新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第13单元19用双缝干涉实验测量光的波长(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第13单元19用双缝干涉实验测量光的波长(人教版)，共6页。试卷主要包含了0 cm,L2=70等内容，欢迎下载使用。


(1)图甲中A、B处分别应该安装的器材及滤光片的位置是 。
A.A处安装单缝,B处安装双缝,滤光片置于AB之间
B.A处安装双缝,B处安装单缝,滤光片置于A与凸透镜之间
C.A处安装单缝,B处安装双缝,滤光片置于A与凸透镜之间
D.A处安装双缝,B处安装单缝,滤光片置于目镜处
(2)图甲中L1=10.0 cm,L2=70.0 cm,该同学不知道双缝间距是多少,他查阅说明书,发现双缝间距有两种规格,分别是d1=0.080 mm和d2=0.100 mm,调整装置使叉丝竖线与条纹平行后,叉丝中心线对准某条亮纹中心(记为第0条)时读数如图丙所示,其读数为 mm,旋转测量头旋钮,第4条亮纹中心与叉丝中心线对准时读数如图丁所示,则被测光的波长约为 nm(结果保留3位有效数字)。
2.用双缝干涉测光的波长,实验装置如图甲所示。已知单缝与双缝间的距离为L1,双缝与屏的距离为L2,单缝宽d1,双缝间距为d2,用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。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屏上亮纹的中心,如图乙所示,记下此时手轮上的读数。
甲
乙
(1)分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心时,手轮上的读数如图丙所示,则对准第1条时读数x1= mm;记录对准第4条时读数为x2;则计算波长的公式λ= 。
第1条时读数
丙
(2)某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。若他对实验装置作了一下改动后,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.仅将单缝远离双缝移动少许
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的滤光片
3.洛埃在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,则 相当于另一个“缝”。
(2)实验中已知单缝S到平面镜的竖直距离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
(4)实验表明,光从光疏介质射向光密介质界面发生反射,在入射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π的变化,称为“半波损失”。如果把光屏移动到和平面镜接触,接触点P处是 (选填“亮条纹”或“暗条纹”)。
4.(2023浙江嘉兴海宁高级中学期末)某同学在家里进行小实验,他先点燃蜡烛将无色玻璃片熏黑,再用刀片在玻璃片上笔直划过,这样便得到了单缝和不同间距双缝的缝屏。将所得到的缝屏以及激光笔、光屏等利用铁架台组装成图甲所示的装置,用于研究光的衍射和干涉。
(1)某次实验时,在光屏上观察到如图乙所示的明暗相间的条纹,则该同学所安装的缝屏是 (选填“单缝”或“双缝”)。
(2)该同学利用装置进行双缝干涉实验时,在光屏上观察到的条纹如图丙所示,由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x= cm;测得缝屏上双缝间的宽度d=0.150 mm,双缝到光屏间的距离L=1.50 m,则该激光的波长λ= m(结果保留3位有效数字)。
(3)为使光屏上观察到的条纹更密集,可采取的操作是 。
A.换用双缝间距更大的缝屏
B.增大缝屏与光屏之间的距离
C.增大激光源与缝屏之间的距离
5.图甲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d,毛玻璃屏与双缝间的距离为L,接通电源使光源正常工作。
(1)根据已标明的实验器材,可判断出滤光片与双缝之间的M处的实验器材是 。在组装仪器时M处实验器材和双缝应该相互 (选填“垂直”或“平行”)放置。
(2)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50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(如图乙所示),此时测量头上游标卡尺的读数x1为3.92 mm;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(如图丙所示),此时测量头上游标卡尺的示数如图丁所示,则读数x2= mm。计算这种色光波长的表达式为λ= (用题中给出的字母L、d、x1、x2表示)。
(3)某同学使用绿色的滤光片,在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。现仅改变一个实验条件,关于实验的操作和光屏上出现的现象的叙述,下列说法正确的是 。
A.仅增大M到双缝的距离,从目镜视野中观察到的条纹数目增加(即减小条纹间距)
B.仅换用间距更大的双缝,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
C.仅换用更长的遮光筒,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
D.仅换用红色的滤光片,从目镜视野中观察到的条纹数目增加
E.仅去掉滤光片,从目镜视野中观察不到干涉现象
参考答案
实验练19 用双缝干涉实验测量光的波长
1.答案 (1)C (2)7.40 626
解析 (1)用双缝干涉测量光的波长,实验仪器从左到右是光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、光屏,故选C。
(2)图丙读数为7mm+8×0.05mm=7.40mm,图丁读数为29mm+6×0.05mm=29.30mm,根据Δx=λ,又Δx==5.475mm,分别代入d1和d2的数值,可得λ1=626nm,λ2=782nm,可见光的波长范围大于400nm小于760nm,所以本实验双缝间距采用的是d1=0.080mm,可知λ=626nm。
2.答案 (1)1.690 (2)D
解析 (1)对准第1条时读数为x1=1.5mm+19.0×0.01mm=1.690mm,依题意,相邻亮条纹间距为Δx=,又Δx=λ联立解得λ=。
(2)由相邻亮条纹间距表达式Δx=λ可知,仅将滤光片移至单缝和双缝之间,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,条纹数目不变,故A错误;同理,仅将单缝远离双缝移动少许,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,条纹数目不变,故B错误;仅将单缝与双缝的位置互换,在像屏上观察不到干涉条纹,故C错误;仅将红色滤光片换成绿色的滤光片,入射光的波长变短,会导致条纹数目有所增加,故D正确。
3.答案 (1)S' (2)6.0×10-7 (3)AC (4)暗条纹
解析 (1)通过洛埃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,则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22.78mm,则相邻亮条纹间距为Δx=m=2.53×10-3m,等效双缝间距的距离为d=2h=0.30mm=3.0×10-4m,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ,则有λ=m=6.0×10-7m。
(3)根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,增大D,减小d,增大波长λ,能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离,所以A、C正确,B、D错误。
(4)如果把光屏移动到和平面镜接触,在入射角接近90°时,反射光与入射光相比,相位有π的变化,称为“半波损失”,所以接触点P处是暗条纹。
4.答案 (1)单缝 (2)6.50 6.50×10-7 (3)A
解析 (1)图甲中,中央亮条纹较宽,而两侧亮条纹较窄,所以是单缝衍射图样。
(2)刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到0.01cm,所以A、B两亮纹间的距离为6.50cm。相邻条纹间距为Δx==6.5×10-3m,根据Δx=可得该激光的波长为λ=m=6.50×10-7m。
(3)为使光屏上观察到的条纹更密集,即减小Δx,根据Δx=可知可采取的操作是换用双缝间距更大的缝屏或减小缝屏与光屏之间的距离,而增大激光源与缝屏之间的距离对Δx无影响,故选A。
5.答案 (1)单缝 平行 (2)15.02 (3)B
解析 (1)为获取单色线光源,白色光源后面要有滤光片、单缝,然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,M处的实验器材是单缝;只有单缝和双缝互相平行,这样才能在屏上出现明暗相间的条纹,故在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
(2)游标卡尺的读数x2=15mm+1×0.02mm=15.02mm,条纹间距Δx=,根据Δx=λ可得λ=。
(3)仅增大M到双缝的距离,没有改变干涉条纹宽度的条件,则干涉条纹间距不变,从目镜视野中观察到的条纹数目不变,故A错误;换一个两缝之间距离较大的双缝,由Δx=λ可知,干涉条纹间距变窄,从目镜视野中观察到的条纹数目增加,故B正确;仅换用更长的遮光筒,由Δx=λ可知,可增大条纹间距,从目镜视野中观察到的条纹数目减少,故C错误;红光的波长大于绿光的波长,根据公式Δx=λ,可知将绿色滤光片换成红色滤光片,波长变长,则相邻亮纹间的距离变宽,从目镜视野中观察到的条纹数目减少,故D错误;去掉滤光片,通过双缝和单缝的光为白光,白光仍然能发生干涉现象,在光屏上出现彩色干涉条纹,故E错误。