1、实验 16 用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用游标型测量头)1.(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,经调节后在目镜中观察到如图甲所示的单色光干涉条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示的条纹,则改变的实验条件可能是( )A.减小光源到单缝的距离B.增大双缝之间的距离C.增大双缝到光屏之间的距离D.将红色滤光片改为绿色滤光片答案 BD 由图可知,甲图中条纹的间距比乙图大,根据双缝干涉的条纹间距公式 x= Ld知,乙图中可能是光的波长变短,也可能缝与屏间距减小,也可能双缝间距增大。由上公式,可知,条纹间距与光源到单缝的距离无关,故 A 错误;增大双缝之间的距离,可以减小条纹间距
2、,故 B 正确;增大双缝到光屏之间的距离,可以增大两缝间的距离,故 C 错误;将红色滤光片改为绿色滤光片,波长变短,故条纹间距变小,故 D 正确。故选 B、D。2.(多选)利用如图装置研究双缝干涉现象,下列说法正确的是( )A.把双缝的间距规格从“0.2 mm”换成“0.25 mm”,干涉条纹间距变宽B.将滤光片由红色换成蓝色,干涉条纹间距变宽C.光源后的凸透镜主要起到会聚光线的作用D.减小光源到单缝的距离,干涉条纹间距不变答案 CD 根据 x= 可知,把双缝的间距规格从“0.2 mm”换成“0.25 mm”,干涉条ld纹间距变窄,选项 A 错误;蓝光的波长小于红光,则将滤光片由红色换成蓝色,
3、干涉条纹间距变窄,选项 B 错误;减小光源到单缝的距离,干涉条纹间距不变,选项 D 正确;光源后的凸透镜主要起到会聚光线的作用,选项 C 正确;故选 C、D。3.(多选)“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示,调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹。关于该实验,下列说法正确的是( )A.光屏上的干涉条纹与双缝之间的连线垂直B.若将光屏向右平移一小段距离,光屏上相邻两条明条纹中心的距离减小C.若将双缝间的距离 d 减小,光屏上相邻两条明条纹中心的距离减小D.若将滤光片由绿色换成红色,光屏上相邻两条暗条纹中心的距离增大E.为了减小测量误差,测出 n 条明条纹间的距离 a,求出相邻两条明条纹
4、中心的距离 x=an-1答案 ADE 与双缝之间的连线垂直的线上各点到双缝之间的距离差相等,所以光屏上的干涉条纹与双缝之间的连线垂直,故 A 正确;根据双缝干涉条纹的间距公式 x= ,将光屏向Ld右平移一小段距离,L 增大,相邻明条纹中心的距离增大,故 B 错误;根据双缝干涉条纹的间距公式 x= ,若将双缝间的距离 d 减小,光屏上相邻两条明条纹中心的距离增大,故 C 错Ld误;将滤光片由绿色换成红色,波长变大,光屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大,故 D 正确;测n 条明条纹间的距离为 a,则相邻两条明条纹中心的距离 x= ,这样有利于减小测量误an-1差,故 E 正确。4.在“用双缝干涉测光
5、的波长”的实验中,取双缝间距 d=0.5 mm,双缝到光屏间距离 L=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉图像如图甲,分划板在图中 A、B 位置时游标卡尺读数如图乙,则图中 A 位置的游标卡尺读数为 mm,单色光的波长为 m(结果保留 2位有效数字)。若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如丙图所示,通过装置中的“拨杆”的拨动 (填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线同一方向上。 答案 11.1 6.410 -7 不能解析 A 位置游标卡尺的主尺读数为 11 mm,游标尺读数为 0.11 mm=0.1 mm,所以游标卡尺读数为 11.1 mm。B 位置游标卡尺的主
6、尺读数为 15 mm,游标尺读数为 0.16 mm=0.6 mm,所以游标卡尺读数为 15.6 mm。相邻两亮条纹的间距 x= = mm0.64 mm。xB-xA7 15.6-11.17根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距公式 x= 得,= x。Ld dL代入数据得 = m=6.410-7 m。0.510-30.6410-30.5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,丙图已有清晰的干涉图样,所以不用调节;丙图所示出现的问题是分划板中心刻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,故调节“拨杆”不能把干涉条纹调成与分划板中心刻线在
7、同一方向上。5.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,(1)(多选)下列操作正确的是 。 A.先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头B.接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压C.观察到条纹比较模糊,可以调节拨杆进行调整D.测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合(2)下列图示中条纹间距表示正确是 。 答案 (1)AC (2)C 根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知,安装器材的过程中,先调节光源高度,观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上单缝和双缝及测量头,故 A 正确;接通电源前把输出电压调到小于或等于小灯泡额定的电压,故 B 错误;观察到条纹比
8、较模糊,可能是单缝和双缝不平行,可以调节拨杆进行调整,故 C 正确;测量某亮条纹位置时,目镜分划板中心刻度线与该亮纹的中心重合,故 D 错误。(2)干涉条纹的间距是一个明条纹与一个暗纹之间的宽度的和,为两个相邻的明(或暗)条纹中心之间的距离,故 C 图是正确的。6.如图所示是小刘同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。(1)在实验中应该在 B 处放 。(选填“单缝”或“双缝”),再装上滤光片。 (2)经过一系列的调试,得到了亮度较好,清晰的干涉图样,但在放大镜视野中出现如图(乙)所示的现象,应该如何调整? 。 (3)一次实验测量完成后,小刘同学仪将红色滤光片改为绿色,则观察到干涉条纹的间距
9、 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 答案 (1)单缝 (2)调节测量头使分划板刻线与条纹平行 (3)变小解析 (1)根据“用双缝干涉测量光的波长”实验的原理可知,灯光经过滤光片后,需要先经过单缝分光,然后再让光经过双缝,最后到达光屏。(2)应该调节测量头使分划板刻线与条纹平行。(3)将红色滤光片改为蓝色,即波长变短,根据公式:x= 可知,干涉条纹的间距将变Ld小。7.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,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。甲乙丙(1
10、)已知测量头上主尺的最小刻度是 1 毫米,副尺(游标尺)上有 20 分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹 A 中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示,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 = m(保留 2 位有效数字)。 (2)另一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
11、 。 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答案 (1)0.25 mm 4.810 -7 (2)D解析 (1)题图中游标卡尺的主尺的读数为 0 mm,游标尺的第 5 刻度与上边对齐,则读数为0 mm+0.055 mm=0.25 mm;A 到 B 条纹间的距离为 8.40 mm,由题图可以知道 A 到 B 条纹间的距离为 5 个条纹宽度,则 x= mm=1.68 mm;根据公式 x= 得 = = 8.405 Ld d xL 0.201.68700mm4.810 -7 m(2)对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能
12、观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加,可以知道各条纹的宽度减小,由公式 x= 知 ,仅将滤光片移至单缝和双缝之间,Ld、L 与 d 都不变,则 x 不变,A 错误;仅将单缝远离双缝移动少许,、L 与 d 都不变,则x 不变,B 错误;仅将单缝与双缝的位置互换,将不能正常观察双缝干涉,C 错误;仅将红色滤光片换成绿色的滤光片, 减小,L 与 d 都不变,则 x 减小,D 正确。8.图甲是用“双缝干涉测量光的波长”实验设备实物图。(1)已知单缝与双缝间的距离 L1=200 mm,双缝与屏的距离 L2=800 mm,双缝间距 d=0.25 mm。用测量头来测量亮纹中心的距离,测量头由分划板、目镜手轮
13、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第 1 条亮纹的中心(如图乙所示),记下此时手轮上的读数 mm,转动测量头,使分划板中心刻线对准第 4 条亮纹的中心,记下此时手轮上的读数,如图丙所示。则该光波的波长为 m(保留两位有效数字)。 (2)若在调节过程中观察到图丁所示的干涉条纹,则出现这种现象的原因是 。 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答案 (1)2.192 7.870 5.910 -7 (2)C解析 (1)手轮测量装置为螺旋测微器,第 1 条读数为 2 mm+19.20.01 mm=2.192 mm,第 4条读数为 7.5 mm+37.00.01 mm=7.870 mm。根据 x= ,= x,解得|a1-an|n-1 dl5.910 -7 m。(2)分析可知,出现题图丁中所示现象的原因是光路调节中,没有调节好光源得高度。
