=___________mm。
【答案】(1)CD
(2)8.600
【详解】(1)根据条纹间距表达式,条纹间距∆x变大,则
A.移动滤光片对条纹间距无影响,A错误;
B.仅将像屏向左移动少许,则l减小,条纹间距减小,B错误;
C.仅将绿色滤光片换成红色滤光片,波长变大,则条纹间距变大,C正确;
D.仅将像屏向右移动少许,则l变大,条纹间距变大,D正确。
故选CD。
(2)图中手轮上的示数x4=8.5mm+0.01mm×10.0=8.600mm
变式2.(25-26高二下·广东·阶段检测)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)如图1所示,“测玻璃的折射率”的实验中,将白纸平铺在木板上并用图钉固定,之后将玻璃砖平放在白纸上,在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面,AB延长线与直线a的交点为O,CD延长线与直线a'的交点为O',NN'表示法线。
①在插大头针C时,应使其______(选填选项前的字母)。
A.只挡住A的像
B.只挡住B的像
C.同时挡住A、B的像
②该玻璃砖的折射率可表示为n=______(用θ₁和θ₂表示)。
(2)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图2所示
①图中A、B、C处放置的光学元件依次为______。
A.滤光片双缝单缝 B.滤光片单缝双缝
C.单缝滤光片双缝 D.双缝滤光片单缝
②某同学调试好后能观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置调整后,在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹,且条纹数目有所增加。以下调整可以实现这个效果的是______。
A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片
B.仅减小双缝间的距离
C.仅换用更长的遮光筒
D.仅增大滤光片与单缝之间的距离
【答案】(1) C
(2) B A
【详解】(1)[1]在插大头针C时,应使其同时挡住A、B的像。
故选C。
[2]由折射定律可得,该玻璃砖的折射率可表示为
(2)[1]图中A、B、C处放置的光学元件依次为滤光片、单缝、双缝。
故选B。
[2]A.要使得条纹数目增加,则需要减小条纹间距,根据可知,红光波长大于绿光,则仅将红色滤光片换成绿色滤光片,条纹间距减小,故A正确;
B.仅减小双缝间的距离,条纹间距变大,故B错误;
C.仅换用更长的遮光筒,则条纹间距变大,故C错误;
D.仅增大滤光片与单缝之间的距离,条纹间距不变,故D错误。
故选A。
变式3.(25-26高二下·海南海口·期中)可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯,被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长。
(1)已知双缝之间的距离为0.6 mm,双缝到屏的距离为1.5 m,绿光的干涉图样如图乙所示,分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm,在B位置时读数如图丙所示,为________mm,则该绿光的波长为________nm(计算结果保留三位有效数字);
(2)在不改变其他条件的情况下,该同学又进行了几组实验,通过照相底片记录了干涉图样,分别测量了红光、黄光的波长(红光为625 nm、黄光为570 nm)。图(a)、(b)、(c)是实验中记录下的三种色光的干涉图样,但被不小心弄混了,经判断绿光产生的干涉图样是图________(选填a、b或c)。
【答案】(1) 6.526/6.527/6.528 540
(2)c
【详解】(1)[1]由图丙可知,螺旋测微器的固定刻度读数为,可动刻度读数约为
则在位置时读数为(读数在范围内均正确)
[2]由图乙可知,到之间有4个条纹间距,则相邻亮条纹的间距为
根据双缝干涉条纹间距公式,解得该绿光的波长为
(2)根据双缝干涉条纹间距公式可知,在双缝到屏的距离和双缝间距不变的情况下,光的波长越小,干涉条纹的间距越小,已知红光、黄光、绿光三种色光中绿光的波长最短,因此绿光干涉图样的条纹间距最小,因此图(c)的条纹间距最小,绿光产生的干涉图样是图(c)。
2
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期末复习:光的折射、用双缝干涉测量光的波长专项训练
考点目录
光的折射
用双缝干涉测量光的波长
考点一 光的折射
一、核心知识点
1. 折射定律(斯涅尔定律)
光从真空射入介质:
· :介质折射率;:入射角(真空侧光线与法线夹角);:折射角(介质侧)。
推广:光在两种介质间传播
1. 折射率两个推导公式
① 光速关系:
真空中光速, 介质中光速;。
② 波长关系:
真空中波长, 介质中波长;频率 进入介质不变。
1. 折射规律
· 光疏→光密:折射角<入射角,靠近法线;
· 光密→光疏:折射角>入射角,远离法线;
· 三线共面,法线居中,光路可逆。
1. 色散现象
同一介质对频率高(紫光)折射率更大;紫光偏折程度大于红光。
二、解题技巧
1. 画图标法线、入射角、折射角,角度一律取光线与法线夹角,不是与界面;
1. 已知光速/波长求折射率,直接套用 、;
1. 界面折射计算统一用 ,不用死记真空公式;
1. 多介质分层折射:逐层使用折射定律,法线平行时角度可等量代换;
1. 色散比较:偏折越大→折射率越大→光速越小→波长越短。
例1.(25-26高二下·广东·期中)负折射率材料是一种新型的人工合成材料,在隐身、成像和通信等领域有着广泛的应用前景。某单色光照射这类材料时,折射角和入射角在法线同一侧,入射角和折射角的大小关系仍遵从折射定律,折射角取负值,折射率为负值。如图,该材料制成的半径半圆形透明工件水平放置,为圆心,一束单色光从半径的中点垂直射入,经折射后,恰好垂直射到右侧竖直光屏上的点,已知点到光屏的距离为6 cm,光在空气中的传播速率,不考虑光的多次反射,求:
(1)工件对该单色光的折射率;
(2)该单色光从点传播到点的时间。
例2.(25-26高二下·河南·阶段检测)如图,某透明介质的横截面是直角三角形,是斜边的中点,,。一束单色光从真空沿平行的方向从点射入介质,折射光恰好过点。已知真空中的光速为,求:
(1)介质的折射率;
(2)光从传播到的时间。
例3.(25-26高二下·辽宁大连·期中)如图,玻璃砖的横截面是半径为的半圆,圆心为点,直径与轴重合。一束平行于轴的激光,从横截面上的点由空气射入玻璃砖,从点射出。已知点到轴的距离为,玻璃砖折射率为,真空中光速为。()
(1)求激光由到所需时间;
(2)点到轴的距离。
变式1.(25-26高二下·安徽芜湖·阶段检测)如图所示为半圆柱形玻璃砖的截面图,圆心为,为直径的左端点。一束含两种色光的复色光从点入射,入射角为,进入玻璃砖后分为两束,分别到达圆弧面的、两点。已知垂直玻璃砖上表面,。忽略光的多次反射与折射,求:
(1)到达、两点的两种色光的折射率;
(2)两种色光从传播到、的时间之比。
变式2.(25-26高二下·广东深圳·期中)如图所示,某同学在光学实验中用到一个半圆柱玻璃体,为了更好的设计光路需要知道材料的折射率,他用到了以下方法:半径为R的半圆柱玻璃体置于水平桌面上,半圆柱玻璃体的上表面水平,其横截面与桌面相切于点A,一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为60°,出射光线射在桌面上B点处,测得A、B之间的距离为R,光在空气中的传播速度近似为;求:
(1)该玻璃体的折射率n;
(2)光在该玻璃体中的传播速度v(结果可用根式表示)。
变式3.(25-26高二下·广西南宁·期中)如图所示,光屏PQ置于半圆形玻璃砖直径的右端并与直径垂直的竖直平面内,P点刚好在半圆形玻璃砖的底面直径的一端。一单色光由A点沿与竖直方向成角的方向射向玻璃砖的圆心O,光屏上出现了一个光斑B(未画出),测得光屏上的光斑B与P点之间的距离等于半圆形玻璃砖的半径R,已知光在真空中的传播速度为c。
(1)作出光路图,并计算玻璃砖的折射率;
(2)求该单色光从A点传播至B点的时间。
考点二 用双缝干涉测量光的波长
一、核心知识点
1. 干涉条件:两束光频率相同、相位差恒定、振动方向一致。
1. 条纹间距核心公式(必考)
· 符号含义:
:相邻两条亮纹(暗纹)中心间距;
:双缝到光屏的距离;
:双缝之间间距;
:入射光波长。
变形求波长:
1. 条纹特点
· 单色光:等间距、明暗相间平行直条纹;
· 白光干涉:中央白色亮纹,两侧彩色条纹,红光条纹间距最大,紫光最小。
1. 条纹间距测量方法
测出条亮纹总宽度,则相邻间距:。
二、解题技巧
1. 求波长三步走:
① 由多条条纹总宽度算出单条间距;
② 明确已知数值;
③ 代入变形公式 计算;
1. 条纹间距变化判断( 正比,反比):
· 增大、增大波长、减小双缝间距 → 条纹变宽;反之变密;
1. 不同色光对比:红光大,更大,条纹更稀疏;紫光密集;
1. 实验误差分析:测量条纹边界不准、读数误差、双缝间距读数误差。
例1.(25-26高二下·贵州·阶段检测)某实验小组利用图甲所示的装置测定单色光的波长。
(1)各项操作正确规范,下列说法正确的是_____;
A.安装实验装置时保证各仪器等高共轴
B.在图甲所示试验装置中可以去掉滤光片
C.测量亮条纹间距时只需要测量两个亮条纹中心间距即可
D.实验中单缝和双缝垂直
(2)若实验中双缝间距为,双缝到毛玻璃屏的距离为,测得第1个亮条纹到第6个亮条纹间距为,则所用单色光的波长为_____;
(3)若测量头中观察到的图样如图乙所示,则在此情况下,波长的测量值_____真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
例2.(25-26高二下·山西太原·阶段检测)如图甲所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,打开单色光源,调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。已知双缝间距,双缝到毛玻璃屏的距离。
(1)实验中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图乙所示,则此时的示数为_______,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示;
(2)该单色光的波长为______;(计算结果保留两位有效数字)
(3)改用频率较高的单色光,干涉条纹间距将______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)若测量头的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距时,测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)实际值。
例3.(25-26高二下·山东淄博·期中)如图所示是双缝干涉测光的波长的实验装置图,某次实验选用的双缝间距为,毛玻璃屏与双缝间的距离为,接通电源使光源正常工作。
(1)M处实验器材为单缝,在组装仪器时应调节单缝和双缝相互___________(选填“垂直”或“平行”)。
(2)实验原理与数据:已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,游标卡尺上有20分度,某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,并将该亮纹定为第1条亮纹(如图甲所示),此时测量头上游标卡尺的读数为___________;接着再同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐(如图乙所示),此时测量头上游标卡尺的示数为,计算这种色光波长的表达式为___________(用题中给出的字母、、、表示)。
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以___________。
A.将单缝向双缝靠近 B.将红色滤光片换成绿色滤光片
C.使用间距更小的双缝 D.增大双缝到屏的距离
变式1.(25-26高二下·黑龙江佳木斯·期中)在“用双缝干涉测光波长”的实验中,
(1)如图1所示,将实验仪器按要求安装在光具座上,小光同学观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置进行改动后,在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹,但条纹间距变宽。以下改动可能会实现这个效果的是( )
A.仅将滤光片向右移动靠近单缝 B.仅将像屏向左移动少许
C.仅将绿色滤光片换成红色滤光片 D.仅将像屏向右移动少许
(2)如图2所示,在测量过程中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x1=1.670mm,然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第4条亮纹中心对齐,记下此时图3中手轮上的示数x4=___________mm。
变式2.(25-26高二下·广东·阶段检测)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)如图1所示,“测玻璃的折射率”的实验中,将白纸平铺在木板上并用图钉固定,之后将玻璃砖平放在白纸上,在适当位置竖直地插上A、B、C、D四个大头针。图中a和a'为玻璃砖的两个界面,AB延长线与直线a的交点为O,CD延长线与直线a'的交点为O',NN'表示法线。
①在插大头针C时,应使其______(选填选项前的字母)。
A.只挡住A的像
B.只挡住B的像
C.同时挡住A、B的像
②该玻璃砖的折射率可表示为n=______(用θ₁和θ₂表示)。
(2)“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图2所示
①图中A、B、C处放置的光学元件依次为______。
A.滤光片双缝单缝 B.滤光片单缝双缝
C.单缝滤光片双缝 D.双缝滤光片单缝
②某同学调试好后能观察到清晰的干涉条纹。若他对实验装置调整后,在像屏上仍能观察到清晰的干涉条纹,且条纹数目有所增加。以下调整可以实现这个效果的是______。
A.仅将红色滤光片换成绿色滤光片
B.仅减小双缝间的距离
C.仅换用更长的遮光筒
D.仅增大滤光片与单缝之间的距离
变式3.(25-26高二下·海南海口·期中)可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯,被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域。某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长。
(1)已知双缝之间的距离为0.6 mm,双缝到屏的距离为1.5 m,绿光的干涉图样如图乙所示,分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128 mm,在B位置时读数如图丙所示,为________mm,则该绿光的波长为________nm(计算结果保留三位有效数字);
(2)在不改变其他条件的情况下,该同学又进行了几组实验,通过照相底片记录了干涉图样,分别测量了红光、黄光的波长(红光为625 nm、黄光为570 nm)。图(a)、(b)、(c)是实验中记录下的三种色光的干涉图样,但被不小心弄混了,经判断绿光产生的干涉图样是图________(选填a、b或c)。
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