2023年高考物理总复习试题讲解:第十四章实验十四 用双缝干涉实验测光的波长(含答案)
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1、实验十四用双缝干涉实验测光的波长目标要求1.掌握由x测光的波长的原理,并能测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样,掌握测量头测量条纹间距的方法实验技能储备1实验原理单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间距x与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长之间满足x.2实验过程(1)观察双缝干涉图样将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示接好光源,打开开关,使灯丝正常发光调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为510 cm.在单缝和光源间放上滤光片,观察单
2、色光的干涉条纹(2)测定单色光的波长安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第n条亮条纹用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量3数据处理(1)条纹间距x.(2)波长x.(3)计算多组数据,求的平均值4注意事项(1)安装时,注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近(3)调节的基本
3、依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行考点一教材原型实验例1(2019全国卷34(2)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x,则单色光的波长_;(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300 mm,测得
4、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)(3)630解析(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小条纹间距,由公式x可知,需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d,故B项正确,A、C、D项错误(2)由题意可知,可得.(3)将已知条件代入公式解得630 nm.例2我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验:(1)在本实验中,需要利用关系式x来求解某色光的波长,其中L和d一般为已知量,所以测量x是本实验的关键,观察下面的图像,你认为在实际操作中x应选下列图中的_图(
5、填写“甲”或“乙”)更为合适?(2)在实际操作中,我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成,使用50分度的游标卡尺某同学在成功观察到干涉图像后,开始进行数据记录,具体操作如下:从目镜中观察干涉图像同时调节手轮,测量了第1条亮条纹与第6条亮条纹之间的距离,初末位置游标卡尺的示数如图所示,则相邻两条亮条纹的间距x_ mm.(3)若在实验当中,某同学观察到以下图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上下面操作中
6、可行的有_A调节拨杆方向B其他不动,测量头旋转一个较小角度C其他不动,遮光筒旋转一个较小角度D将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度(4)在写实验报告时,实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来,甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初末两个视场区,你觉得_的图像存在造假现象 答案(1)甲(2)1.62(3)BC(4)甲同学解析(1)在实际操作中标度线在明条纹中容易观察,则x应选甲图更为合适;(2)由题图可知,初末位置游标卡尺的示数分别为0.570 cm和1.380 cm,则相邻两条亮纹的间距x cm0.162 cm1.62 mm.(3)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
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