1、第四章 光4 实验：用双缝干涉测量光的波长【基础巩固】1.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示.他改变的实验条件可能是( ) 甲 乙A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏的距离D.换用频率更高的单色光源解析:根据x=ld,其中l是双缝到光屏的距离,d是双缝之间的距离,是波长,又=cf,可知选项B正确.答案:B2.用单色光做双缝干涉实验,从中央O点开始计数,光屏上某点P处恰好为第三级亮条纹.现改用波长较短的单色光照射,其他条件不变,那么( )A.P处仍为第三级亮条纹B.P处可能是第四级亮条纹C.P处可
2、能是第二级亮条纹D.将光屏向双缝移近一些,在P处可能看到第二级亮条纹解析:波长变短,双缝到P点路程差不变,根据s=k(k=0,1,2,)可知选项A、C错误,选项B正确.若将光屏向双缝移近一些,条纹间距变小,故选项D错误.答案:B3.在观察光的双缝干涉现象的实验中:(1)将激光束照在图甲所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图乙中的.甲 A B C D乙(2)换用间距更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将;保持双缝间距不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将.(均选填“变大”“变小”或“不变”)解析:(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹,A图正确.
3、(2)根据x=ld知,当双缝间的距离d减小时,条纹间距变大;当双缝到光屏的距离l减小时,条纹间距变小.答案:(1)A(2)变大变小4.在观察光的干涉现象的实验中,将两片刀片合在一起,在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间距的双缝.按如图所示的方法,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象.(1)保持双缝到光屏的距离不变,换用不同间距的双缝,双缝的间隔越小,屏上明暗相间的条纹间距(选填“越大”或“越小”).(2)保持双缝的间距不变,光屏到双缝的距离越大,屏上明暗相间的条纹间距(选填“越大”或“越小”).(3)在双缝间的距离和双缝到屏的距离都不变的条件下,用不同颜色的光做实验,发现用蓝色光做实验时在
4、屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时(选填“大”或“小”).(4)在该实验中,若所用激光的波长为5.30010-7 m,屏上P点到双缝S1和S2的路程差为1.85510-6 m,则在这里出现的应是(选填“亮条纹”或“暗条纹”).解析:(1)由x=ld可知,双缝间距d越小,屏上明暗相间的条纹间距x越大.(2)由x=ld可知,光屏到双缝的距离l越大,明暗相间的条纹间距x越大.(3)蓝色光的波长比红色光的波长小,由x=ld可知,用蓝色光做实验时屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时小.(4)屏上P点到双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5倍,所以P点应出现暗条纹.答案:(1)越大(2)
5、越大(3)小(4)暗条纹5.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用来测量红光的波长.甲(1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,由左至右,表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C、A.(2)本实验的主要步骤有:取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;用刻度尺测量双缝到屏的距离;用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤时还应注意.(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条
6、纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图乙所示,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,记下此时手轮上的示数,如图丙所示,为mm,求得相邻亮条纹的间距x为mm. 乙 丙 (4)已知双缝间距d为2.010-4 m,测得双缝到屏的距离l为0.700 m,由计算式=,求得所测红光波长为mm.解析:(1)白光通过滤光片获得红光,红光通过单缝获得线光源,通过双缝获得相干光,故最佳顺序为C、E、D、B、A.(2)操作步骤时还应注意使单缝与双缝相互平行.(3)题图丙中读数为13.870 mm,题图乙中的读数为2.320 mm,所以x=13.870-2.3206-1
7、mm=2.310 mm.(4)根据x=ld,得=dlx,代入数据得=6.610-4 mm.答案:(1)E、D、B(2)使单缝与双缝相互平行(3)13.8702.310(4)dlx6.610-4【拓展提高】6.在用双缝干涉测光的波长实验中,将双缝干涉实验装置按要求安装在光具座上,如图甲所示,并选用缝间距d=0.2 mm的双缝.从仪器注明的规格可知,光屏与双缝间的距离l=700 mm.然后,接通电源使光源正常工作.甲 乙 丙 (1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有50个分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙a所示,图乙a中的数字是该同学给各暗条纹的编号
8、,此时图乙b中游标卡尺上的读数x1=1.16 mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙a所示,此时图丙b中游标卡尺上的读数 x2=mm.(2)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离x=mm;这种色光的波长 =mm.解析:(1)由游标卡尺的读数规则可知x2=(15+10.02) mm=15.02 mm.(2)两个相邻亮条纹(或暗条纹)的间距x=x2-x19-3=2.31 mm;由x=ld可知=dxl=6.610-4 mm.答案:(1)15.02(2)2.316.610-47.在用双缝干涉测量光的波长的实验中,若已知双缝间的距离为d.(1)若测量绿光的波长,应选用色的
9、滤光片.实验时需要测量的物理量有和.(2)已知双缝到光屏的距离l=500 mm,双缝之间的距离d=0.50 mm,单缝到双缝的距离s=100 mm.某同学在用测量头测量时,调整手轮,在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准第A条亮纹的中心,然后他继续转动,使分划板中心刻线对准第B条亮纹的中心,如图甲所示,前后两次游标卡尺的读数分别如图乙、丙所示.入射光的波长=m(结果保留2位有效数字). 甲 乙 丙 (3)实验中发现条纹太密,难以测量,可以采用的改善办法有.A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光B.增大双缝到屏的距离C.增大双缝到单缝的距离D.增大双缝间距解析:(1)由于要测量绿光的波长,应用绿色滤光片.由x=ld可知要想测必须测量双缝到屏的距离l和相邻两亮(或暗)条纹的间距x.(2)题图中的游标卡尺读数精确度为0.1 mm,A位置读数为x1=11 mm+10.1 mm=11.1 mm,同理,B位置读数为 x2=15.6 mm,由题图知相邻两亮(或暗)条纹的间距x=x2-x17,利用=dlx得=6.410-7 m.(3)由x=ld可知,要增大条纹间距,可用波长更长的入射光或增大双缝到屏的距离,故选项A、B正确.答案:(1)绿双缝到屏的距离相邻两亮(或暗)条纹的间距(2)6.410-7(3)AB
