2024版新教材高考物理复习特训卷考点93实验：用双缝干涉实验测量光的波长

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点93实验：用双缝干涉实验测量光的波长，共5页。试卷主要包含了40 mm，5 mm＋0等内容，欢迎下载使用。


2.如图（a）所示，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，并选用缝间距d＝0.20 mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700 mm.然后接通电源使光源正常工作．
（1）已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有20个分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜观察，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图（b）所示，此时测量头上主尺与副尺的示数情况如图（c）所示，此示数为 mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A到B条纹间的距离为8.40 mm.利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ＝ m（保留2位有效数字）.
（2）另一位同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好．若他对实验装置改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加．以下改动可能实现这个效果的是 ．
A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间
B．仅将单缝远离双缝少许距离
C．仅将单缝与双缝的位置互换
D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片
3.用图1所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”实验．
（1）某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中心刻线未对齐，如图2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
（2）在实验中，双缝间距d＝0.5 mm，双缝与光屏间的距离l＝0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图像如图3，分划板在图中A、B位置时测量头上游标卡尺读数分别如图4、图5，则图4中游标卡尺读数为 mm，单色光的波长为 m（结果保留2位有效数字）.
4.如图甲所示是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图．
已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏间的距离L2＝800 mm，双缝间距d＝0.25 mm.用测量头来测量亮纹中心间的距离，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，让分划板的中心刻度线对准第1条亮纹的中心（如图乙所示），此时手轮的读数如图丙所示，是 mm，转动测量头，使分划板中心刻度线对准第4条亮纹的中心，此时手轮的读数如图丁所示．则该被测光的波长为 m（保留两位有效数字）.若在调节过程中观察到如图戊所示的干涉条纹，则出现这种现象的原因可能是 ．
A．单缝与双缝不平行
B．单缝与双缝的距离太近
C．设备安装时，没有调节光源的高度使光线把整个光屏都照亮
5.我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验：
（1）在本实验中，需要利用关系式Δx＝ eq \f(L,d) λ来求解某色光的波长，其中L和d一般为已知量，所以测量Δx是本实验的关键，观察下面的图像，你认为在实际操作中Δx应选下列图中的 图（填写“甲”“乙”）更为合适？
（2）而在实际操作中，我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差．已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成，使用50分度的游标卡尺．某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，具体操作如下：从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，总共测量了5条亮纹之间的距离，初末位置游标卡尺的示数如图所示，则相邻两条亮纹的间距Δx＝ mm.
（3）若在实验当中，某同学观察到以下图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上．若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上．下面操作中可行的有 ．
A．调节拨杆方向
B．其他不动，测量头旋转一个较小角度
C．其他不动，遮光筒旋转一个较小角度
D．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度
（4）在写实验报告时，实验要求学生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，你觉得 的图像存在造假现象．
考点93 实验：用双缝干涉实验测量光的波长
1．答案：0.3 9.6 6.2×10－4
解析：图戊的示数主尺为0 mm；游标尺的第3刻度与上面对齐，读数为0.1×3 mm＝0.3 mm，总读数为0.3 mm；图乙的示数主尺为9 mm；游标尺的第6刻度与上面对齐﹐读数为0.1×6 mm＝0.6 mm，总读数为9.6 mm.根据Δx＝ eq \f(L,d)λ得，λ＝ eq \f(（x2－x1）d,4L)＝ eq \f(（9.6－0.3）×0.2,4×750)mm＝6.2×10－4mm.
2．答案：(1)0.25 4.8×10－7 (2)D
解析：(1)图(c)中游标卡尺的主尺示数为0，游标尺的第5刻度线与主尺刻度线对齐，则读数为
0 mm＋0.05×5 mm＝0.25 mm
A到B条纹间的距离为8.40 mm，由图(b)可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度，则
Δx＝ eq \f(8.40,5)mm＝1.68 mm根据公式Δx＝ eq \f(l,d)λ得λ＝ eq \f(Δxd,l)＝ eq \f(1.68×0.20,700)mm＝4.8×10－7m
(2)对实验装置改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知条纹的宽度减小，由公式Δx＝ eq \f(l,d)λ
仅将滤光片移至单缝和双缝之间，λ、l、d都不改变，Δx不变，A错误；仅将单缝远离双缝少许距离，λ、l、d都不改变，Δx不变，B错误；仅将单缝与双缝的位置互换，则入射光通过单缝后就会投到像屏上，所以像屏上得到的是单缝衍射图像，不是双缝干涉图像，C错误；仅将红色滤光片换成绿色滤光片，λ减小，l、d都不改变，则Δx减小，D正确．故选D.
3．答案：(1)D (2)11.1 6.3×10－7
解析：(1)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，A、B、C错误，D正确．故选D.
(2)A位置游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标读数为0.1×1 mm＝0.1 mm，所以最终游标卡尺的读数为11.1 mm.
B位置游标卡尺的主尺读数为15 mm，游标读数为0.1×5 mm＝0.5 mm，所以最终游标卡尺的读数为15.5 mm.
相邻两亮条纹的间距Δx＝ eq \f(xB－xA,n－1)＝ eq \f(15.5－11.1,8－1)mm＝0.63 mm，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ eq \f(l,d)λ，代入数据得λ＝ eq \f(Δx·d,l)＝ eq \f(0.63×0.5×10－6,0.5)m＝6.3×10－7m.
4．答案：2.190 5.9×10－7 C
解析：对准第1条亮纹中心时手轮的读数为x1＝2 mm＋0.01×19.0 mm＝2.190 mm
对准第4条亮纹中心时手轮的读数为x2＝7.5 mm＋0.01×37.0 mm＝7.870 mm
相邻两亮条纹的间距为Δx＝ eq \f(x2－x1,3)＝ eq \f(7.870－2.190,3)×10－3m≈1.89×10－3m根据Δx＝ eq \f(l,d)λ得波长为
λ＝ eq \f(Δx·d,L2)＝ eq \f(1.89×10－3×0.25×10－3,0.8)m＝5.9×10－7m
由题图可知，干涉条纹清晰，亮度正常，但是干涉条纹偏离中心位置，因此可能是设备安装时，没有调节光源的高度．故选C.
5．答案：(1)甲 (2)1.500 mm～1.900 mm (3)BC (4)甲同学
解析：(1)在实际操作中标度线在明条纹中容易观察，则Δx应选下列图中的甲图更为合适；
(2)由图可知，初末位置游标卡尺的示数分别为0.570 cm和1.520 cm，则相邻两条亮纹的间距
Δx＝ eq \f(1.520－0.570,5)cm＝0.190 0 cm＝1.900 mm.
(3)首先要明确各器件的作用，拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰的干涉图样，所以不用调节；题中所说出现的问题是分刻板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上，故应其他不动，测量头旋转一个较小角度；或者其他不动，遮光筒旋转一个较小角度．故选BC.
(4)实验中移动目镜时，分划板中心刻度线不应该移动，则甲同学的图像存在造假现象．