实验16　用双缝干涉测光的波长-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（解析版）

3.0 envi 2025-03-17 16 4 244.68KB 8 页 3知币
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实验 16
　
用双缝干涉测光的波长
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
教材原型实验的基本技能
典例 1　 (2019·全国卷
Ⅱ
)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长.实验时,接通电源使光源正常发光,
调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题:
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可
　　　　
.
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(2)若双缝的间距为 d,屏与双缝间的距离为 l,测得第 1条暗条纹到第 n条暗条纹之间的距离为 Δx,则单色光的
波长 λ=
　　　　
.
(3)某次测量时,选用的双缝的间距为 0.300 mm,测得屏与双缝间的距离为 1.20 m,第1条暗条纹到第 4条暗条
纹之间的距离为 7.56 mm.则所测单色光的波长为
　　　　
nm(结果保留 3位有效数字).
【答案】　
　
(1)B
　
(2)
Δ x ·d
(n-1) l
　
(3)630
【解析】 (1)由Δx=
λl
d
,因Δx越小,目镜中观察到的条纹数越多,故B符合题意;
(2)由
Δ x
n-1
=
λl
d
,λ=
d Δ x
(n-1) l
;
(3)λ=
d Δ x
(n-1) l
=
0.3 ×1 0-3 m× 7.56 ×1 0-3 m
(4-1)×1.2 m
≈6.3×10-7m=630 nm.
训练点 2
　
实验拓展与创新
典例 2 1801 年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质,1834 年,洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉
的结果(称洛埃镜实验).
(1) 洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为平面镜,试用平面镜成像作图法画出 S经平面镜反射
后的光与直线发出的光在光屏上相交的区域.
(2)设光源 S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为 a和L,光的波长为 λ,在光屏上形成干涉条纹,写
出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离 Δx的表达式.
【答案】 见解析
【解析】 (1)如图所示.(2)Δx=
L
d
λ,因为 d=2a,故Δx=
L
2a
λ.
即时过关----练能力 学方法
1.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,要把它们放在如图所示的
光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.
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)本实验的步骤有:
①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;
②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;
③用米尺测量双缝到屏的距离;
④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
②
时还应注意
　　　　
和
　　　　
.
(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,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,记下此时图丙中手轮上的示
数为
　　　　
mm,求得相邻亮条纹的间距 Δx为
　　　　
mm.
(4)已知双缝间距 d为2.0×10-4 m,测得双缝到屏的距离 l为0.700 m,由计算式λ=
　　　　
,求得所测红光波长
为
　　　　
nm.
【答案】　(1)E、D、B
　
(2)见解析
　
(3)13.870
　
2.310 (4)
d
l
Δx
　
6.6×102
【解析】 (1)通过滤光片获得单色光,通过单缝获得线光源,通过双缝获得相干光,故最佳顺序为 CEDBA.
(2)单缝和双缝间距为 5~10 cm,使单缝与双缝相互平行.
(3)题图丙中固定刻度读数为 13.5 mm,可动刻度读数为 37.0×0.01 mm.二者相加为 13.870 mm,题图乙中的读
数为 2.320 mm,所以 Δx=
13.870−2.320
6−1
mm=2.310 mm.
(4)根据 Δx=
l
d
λ,得λ=
d
l
Δx,代入数据得λ=6.6×102 nm.
2.在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距 Δx1
与绿光的干涉条纹间距 Δx2相比,Δx1
　　　　
Δx2(选填“>”“=”或“<”).若实验中红光的波长为 630 nm,双缝与
屏幕的 距 离 为 1.00 m,测 得 第 1条 到 第 6条 亮 条 纹 中 心 间 的 距 离 为 10.5 mm,则 双 缝 之 间 的 距 离 为
mm.
【答案】 >
　
0.3
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