2024年高考物理第一轮复习讲义：第十三章 实验十五 用双缝干涉实验测量光的波长

这是一份2024年高考物理第一轮复习讲义：第十三章 实验十五 用双缝干涉实验测量光的波长，共5页。试卷主要包含了1×10－7 m等内容，欢迎下载使用。
1．(2022·浙江宁波鄞州中学模拟)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＝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________(选填“甲”或“乙”)图更为合适。(2)在实际操作中，我们通常会通过测量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，某同学观察到如图所示的图像，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。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)由题图可知，初、末位置游标卡尺的示数分别为0.570 cm和1.380 cm，则相邻两条亮纹的间距Δx＝ cm＝0.162 0 cm＝1.620 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，所以不用调节拨杆。题中所述问题是分划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与分划板中心刻线在同一方向上，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B、C。(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。答案：(1)甲　(2)1．620　(3)BC　(4)甲同学2．(2022·山东省实验中学模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。(1)图1中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(选填“甲”或“乙”)。(2)将下表中的光学元件放在图2所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光  光源单缝透红光的   滤光片      将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，各光学元件的排列顺序应为__________。(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0．50 mm，双缝到光屏的距离l＝0．50 m，在光屏上得到的干涉图样如图3(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m(保留两位有效数字)。解析：(1)题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样。(2)光源C发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏A，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA。(3)A位置的示数为111.15 mm，B位置的示数为115.45 mm，题图(a)中A、B之间的距离为(115.45－111.15) mm＝4．30 mm，则相邻条纹的间距为Δx＝ mm，再根据公式Δx＝λ，代入数据得波长为λ≈6．1×10－7 m。答案：(1)甲　(2)EDBA　(3)111.15　6．1×10－73．(2021·浙江宁波质检)在“用双缝干涉测单色光的波长”的实验中：(1)图甲是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是________。A．增大③和④之间的距离B．增大④和⑤之间的距离C．将绿色滤光片改成红色滤光片D．增大双缝之间的距离(2)下列说法正确的是________。A．如果将灯泡换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成B．若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，不能通过拨动拨杆把干涉条纹调成与分划板中心刻线平行C．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样D．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示，x1＝0．045 mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示，则相邻两亮条纹的间距是________mm(保留三位有效数字)。(4)如果已经量得双缝的间距是0．30 mm、双缝和光屏之间的距离是800 mm，则待测光的波长是________m(保留三位有效数字)。解析：(1)双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ，增大双缝到屏的距离l，可以增大条纹间距，A错误，B正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了波长，可以增大条纹间距，C正确；增大双缝之间的距离d，减小了条纹间距，D错误。(2)将灯泡换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，A正确；若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，说明双缝是倾斜的，双缝平行于干涉条纹，应当调节双缝装置，B正确；去掉滤光片，能够观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，C错误；干涉条纹与双缝是平行的，D错误。(3)图丙的读数为14.5 mm＋3.0×0.01 mm＝14.530 mm，所以条纹间距Δx＝ mm≈1.61 mm。(4)根据Δx＝λ，可得λ＝，代入数据解得λ≈6．04×10－7 m。答案：(1)BC　(2)AB　(3)1.61　(4)6.04×10－7