2022版新教材物理人教版选择性必修第一册作业：第四章 第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长 WORD版含解析.docx

1、课时评价作业基础达标练1.（多选）如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置示意图，图中是光源，是滤光片，是单缝，是双缝，是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮条纹之间距离的是( )A.增大和之间的距离B.增大和之间的距离C.已知绿红 ，将绿色滤光片改成红色滤光片D.增大双缝之间的距离答案：1.B ; C解析：光屏上相邻两条亮条纹之间的距离x=ld ， 和之间的距离为l ，增大和之间的距离可增大相邻两条亮条纹之间的距离，B 正确；将绿色滤光片改成红色滤光片，增大了入射光的波长，相邻两条亮条纹之间的距离增大，C 正确；增大双缝之间的距离d ，相邻两条亮条纹之间的距离减小，D 错误；增大和之间

2、的距离，不会改变相邻两条亮条纹之间的距离，A 错误。2.“用双缝干涉测量光的波长”是光学中的一个重要实验，通过本实验测出双缝到屏间的距离l 、双缝间的距离d 及相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距x ，就可以计算出光的波长 ，其公式是 。如图，把氦氖激光器及双缝干涉仪放在特制的介质折射率为43 的装置中，在屏上得到一干涉图样，事先测得双缝到屏间的距离为10.8m ，双缝间的距离为0.44mm ，现测得7条亮条纹间的距离为9.0cm ，则此激光在真空中的波长为 m 。答案：2.=xdl ; 8.1510-7解析： 由x=ld 可知=xdl ，x=9.07-1cm=1.5cm ，又n=真 ，联立以上各

3、式并代入数据得真8.1510-7m 。3.在利用双缝干涉测量光波波长时，首先调节光源、滤光片、单缝和双缝的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行，当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺去测量，转动手轮，移动分划板使分划板中心刻线与某条明纹中心对齐时，如图甲所示，将此明纹记为1，然后再转动手轮，分划板中心刻线向右移动，依次经过2、3明纹，最终与明纹6中心对齐，分划板中心刻线与明纹1和明纹6中心对齐时，游标卡尺示数分别如图中乙、丙所示（游标卡尺为10分度），则图乙对应的读数为 m ，图丙对应的读数为 m 。用刻度尺量得双缝到屏的距离为60.00cm ，由双缝上标示获知双

4、缝间距为0.2mm ，则发生干涉的光的波长为 m 。在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看到明暗相间的条纹很暗，造成这种情况的一种可能原因是 。答案：3.1.9410-2 ; 2.8410-2 ; 6.0010-7 ; 原因见解析解析：图乙对应读数为1.9410-2m 。图丙对应的读数为2.8410-2m 。根据公式x=ld ，可得=xdl=6.0010-7m 。若粗调后看到的干涉条纹很暗，则可能的原因是单缝与双缝不平行。4.如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”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=0.20mm 的双缝。从仪器注明的规格可知，光屏与双缝间的距离l

5、=700mm 。然后，接通电源使光源正常工作。（1）已知测量头上主尺的分度值是1mm ，游标尺为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游标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8.40mm 。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 （保留两位有效数字）。（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。若他对实验装置做了一下改动后，在光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

6、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.仅将单缝向远离双缝的方向移动少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色的滤光片换成绿色的滤光片答案：4.（1）0.25 ; 4.810-7 （2）D解析： （1）图中测量头的主尺的读数为0，游标尺的刻度线5与主尺的某刻度线对齐，则读数为0mm+0.055mm=0.25mm ；A 到B 条纹间的距离为8.40mm ，由图可以知道A 到B 条纹间的距离为5个条纹间距，则x=8.405mm=1.68mm ；根据公式x=ld 得=dxl=0.201.68700mm=4.810-7m 。（2）对实验装置做了一下改动后，在光屏上仍能观察到清晰的条

7、纹，且条纹数目有所增加，可以知道条纹的间距减小，由公式x=ld ，可知仅将滤光片移至单缝和双缝之间， 、l 与d 都不变，则x 不变，A 错误；仅将单缝向远离双缝的方向移动少许， 、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滤光片， 减小，l 与d 都不变，则x 减小，D 正确。素养提升练5.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。（1）以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A. 灯丝和单缝及双缝必须平行放置B. 干涉条纹与双缝垂直C. 干涉条纹疏密程度与双缝间距离

8、有关D. 干涉条纹间距与光的波长有关以上几点正确的是 。（2）当测量头中的分划板中心刻线对齐某条刻度线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为 mm 。（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距x 时，测量值 （填“大于”“小于”或“等于”）实际值。答案：5.（1）ACD （2）0.702(0.7010.703) （3）大于解析： （1）实验中，灯丝和单缝及双缝必须平行放置，故A 正确；干涉条纹与双缝平行，故B 错误；根据干涉条纹的间距公式x=Ld 知，干涉条纹疏密程度及间距与双缝间距离、光的波长有关，故C 、D 正确。（2）读数为0.

9、5mm+0.0120.2mm=0.702mm 。（3）如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距x 测量值偏大。6.利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d=0.4mm ，双缝到光屏的距离l=0.5m ，用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图甲所示，分划板中心刻线在图甲中A 、B 位置时游标卡尺读数如图乙所示，则：（1）分划板中心刻线在图甲中A 、B 位置时游标卡尺读数分别为xA=mm ，xB=mm ，相邻两条纹间距x=mm 。（2）波长的表达式 （用x 、l 、d 表示），该单色光的波长=m 。（3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将 （填“变大”“不

10、变”或“变小”)。答案：6.（1）11.1 ; 15.6 ; 0.75 （2）dlx ; 6.010-7 （3）变小解析： （1）由题图乙可知xA=11.1mm ，xB=15.6mm ，x=16(15.6-11.1)mm=0.75mm 。（2）由x=ld 得=dlx=0.410-30.50.7510-3m=6.010-7m 。（3）由x=ld 可知，波长越长的光，干涉条纹间距越大。根据频率、光速与波长的关系可知，频率越大的光，波长越短，干涉条纹间距越小。7.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）如图1所示，甲、乙都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是 。图1（

11、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。图2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，由左至右，各光学元件的排列顺序应为 。（填写元件代号）（3）已知该装置双缝间距d=0.50mm ，双缝到光屏的距离l=0.50m ，在光屏上得到的干涉图样如图3中(a) 所示，分划板中心刻线在图中A 位置时游标卡尺示数如图3中(b) 所示，则其读数为 mm ；在B 位置时游标卡尺示数如图3中(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 。（

12、保留两位有效数字）图3答案：7.（1）甲（2）EDBA （3）111.10 ; 6.410-7解析： （1）光的干涉条纹是等间距的，故题图1中的干涉图样是甲。（2）根据实验原理可知，图2中的光具座上自左向右放置的光学元件依次为白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏，故顺序为EDBA 。（3）由题图3中(b) 可知，A 位置所对应的游标卡尺读数为x1=111mm+20.05mm=111.10mm ，由题图3中(c) 可知，B 位置所对应的游标卡尺读数为x2=115mm+120.05mm=115.60mm ，故条纹间距x=x2-x170.64mm ，将其代入x=ld ，得=dlx=0.5010

13、-30.500.6410-3m=6.410-7m 。创新拓展练8.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，要把它们放在如图甲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。（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：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；用米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

14、骤时还应注意 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x 为 mm 。（4）已知双缝间距d=2.010-4m ，测得双缝到屏的距离l=0.700m ，由计算式= ，求得所测红光波长=nm 。答案：8.（1）E 、D 、B （2）单缝和双缝间距为510cm ; 使单缝与双缝相互平行（3）13.870 ; 2.310 （4）dlx ; 6.6102解析： （1）通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过

15、双缝获得相干光，故最佳顺序为C 、E 、D 、B 、A 。（3）题图丙中固定刻度读数为13.5mm ，可动刻度读数为37.00.01mm ，二者相加为13.870mm ，题图乙中的读数为2.320mm ，所以x=13.870-2.3206-1mm=2.310mm 。（4）根据x=ld ，得=dlx ，代入数据得=6.6102nm 。思路导引 解决本题的关键在于掌握“用双缝干涉测光的波长”的实验步骤和实验原理以及掌握螺旋测微器的读数方法。关键点拨 （1）调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。（4）不要直接测x ，要测多条亮条纹的间距再计算平均值得到x ，这样可以减小误差。