2018年沪科版物理选修3-4学业分层测评 第4章 4.2 用双缝干涉仪测定光的波长
高中物理沪科版选修3-4检测：4.2 用双缝干涉仪测定光的波长Word版含解析
4.2 用双缝干涉仪测定光的波长1.（多选）某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于（ ）A.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B.没有安装滤光片C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光束太强解析：选AC.安装实验器件时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不致太暗.据上分析，可知选项A 、C 正确.2.（多选）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样.若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）A.改用红色激光B.改用蓝色激光C.减小双缝间距D.将屏幕向远离双缝的位置移动E.将光源向远离双缝的位置移动解析：选ACD.由Δx ＝L dλ可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Δx 增大，A 项正确，B 项错误；减小双缝间距d ，相邻亮条纹的间距Δx 增大，C 项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离L ，相邻亮条纹的间距Δx 增大，D 项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E 项错误.3.用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）A.相邻干涉条纹之间距离相等B.中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的两倍C.屏与双缝之间距离减小，则光屏上条纹间的距离增大D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距解析：选A.因为双缝干涉的条纹宽Δx ＝l dλ，可见单色光的干涉条纹间距是相等的，A 项对，B 、C 项错；又因为λ红>λ蓝，所以Δx 红>Δx 蓝，故D 项错.4.用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件：A.白炽灯B.单缝片C.光屏D.双缝E.滤光片（其中双缝和光屏连在遮光筒上）.（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A （A 已写好）.（2）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则一定有a_________b（选填“大于”“等于”或“小于”）.解析：本题重点考查了实验器材的选择和排序问题.本实验中的器材排序是历来高考的热点，光源、滤光片、单缝、双缝、光屏在光具座上可从左向右排，也可从右向左排，但任何两个元件之间的顺序不能颠倒，尤其是滤光片和单缝之间，好多初学者认为谁在前无所谓，其实不然，二者顺序颠倒后会使实验现象大打折扣，要注意这一点.本题第一项已填好，故答案是唯一的，即A、E、B、D、C.由Δx＝ldλ知，波长越长，条纹越宽，间距越大，或由干涉条纹的特征均可得出a一定大于b.答案：（1）EBDC（2）大于5.用双缝干涉测光的波长.实验装置如图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 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亮纹的中心（如图乙所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数.（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1＝mm，对准第4条时读数x2＝mm.（2）写出计算波长λ的表达式，λ＝（用符号表示），λ＝nm.解析：（1）螺旋测微器读数特别注意半毫米刻度线是否漏出.题图丙中两个读数分别为2.192 mm，7.870 mm.（2）第一条与第四条之间有三个条纹间距的宽度，相邻条纹间的距离Δx ＝x 2－x 13，由公式Δx ＝L 2d λ，可得λ＝d （x 2－x 1）3L 2＝6.76×10－7 m ＝676 nm. 答案：（1）2.192 7.870 （2）d （x 2－x 1）3L 2676 6.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中.装置如图所示，双缝间的距离d ＝3 mm.（1）若测定红光的波长，应选用 色的滤光片.实验时需要测定的物理量有：_____________和 .（2）若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m ，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.5 mm ）观察第1条亮纹的位置如图甲所示，观察第5条亮纹的位置如图乙所示.则可求出红光的波长λ＝ m.（保留一位有效数字）（3）某位同学在测定光波波长的实验中，透过测量头上的目镜观察双缝干涉图样时发现，只在左侧视野中有明暗条纹出现，而右侧没有，应如何调节？________________________________________________________________________________________.解析：（1）测红光波长选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光.据Δx ＝l dλ知需测双缝到屏的距离l 和n 条条纹间的距离a .（2）由条纹间距离Δx ，最后算出λ，故λ≈7×10－7 m.（3）只在左侧视野中有明暗条纹出现，而右侧没有，这是由于测量头目镜偏离遮光筒轴线所致，可以转动测量头上的手轮，使测量头向左移动，直到在目镜中看到明暗条纹布满视野为止.答案：（1）红 双缝到屏的距离l n 条条纹间的距离a（2）7×10－7 （3）见解析。
高二物理沪科版选修3-4单元测试：第4章 光的波动性(含解析)
本章测评(时间90分钟满分100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。
全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1在城市交通中，用红灯表示禁止通行，其原理是()A．红光容易产生干涉B．红光照射的距离大C．红光容易引起人们的视觉反应D．红光容易产生衍射2光从某介质射入空气，入射角i从零开始增大到某一值的过程中，折射角r也随之增大，则下列说法中正确的是()A．比值ir不变B．比值sinisinr不变C．比值sinisinr是一个大于1的常数D．比值sinisinr是一个小于1的常数3光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是…() A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C．在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象4已知介质对某单色光的临界角为C，则()A．该介质对单色光的折射率等于1sinCB．此单色光在该介质中的传播速度等于csinC(c是光在真空中的传播速度)C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的1sinC倍5关于光的性质，下列说法正确的是()A．光在介质中的速度大于光在真空中的速度B．双缝干涉说明光具有波动性C．光在同种均匀介质中沿直线传播D．光的偏振现象说明光是纵波6如图所示，一束自然光通过起偏器照射到光屏上，则图中光屏上发亮的有(起偏器上用箭头表示其透射方向)()7光线从折射率为2的介质中射向空气，如果入射角为60°，则下图中的光路可能的是()8根据下图中的漫画，判断下列说法中正确的是()A．人看到的是鱼的实像，位置变浅了些B．人看到的是鱼的虚像，位置变浅了些C．鱼看到的是人的实像，位置偏低些D．鱼看到的是人的虚像，位置偏高些9许多光学现象在科学技术上得到了应用，以下对一些应用的解释，错误的是() A．光导纤维利用的是光的全反射现象B．X光透视利用的是光的衍射现象C．分光镜利用的是光的色散现象D．红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象10一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，∠ABC＝45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。
【课堂新坐标】2018-2019学年高中物理沪科版课件 选修3-4 第四章光的波动性 4.2 用双缝干涉仪测定光的波长
2017-2018学年高中物理沪科版选修3-4教师用书：第4章
4.2 用双缝干涉仪测定光的波长一、实验目的1.了解光波产生稳定干涉图样的条件.2.观察白光及单色光的双缝干涉图样.3.掌握用公式Δx ＝l d λ测定波长的方法.4.会用测量头测量条纹间距离.二、实验原理1.相邻明纹(暗纹)间的距离Δx 与入射光波长λ之间的定量关系推导如图4-2-1所示，双缝间距为d ，双缝到屏的距离为l .双缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0.对屏上与P 0距离为x 的一点P ，两缝与P 的距离PS 1＝r 1，PS 2＝r 2.在线段PS 2上作PM ＝PS 1，则S 2M ＝r 2－r 1，因d ≪l ，三角形S 1S 2M 可看作直角三角形.有：r 2－r 1＝d sin θ(令∠S 2S 1M ＝θ).图4-2-1则：x ＝l tan θ≈l sin θ有：r 2－r 1＝d x l若P 处为亮纹，则d x l ＝±kλ，(k ＝0,1,2，…)解得：x ＝±k l d λ.(k ＝0,1,2，…)相邻两亮纹或暗纹的中心距离：Δx ＝l d λ.2.测量原理由公式Δx ＝l d λ可知，在双缝干涉实验中，d 是双缝间距，是已知的；l 是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式λ＝dlΔx计算出入射光波长的大小.3.条纹间距Δx的测定如图4-2-2甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图4-2-2乙所示记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离Δx＝an－1.图4-2-2三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺.一、实验步骤1.观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光筒、光屏依次安放在光具座上，如图4-2-3所示图4-2-3(2)接通电源，打开开关，使灯丝正常发光.(3)调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距为5～10 cm.这时可观察白光的干涉条纹.(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.2.测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1；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a2；并记下两次测量的亮条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δx＝|a2－a1| n－1.(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离L.(4)将测出的L、Δx代入Δx＝Ldλ求出光波的波长λ.(5)重复测量、计算，求出波长的平均值.(6)换用不同颜色的滤光片，重复实验.二、数据处理(1)对每次测量由公式Δx＝|a2－a1|n－1计算相邻两亮条纹间距.(2)对每次测量用公式Δx＝ldλ计算光波的波长.(3)对每种单色光的多次测量值求平均值作为该单色光波长的测量值.三、注意事项(1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行.(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上.(3)测量头的中心刻线要对应着亮(或暗)条纹的中心.(4)要多测几个亮条纹(或暗条纹)中心间的距离，再求Δx.(5)调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行.四、误差分析本实验的误差主要来源于以下两个方面：(1)l的测量误差因本实验中，双缝到屏的距离非常长，l的测量误差不太大，但也应选用mm 刻度尺测量，并用多次测量求平均值的办法减小误差.(2)测条纹间距Δx带来的误差①干涉条纹没有调到最清晰的程度.②分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心.③测量多条亮条纹间距时读数不准确.实验探究1实验操作过程及仪器读数在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图4-2-4所示)：图4-2-4(1)下列说法哪一个是错误的________.(填选项前的字母)A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝a n－1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图4-2-5所示，其示数为______mm.图4-2-5【解析】(1)放上单缝和双缝后，由于发生干涉现象没法调节光源的高度，故A项错误.(2)按读数规则，读出示数为：1.5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.【答案】(1)A(2)1.970实验探究2实验数据处理利用双缝干涉测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时(图4-2-6甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B 条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为0.5 mm ，从双缝到屏的距离为 1 m ，则图丙中游标卡尺的示数为________ mm.图丁游标卡尺的示数为________ mm.在实验中，所测单色光的波长为________ m.在本实验中如果在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏上将________(选填“能”或者“不能”)看到明暗相间的条纹.图4-2-6【解析】 根据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为11.4 mm ；图丁的示数是16.8 mm.Δy ＝16.8－11.44 mm ＝1.35 mm.又根据Δy ＝l d λ，则λ＝d Δy l ＝6.75×10－7 m.当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片时，不满足干涉条件，故不能看到明暗相间的条纹.【答案】 11.4 16.8 6.75×10－7 不能。
物理沪科版选修3-4自我小测：4-2用双缝干涉仪测定光的
自我小测1如图所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样，甲图为用绿光进行实验的图样，a 为中央亮条纹。
乙图为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹，则以下说法正确的是 ( )A ．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B ．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C ．乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D ．乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短2激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。
用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度v 与二次曝光时间间隔Δt 的乘积等于双缝间距。
实验中可测得二次曝光时间间隔Δt 、双缝到屏之间的距离l 以及相邻两条亮纹间距Δx 。
若所用激光波长为λ，则该实验确定物体运动速度的表达式是( )A ．v ＝λΔx l ΔtB ．v ＝l λΔx ΔtC ．v ＝l Δx λΔtD ．v ＝l Δt λΔx3用白光做“双缝干涉”实验时，得到彩色的干涉条纹，下列说法正确的是( )A ．干涉图样的中央亮纹是白色的B ．在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹C ．在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹D ．在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关4在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法是( )A ．改用波长较长的光(如红光)作入射光B ．增大双缝到屏的距离C ．减小双缝间距D ．增大双缝间距5在杨氏双缝干涉实验中，如果( )A ．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B ．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C ．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹D ．用紫光作为光源，比红光作光源产生的条纹间距更大6利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d ＝0.4 mm ，双缝到光屏间的距离l ＝0.5 m ，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A 、B 位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则：(1)分划板在图中A 、B 位置时游标卡尺读数分别为x A ＝__________mm ，x B ＝__________mm ，相邻两条纹间距Δx ＝__________mm ；(2)波长的表达式λ＝__________(用Δx 、l 、d 表示)，该单色光的波长λ＝__________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”“不变”或“变小”)。
2017-2018学年高中物理沪科版选修3-4学业分层测评 第4
学业分层测评第4章 4.4 光的偏振与立体电影(建议用时：45分钟)[学业达标]1.对衍射现象的定性分析，正确的是()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论E.衍射现象说明光是一种横波【解析】衍射现象是波绕过障碍物发生传播的现象，衍射条纹是波的叠加的结果，干涉、衍射是一切波所具有的特性，所以选项A、B、C正确；光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物尺寸小得多的情况下，光才被看作是沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，所以选项D错误.一切波都可以发生衍射现象，选项E错误.【答案】ABC2.关于自然光和偏振光，以下说法正确的是()A.自然光包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，但是沿各个方向振动的光波的强度可以不同B.偏振光是垂直于传播方向上，只沿着某一特定方向振动的光C.自然光透过一个偏振片后就成为偏振光，偏振光经过一个偏振片后又还原为自然光D.太阳、电灯等普通光源发出的光都是自然光E.只有横波才会发生偏振现象【解析】自然光沿各振动方向的光波的强度相同，A错误；偏振光在垂直于传播方向上，只沿某一特定方向振动，B正确；自然光透过偏振片后成为偏振光，偏振光透过偏振片后不能还原为自然光，C错误；太阳、电灯等普通光源发出的是自然光，D正确；由偏振原理知，E正确.【答案】BDE3.下列情况中能产生明显衍射现象的是()A.光的波长比孔或障碍物的尺寸大得多B.光的波长与孔或障碍物的尺寸可相比C.光的波长等于孔或障碍物的尺寸大小D.光的波长比孔或障碍物的尺寸小得多E.用红光做实验时未观察到明显的衍射现象，现用绿光替代红光做实验【解析】发生明显衍射的条件是障碍物、缝、孔的尺寸与光的波长差不多或更小.【答案】ABC4.如图4-3-5所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()【导学号：38910052】图4-3-5A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮E.以SP为轴将A转过90°后，在P处将看到光亮【解析】该题考查了对自然光、偏振光的特点的认识.自然光沿各个方向的振动是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光，则A错.自然光通过偏振片A后，变为偏振光，则B对.设通过A的光沿竖直方向振动，当偏振片B只能通过沿水平方向振动的偏振光时，则P点无光亮.将B转过180°后，P处仍无光亮，即C错.若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对.同理可知E对.【答案】BDE5.夜晚，汽车前灯发出的强光将迎面驶来的汽车司机照得睁不开眼睛，严重影响行车安全.若考虑将汽车前灯玻璃改用偏振玻璃，使射出的灯光变为偏振光；同时汽车前窗玻璃也采用偏振玻璃，其透振方向正好与灯光的振动方向垂直，但还要能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，如下措施中不可行的是()A.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向右上45°E.前窗玻璃和车灯玻璃的透振方向都是斜向左上45°【解析】若前窗玻璃的透振方向竖直、车灯玻璃的透振方向水平，从车灯发出的照射到物体上反射的光将不能透过前窗玻璃，司机面前将是一片漆黑，所以A错；若前窗玻璃与车灯玻璃的透振方向均竖直，则对面车灯的光仍能照得司机睁不开眼睛，B错；若前窗玻璃的透振方向斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向斜向左上45°，则车灯发出的光经物体反射后无法透振进本车车窗内，却可以透振进对面车窗内，C错.D、E是可行的.【答案】ABC6.关于波动，下列说法正确的是()A.各种波均会发生偏振现象B.用白光做单缝衍射与双缝干涉实验，均可看到彩色条纹C.声波传播过程中，介质中质点的运动速度等于声波的传播速度D.已知地震波的纵波波速大于横波波速，此性质可用于横波的预警E.各种波均会发生干涉和衍射现象【解析】只有横波才有偏振现象，A错；白光是复色光，其中各单色光的波长不同，导致条纹间距不同，B正确；波的传播过程中，介质中质点的运动速度是变化的，而波的传播速度在同一均匀介质中是匀速的，且波的传播是指振动形式的传播，C错；因为地震波的纵波波速大于横波波速，所以两波传到同一地点有时间差，可用于横波的预警，D正确；干涉和衍射都是波特有的现象，E对.【答案】BDE7.点光源照在一个剃须刀片上，在屏上形成了它的影子，其边缘较为模糊，原因是光的________.【解析】在刀片边缘有部分光绕过障碍物进入到阴影中去，从而看到影子的边缘模糊，光绕过障碍物偏离直线传播是光的衍射.【答案】衍射8.在学习了光的衍射现象后，徐飞回家后自己设置了一个小实验.在—个发光的小电珠和光屏之间放一个圆孔大小可以调节的圆形孔屏，在圆孔从较大调至完全闭合的过程中，他在屏上看到什么现象？【解析】在圆孔由大到小调节过程中，当孔较大时，光沿直线传播，在屏上得到圆形亮斑；当孔的直径减小到与光波的波长相近时，产生明显的衍射现象，屏上将出现明暗相间的亮环，当孔继续减小到完全闭合时，没有光到达屏上，屏上完全黑暗.【答案】先是圆形亮区，再是明暗相间的圆形亮环，最后完全黑暗[能力提升]9.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是()【导学号：38910053】A.若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行B.若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关D.衍射条纹的间距与光的波长有关E.波长越小，衍射条纹间距越大【解析】若狭缝与线状白炽灯平行，衍射条纹与狭缝平行则现象明显；衍射条纹的疏密程度与缝宽有关，缝宽越小，条纹越疏；条纹间距与波长有关，波长越长，间距越大.【答案】ACD10.奶粉的碳水化合物(糖)含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量，偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关.将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品中的含糖量.如图4-3-6所示.S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间，则下列说法中正确的是()【导学号：38910054】图4-3-6A.到达O处光的强度会明显减弱B.到达O处光的强度不会明显减弱C.到达O处光的强度会明显增强D.将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片B转过的最小角度等于αE.将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最大，偏振片A转过的最小角度等于α【解析】自然光通过偏振片后得到垂直于光的传播方向与偏振片的透振方向平行的偏振光，该偏振光经被测样品后，其偏振方向发生了偏转，即相对于光的传播方向向左或向右旋转一个角度α，到达B的光的偏振方向与B的透振方向不完全一致，故O处光的强度会明显减弱，故A正确，B、C错误；若将A或B 转动一个最小角度，使得O处光的强度仍为最大，说明它们转过的角度等于α，故D、E都正确.【答案】ADE11.分析以下现象产生的原因：(1)隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围有彩色的光芒.(2)光线照在花布上，可以看见花布上的图样.【解析】(1)远处灯发出的光经过帐幔的缝隙，发生衍射现象，因此可见到灯周围有彩色的光芒. (2)光线照在花布上看见花布的图样，是由于光的反射与吸收的结果.花布是由各种颜色的花纹组成的，当白光照在花布上时，红色花纹反射红色光，吸收其他颜色的光，这样我们在该位置只看到红色，同理可以看到各种花纹反射的各种颜色的光，这样就可以看到花布的图样.【答案】见解析12.如图4-3-7所示，杨氏双缝实验中，下述情况能否看到干涉条纹？简单说明理由.图4-3-7(1)在单色自然光源S后加一偏振片P.(2)在(1)情况下，再加P1、P2，P1与P2透振方向垂直.【解析】(1)能.到达S1、S2的光是从同一偏振光分解出来的，它们满足相干条件，能看到干涉条纹，且由于偏振片很薄，对路程差的影响可忽略，干涉条纹的位置与间距和没有P时基本一致，只是强度由于偏振片的吸收作用而减弱.(2)不能.由于从P1、P2射出的光振动方向相互垂直，不满足干涉条件，故光屏E被均匀照亮，但无干涉现象.【答案】见解析。
高二物理沪科版选修3-4单元检测：第4章 光的波动性(含解析)
物理沪科版选修3—4第4章光的波动性单元检测（时间：45分钟满分：100分）一、选择题（每小题6分，共48分，每题至少有一个选项符合题意，多选、错选者不得分，选对但是选不全者得3分）1．关于双缝干涉实验，若用白光作光源照射双缝，以下说法正确的是（）。
A．屏上会出现彩色干涉条纹，因为白光是由波长不同的各种颜色的光组成的B．当把双缝中的一条缝用不透光的板遮住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹C．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上有亮光，但一定不是干涉条纹D．将两个缝分别用黄色滤光片和蓝色滤光片遮住时，屏上无亮光2．一束复色光以入射角i从玻璃界面MN射向空气时分成a、b、c三束光，如图所示，则（）。
A．在玻璃中a光速度最大B．用同一装置做光的双缝干涉实验时，c光相邻的干涉条纹间距最大C．发生全反射时b光的临界角比a光大D．若逐渐增大入射角i，c光将首先返回玻璃中3．将波长为λ的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（）。
A．λ/4n B．λ/2n C．λ/4 D．λ/24．甲乙两种单色光均垂直射到一条直光纤的竖直端面上，甲光穿过光纤的时间比乙光的时间短，则（）。
A．光纤对甲光的折射率较大B．甲光的频率比乙光大C．用它们分别做为同一双缝干涉装置的光源时，甲光相邻的干涉条纹间距较大D．甲光比乙光更容易发生全反射5．一束白光从顶角为θ的三棱镜的一侧，以较大的入射角θ1射入棱镜，经棱镜折射在光屏P上可得到彩色光带，如图所示。
入射角θ1逐渐减小到零的过程中，屏上彩色光带的变化情况可能是（）。
A．各色光同时消失B．部分色光消失C．红光最先消失D．紫光最先消失6．如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P，一光束SA总是射向圆心O，在光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在P上先看到七色光带，然后各色光陆续消失，则此七色光带从下到上的排列顺序以及最早消失的光是（）。
高中物理第4章光的波动性4_2用双缝干涉仪测定光的波长学业分层测评沪科版选修34
第 4 章用双缝干预仪测定光的波长( 建议用时： 45 分钟 )[ 学业达标 ]1.某同学用单色光进行双缝干预实验，在屏上察看到如图 4-2-7 甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，察看到的条纹如图乙所示. 他改变的实验条件可能是()图 4-2-7A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.增大双缝到光屏之间的距离D.换用频次更高的单色光源E.换用频次更低的单色光源l【分析】依据x＝dλ，此中 l 是双缝到光屏之间的距离， d 是双缝之间的距离，λc是波长，又λ＝f，B、C、E选项正确.【答案】BCE2. 用单色光做双缝干预实验，在光屏上某点P，从中央 O点开始计数， P 点恰巧为第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照耀，其余的条件不变，那么不行能的是()处仍为第三条亮纹处可能是第四条亮纹处可能是第二条亮纹D. 若将光屏向双缝移近一些，在P 处可能看到第二条亮纹E. 中央O点仍为亮纹【分析】波长短，双缝到P 点光程差不变，故A、 C 不行能；若将光屏向双缝移近一些，条纹间距变小，故D不行能 .【答案】ACD3.(1) 备有以下仪器：A. 白炽灯B. 双缝C. 单缝D. 滤光片E. 白色光屏把以上仪器装在光具座上时，正确的摆列次序应当是：________( 填写字母代号).(2) 已知双缝到光屏之间的距离L＝500 mm，双缝之间的距离d＝mm，单缝到双缝之间的距离 s＝100 mm，某同学在用丈量头丈量时，调整手轮，在丈量头领镜中先看到分划板中心刻线瞄准 A 亮条纹的中心，而后他持续转动，使分划板中心刻线瞄准 B 亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图4-2-8 所示 . 则入射光的波长λ＝________m(结果保存两位有效数字 ).图 4-2-8(3) 实验中发现条纹太密，难以丈量，能够采纳的改良方法有________.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【分析】游标卡尺读数精准度为mm，A地点主尺读数为11 mm，游标尺读数为1，读x2－ x11 mm＋1×mm＝mm，同理 B 地点读数为x2＝mm，则条纹间距 x＝≈mm.7d－ 7L利用λ＝L x＝×10m.由x＝dλ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A、B 正确 .【答案】(1)ADCBE (2) ×10 －7(3)AB4. 如图 4-2-9 所示，在“用双缝干预测光的波长”实验中，光具座上搁置的光学元件依次为：①光源、② ________________、③ ________、④ ________、⑤遮光筒、⑥光屏. 关于某种单色光，为增大相邻亮纹( 暗纹 ) 间的距离，可采纳 ____________ 或____________ 的方法 .【导学号：】图 4-2-9【分析】做该实验时用单色光，应特别注意，②是滤光片，其余挨次是单缝屏、双缝l屏、遮光筒和毛玻璃屏. 由条纹间距公式x＝dλ可知，要增大相邻条纹间距，应当增大双缝屏到光屏的距离或许减小两缝间距离.【答案】滤光片单缝屏双缝屏增大双缝屏到光屏的距离减小双缝屏两缝间距离5. 在“用双缝干预测光的波长”实验中，将双缝干预实验仪按要求安装在光具座上，如图 4-2-10 甲所示，并采纳缝间距d＝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.而后，接通电源使光源正常工作.【导学号：】图 4-2-10(1) 已知丈量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度 . 某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第 1 次映入眼帘的干预条纹如图4-2-10乙 (a) 所示，图 4-2-10 乙 (a) 中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图4-2-10乙 (b) 中游标尺上的读数x1＝mm；接着再转着手轮，映入眼帘的干预条纹如图4-2-10 丙(a)所示，此时图 4-4-10 丙 (b) 中游标尺上的读数 x2＝________ mm；(2) 利用上述丈量结果，经计算可得两个相邻明纹( 或暗纹 ) 间的距离x＝________ mm；这类色光的波长λ＝________ nm.【分析】(1) 由游标尺的读数规则可知：x2＝＋1×mm＝mm(2) 题图乙 (a) 中暗纹与题图丙 (a) 中暗纹间的间隔为 6 个故x2－ x1x＝＝ mm6由x＝lλ可知λ＝d·Δ x＝× 10 2 nm.d l【答案】(1) (2)×1026.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4-2-11所示的光具座上构成双缝干预装置，用以丈量红光的波长.(1)将白光光源 C放在光具座最左端，挨次搁置其余光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母摆列次序应为 C、________、 A.- 让每一个人同等地提高自我图 4-2-11(2) 本实验的步骤有：①取下遮光筒左边的元件，调理光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理次序在光具座上搁置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺丈量双缝到屏的距离；④用丈量头 ( 其读数方法同螺旋测微器) 丈量数条亮纹间的距离 .在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应________________________ 且 ________.(3) 将丈量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1 条亮纹，此时手轮上的示数如图 4-2-12 甲所示 . 而后同方向转动丈量头， 使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为________mm ，求得相邻亮纹的间距x ＝________mm.图 4-2-12(4) 已知双缝间距 d 为× 10 －4 m ，测得双缝到屏的距离 l 为 m ，由计算式 λ＝ ________，求得所测红光波长为 ________nm.【导学号：】【分析】 (1) 由左至右挨次搁置白色光源 C 、滤光片 E 、单缝 D 、双缝 B 、毛玻璃屏 A .(2) 单缝、双缝应互相平行并跟遮光筒轴线垂直.(3) 甲的示数为 mm ，乙的示数为 mm ，则x ＝错误 ! mm ＝ mm.l(4) 由x ＝ d λ 得λ＝dx ＝错误 ! ×× 10 －3 m ＝l× 10－7 m ＝ 660 nm.(1) E 、 D 、 Bdx 660【答案】(2) 互相平行 与遮光筒轴线垂直(3)(4) l。
高中物理第4章光的波动性4.2用双缝干涉仪测定光的波长课后训练沪科版选修3_4
用双缝干涉仪测定光的波长练习1．如图所示，用波长为λ的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝S1、S2到屏上某点P的路程差为d，则（）。
A．距O点最近的一条暗条纹必是d＝λ/2B．对屏上某点d＝nλ/2（n为正整数）时，出现暗条纹C．距O点越远的点d越长，就越容易出现暗条纹D．用各色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小2．用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（）。
A．相邻干涉条纹之间距离相等B．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的两倍C．屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距3．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，要把它们放在下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。
（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纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图（a）所示。
然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图（b）中手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm。
（4）已知双缝间距d为2.0×10－4m，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__________ mm。
4．在双缝干涉实验中，测得光波是波长为7.5×10－7 m的红光，在屏幕上相邻两条明纹的间距与另一单色光（用相同装置）在屏幕上相邻两条明纹的间距之比为3∶2，则另一单色光的波长为______ m。
高中物理第4章光的波动性4_2用双缝干涉仪测定光的波长教师用书沪科版选修34
用双缝干预仪测定光的波长一、目的1.认识光波生定干预的条件.2.察白光及色光的双干预.l3. 掌握用公式x＝dλ定波的方法.4. 会用量量条距离.二、原理1.相明 ( 暗 ) 的距离x 与入射光波λ之的定量关系推如 4-2-1 所示，双距d，双到屏的距离l .双 S1、S2的的中垂与屏的交点 P0.屏上与P0距离 x 的一点 P，两与P 的距离 PS1＝r 1， PS2＝ r 2.在段 PS2上作PM＝ PS1， S2M＝ r 2－ r 1，因 d? l ，三角形 S1S2M可看作直角三角形. 有：r2－r1＝d sin θ( 令∠S2S1M＝θ).4-2-1： x＝ l tanθ≈l sinθx有： r 2－r 1＝ d lx若 P 亮，d l＝± kλ，( k＝0,1,2，⋯)l解得： x＝± k dλ.( k＝0,1,2，⋯)l相两亮或暗的中心距离：x＝dλ.2.量原理l由公式x＝dλ可知，在双干预中， d 是双距，是已知的；l 是双到屏的距离，能够出，那么，只需出相两明条( 或相两暗条 ) 中心距x，即可由公d式λ＝lx 算进出射光波的大小.3. 条距x 的定1如图 4-2-2 甲所示，丈量头由分划板、目镜、手轮等组成，丈量时先转动丈量头，让分划板中心刻线与干预条纹平行，而后转着手轮，使分划板向左( 向右 ) 挪动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，如图4-2-2 乙所示记下此时读数，再转着手轮，用相同的方法测出na个亮纹间的距离a，可求出相邻两亮纹间的距离x＝n－1.图 4-2-2三、实验器械双缝干预仪 ( 包含：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及丈量头，其中丈量头又包含：分划板、目镜、手轮等) 、学生电源、导线、米尺.一、实验步骤1.察看双缝干预图样(1) 将光源、遮光筒、光屏挨次安置在光具座上，如图4-2-3 所示图 4-2-3(2)接通电源，翻开开关，使灯丝正常发光.(3)调理各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线抵达光屏.(4)安装双缝和单缝，中心大概位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距为 5～ 10 cm. 这时可察看白光的干预条纹.(5) 在单缝和光源间放上滤光片，察看单色光的干预条纹.2.测定单色光的波长(1)安装丈量头，调理至可清楚察看到干预条纹.(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1；转着手轮，使分划板中心刻线挪动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次丈量的亮条纹数，则相邻两亮条纹间距x ＝|a2－ a1|.n n－1 2(3)用刻度尺丈量双缝到光屏间的距离L.L(4)将测出的 L、 x 代入x＝dλ求出光波的波长λ.(5)重复丈量、计算，求出波长的均匀值.(6)换用不一样颜色的滤光片，重复实验.二、数据办理(1)对每次丈量由公式x＝| a2－a1|计算相邻两亮条纹间距 . n－1l(2)对每次丈量用公式x＝dλ计算光波的波长.(3)对每种单色光的多次丈量值求均匀值作为该单色光波长的丈量值.三、注意事项(1)搁置单缝和双缝时，一定使缝平行.(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上.(3)丈量头的中心刻线要对应着亮 ( 或暗 ) 条纹的中心 .(4)要多测几个亮条纹 ( 或暗条纹 ) 中心间的距离，再求x.(5)调理的基本依照是：照在像屏上的光很弱，主要原由是灯丝与单缝、双缝丈量头与遮光筒不共轴所致；干预条纹不清楚一般是因为单缝与双缝不平行.四、偏差剖析本实验的偏差主要根源于以下两个方面：(1)l 的丈量偏差因本实验中，双缝到屏的距离特别长，l 的丈量偏差不太大，但也应采用mm刻度尺测量，并用多次丈量求均匀值的方法减小偏差.(2) 测条纹间距x 带来的偏差①干预条纹没有调到最清楚的程度.②分划板刻线与干预条纹不平行，中心刻线没有恰巧位于条纹中心.③丈量多条亮条纹间距时读数不正确.实验研究 1实验操作过程及仪器读数在“用双缝干预测光的波长”实验中( 实验装置以以下图4-2-4) ：图 4-2-43(1)以下说法哪一个是错误的 ________.( 填选项前的字母 )A.调理光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B.丈量某条干预亮纹地点时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少丈量偏差，可用测微目镜测出n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两条亮纹间距ax＝n－1(2) 丈量某亮纹地点时，手轮上的示数如图4-2-5所示，其示数为______mm.图 4-2-5【分析】(1) 放上单缝和双缝后，因为发生干预现象无法调理光源的高度，故 A 项错误.(2)按读数规则，读出示数为：mm＋× mm＝ mm.【答案】(1)A(2)实验研究 2实验数据办理利用双缝干预测定单色光波长，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐 A 条纹中心时(图4-2-6甲)，游标卡尺的示数如图丙所示，第二次分划板中心刻度对齐B 条纹中心时(图乙)，游标卡尺的示数如图丁所示，已知双缝间距为mm，从双缝到屏的距离为 1 m，则图丙中游标卡尺的示数为________ mm.图丁游标卡尺的示数为________ mm.在实验中，所测单色光的波长为________ m. 在本实验中假如在双缝上各有一个红色和绿色滤光片，那么在光屏大将________( 选填“能”或许“不可以”) 看到明暗相间的条纹.图 4-2-6【分析】依据游标卡尺的原理，可读出图丙的示数为mm；图丁的示数是mm. y＝错误 ! mm＝ mm.又依据y＝错误!λ，则λ＝错误!＝×10－7m.当在双缝上各有一个红色和绿色滤光片刻，不知足干预条件，故不可以看到明暗相间的条纹.4- 让每一个人同等地提高自我－ 7【答案】×10不可以5。
2018-2019学年沪科版选修3-4 4.2 用双缝干涉仪测定光的波长 学案
4.2 用双缝干涉仪测定光的波长[学习目标]1.了解用双缝干涉仪测定光的波长的实验原理.2.知道影响干涉条纹宽度的因素.3.观察白光及单色光的干涉图样.4.能够利用双缝干涉实验测定单色光的波长．1．实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测微目镜，其中测微目镜又包括：刻度板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺．2．单色光发生双缝干涉时，相邻两条亮条纹(或暗条纹)的中心距离是Δx ＝L dλ. 3．条纹间距Δx 的测定如图1甲所示，测微目镜由刻度板、目镜、手轮等构成，测量时先使刻度板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图乙所示，记下手轮上的读数s 1；转动手轮，使刻度板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数s 2，得出n 个亮条纹间的距离为s ＝|s 2－s 1|，则相邻两亮条纹间距Δx ＝|s 2－s 1|n －1.图1一、实验原理1．相邻亮条纹(暗条纹)间的距离Δx 与入射光波长λ之间的定量关系推导如图2所示，双缝间距d ，双缝到屏的距离L ，双缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0.对屏上与P 0距离为x 的一点P ，两缝与P 的距离PS 1＝L 1，PS 2＝L 2.在线段PS 2上作PM ＝PS 1，则S 2M ＝L 2－L 1，因d ≪L ，三角形S 1S 2M 可看作直角三角形，有：L 2－L 1＝d sin θ(令∠S 2S 1M ＝θ)．图2则：x ＝L tan θ≈L sin θ消去sin θ，有：L 2－L 1＝d x L若P 处为暗条纹，则d x L ＝(2k －1)λ2(k ＝1,2,3，……) 解得x ＝±(2k －1)L d ·λ2若P 处为亮条纹，则d x L＝±kλ，(k ＝0,1,2，…) 解得：x ＝±k L dλ.(k ＝0,1,2，…) 相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx ＝L dλ. 2．测量原理由公式Δx ＝L dλ可知，在双缝干涉实验中，d 是双缝间距，是已知的；L 是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)的中心间距Δx ，即可由公式λ＝d LΔx 计算出入射光波长的大小． 二、实验步骤1．按图3所示安装仪器．图32．调节光源中心、单缝中心、双缝中心，让它们都位于遮光筒的中心轴线上．3．使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，使通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测微目镜，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹)．4．加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使刻度板的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动使刻度板移动，直到刻度板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过刻度板中心刻度线的条纹数n .5．将两次手轮的读数相减，求出n个亮(暗)条纹间的距离s，利用公式Δx＝s/(n－1)，算出条纹间距，然后利用公式λ＝dLΔx，求出此单色光的波长λ(d、L仪器中都已给出)．6．换用另一滤光片，重复步骤3、4、5，并求出相应的波长．三、注意事项1．单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等．2．测双缝到屏的距离L时，用毫米刻度尺测多次取平均值．3．测条纹间距Δx时，用测微目镜测出n条亮(暗)条纹间的距离s，求出相邻的两条亮(暗)条纹间的距离Δx＝sn－1.四、误差分析实验中的双缝间距d是器材本身给出的，因此本实验要注意L和Δx的测量．光波的波长很小，L、Δx的测量对波长的影响很大．1．L的测量：用毫米刻度尺测量，需要多次测量求平均值．2．条纹间距Δx的测定利用测微目镜测量．可利用“累积法”测n条亮(暗)条纹间距s，再求Δx＝sk－1，并可采用多次测量求Δx的平均值的方法进一步减小误差．五、典例精析例1如图4所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()图4A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光答案 C解析 在双缝干涉实验中，相邻两个亮条纹(或暗条纹)间的中心间距Δx ＝L dλ，要想增大条纹间距可以减小两缝间距d ，或者增大双缝屏到光屏的距离L ，或者换用波长更长的光做实验．由此可知，选项C 正确，选项A 、B 、D 错误．例2 在“用双缝干涉仪测定光的波长”的实验中，装置如图5所示．双缝间的距离d ＝ 3mm.图5(1)若测定红光的波长，应选用________色的滤光片．实验时需要测定的物理量有________和________．(2)若测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测定红光的波长，选用红色的滤光片，实验中测得双缝与屏之间的距离为0.70m ，通过测微目镜(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，刻度板前进或后退0.500mm)观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示．则可求出红光的波长λ＝________m.图6答案 (1)红 双缝到屏的距离L 相邻两条亮(暗)纹中心间的距离Δx (2)6.86×10－7 解析 (1)由于测量红光的波长，因此用红色滤光片．由Δx ＝L dλ可知要想测λ必须测定双缝到屏的距离L 和相邻两条亮(暗)纹中心间的距离Δx .(2)由测微目镜的数据可知s 1＝0，s 2＝0.640mm ，所以Δx ＝s 2－s 1n －1＝0.6404mm ＝1.60×10－4m ，λ＝d Δx L ＝3×10－3×1.60×10－40.70m ≈6.86×10－7m例3 (多选)关于“用双缝干涉仪测定光的波长”实验，正确的说法是( )A ．实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B ．观察到的白光的干涉图样是：在视野中可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧C ．看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的相邻条纹间距比绿条纹的相邻条纹间距大D ．测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数答案 ACD1．在杨氏双缝干涉实验中，如果( )A ．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B ．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C ．若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大D ．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹答案 B解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A 错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B 对．λ变小，Δx 变小，C 错．红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D 错．2．如图7所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a 、b 、c 、d 各装置的名称依次是下列选项中的( )图7A ．a 单缝、b 滤光片、c 双缝、d 光屏B ．a 单缝、b 双缝、c 滤光片、d 光屏C ．a 滤光片、b 单缝、c 双缝、d 光屏D ．a 滤光片、b 双缝、c 单缝、d 光屏对于某种单色光，为增加相邻亮纹(或暗纹)之间的距离，可采用的方法是(任写一种方法)________．答案 C 增加双缝到屏的距离或减小双缝间距解析 a 、b 、c 、d 各装置的名称分别为滤光片、单缝、双缝、光屏，故C 正确；由Δx ＝L dλ可知，要增加相邻亮纹(或暗纹)的距离，可以增加双缝到屏的距离，也可以减小双缝间距．3．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，红光的相邻干涉条纹间距Δx 1与绿光的相邻干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1____Δx 2(填“＞”“＝”或“＜”)．若实验中红光的波长为630nm ，双缝与屏幕的距离为1.00m ，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm ，则双缝之间的距离为________mm.答案 ＞ 0.300解析 双缝干涉条纹间距Δx ＝L dλ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大， 即Δx 1＞Δx 2.相邻条纹间距Δx ＝10.5mm 5＝2.1mm ＝2.1×10－3m ， 根据Δx ＝L d λ可得d ＝LλΔx＝0.300mm.一、选择题1．在双缝干涉实验中，以下说法正确的是( )A ．双缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时，双缝就成了两个振动情况完全相同的光源B ．若入射光是白光，则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹C ．像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时，该点处一定是亮条纹D ．双缝干涉中相邻亮条纹之间的距离相等，相邻暗条纹之间的距离不相等答案 A解析 分光法获得相干光源，所以A 对；白光的干涉条纹是彩色的，不是黑白相间的，B错；像屏上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时，该处应是暗条纹，C错；相邻亮条纹间距等于相邻暗条纹间距，D错．2.如图1所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样：图甲为绿光进行实验的图样，a为中央亮条纹；图乙为换用另一种单色光进行实验的图样，a′为中央亮条纹．则以下说法正确的是()图1A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短答案 A解析由题图可知，图乙中的条纹间距较大，由Δx＝Ldλ可知λ乙>λ甲，且λ红>λ绿>λ紫，故A正确．3．在利用测微目镜测量条纹宽度时，刻度板中心刻线最好()A．与亮条纹的边缘线对齐B．与暗条纹的边缘线对齐C．与亮条纹的中心位置对齐D．与暗条纹的中心位置对齐答案 C解析相邻两亮条纹的间距是指相邻两亮条纹中心的间距．4．(多选)某同学按双缝干涉实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功．若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，仍能使实验成功的是()A．将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B．将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C．将单缝向双缝移动少许，其他不动D．将单缝与双缝的位置互换，其他不动答案 ABC解析 双缝发生干涉，而单缝发生衍射，故D 错．由Δx ＝L dλ知，改变双缝到屏的距离L 仍能得到清晰条纹，只不过条纹间距发生变化，故A 正确．单缝与双缝之间的距离对干涉无影响，故C 正确．滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故B 正确．5．某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图2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( )图2A ．减小光源到单缝的距离B ．减小双缝之间的距离C ．减小双缝到光屏之间的距离D ．换用频率更高的单色光源答案 B解析 在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离Δx ＝L dλ，由题图知干涉条纹间距变宽，可增大L 、λ或减小d .根据c ＝λf 知要增大λ，应减小f .选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．6．(多选)利用图3中装置研究双缝干涉现象时，下面几种说法正确的是( )图3A ．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B ．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C ．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D ．换一个双缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄答案 ABD解析 由条纹间距公式Δx ＝L dλ(d 指双缝间距离，L 是双缝到屏的距离)，可知：A 项中L 减小，Δx 变小；B 项中λ变大，Δx 变大；D 项中d 变大，Δx 变小．故A 、B 、D 正确．二、非选择题7．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4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．图4(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用刻度尺测量双缝到屏的距离；④用测微目镜(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)将测微目镜的刻度板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图5甲所示．然后同方向转动测量头，使刻度板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数____mm ，求得相邻亮条纹的间距Δx 为____mm.图5(4)已知双缝间距d 为2.0×10－4m ，测得双缝到屏的距离L 为0.700m ，由计算式λ＝_______，求得所测红光的波长为__________nm.答案 (1)E D B (2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝与双缝间的距离大约为5～10cm (3)13.8702．310 (4)d Δx L660 解析 (1)滤光片E 是从白光中选出单色红光，单缝是获取线光源，双缝是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏．所以排列顺序为：C 、E 、D 、B 、A .(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为5～10cm ；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，图乙读数为13.870mm ，图甲读数为2.320mm ，所以相邻亮条纹间距Δx ＝13.870－2.3205mm ＝2.310mm.(4)由条纹间距离公式Δx ＝L d λ得：λ＝d Δx L代入数值得：λ＝6.6×10－7m ＝660nm8．在“用双缝干涉仪测定光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图6甲所示)，并选用缝间距d ＝0.2mm 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 ＝700mm.然后，接通电源使光源正常工作．图6(1)已知测微目镜主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．某同学调整手轮后，从测微目镜看去，第1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纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x 1＝1.16mm ；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)中游标尺上的读数x 2＝______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Δx ＝________mm ；这种色光的波长λ＝________nm.答案 (1)15.02 (2)2.31 660解析 (1)主尺读数为15mm ，游标尺读数为1×0.02mm ＝0.02mm 二者相加即可．(2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若图乙的(a)图中的中央刻线所对亮条纹记为第1条，则图丙的(a)图中的中央刻线所对亮条纹为n＝7，则Δx ＝x 2－x 1n －1＝2.31mm ，光的波长λ＝Δx ·d L ＝660nm.。
沪科版高中物理选修3-4章末综合测评第4章.docx
高中物理学习材料桑水制作章末综合测评(四)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分.在每小题给出的5个选项中，有3项符合题目要求.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分.每选错1个扣3分，最低得分为0分)1.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图1所示.下列说法中正确的是( )图1A.此介质的折射率等于1.5B.此介质的折射率等于 2C.当光线从介质射向真空中时，入射角大于45°时可发生全反射现象D.当光线从介质射向真空中时，入射角小于30°时可能发生全反射现象E.光进入介质时波长变短【解析】n＝sin 45°sin 30°＝2，选项A错、B对.当光线从介质中射向真空中时，随入射角增大折射角增大，当折射角等于90°时，即发生全反射，此时入射角为C，则有n＝2＝sin 90°sin C，解得C＝45°，即入射角大于等于45°时发生全反射现象，选项C对D错.因进入介质后光速变小，而频率不变，故E对.【答案】BCE2.一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )【解析】由折射定律可知，光从光密介质进入光疏介质，折射角大于入射角，可能发生全反射，由此判断A、C正确；B、E图中光从空气射到玻璃砖表面，应有折射光线，且折射角小于λ射角，B、D错误，E正确.【答案】ACE3.一束单色光由空气射入玻璃，这束光的( )A.速度变慢B.波长变短C.频率增高D.波长变长E.频率不变【解析】单色光由空气射入玻璃时，根据v＝cn知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，根据v＝λf知光从空气射入玻璃时，波长变短.【答案】ABE4. 如图2所示，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线.则( )图2A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距【解析】通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误.a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确.由n＝cv知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确.入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确.做双缝干涉实验时，根据Δx＝Ldλ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误.【答案】ABD5.如图3所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是( )图3A.n1＜n2B.a为蓝光，b为红光C.n1＞n2D.a为红光，b为蓝光E.a、b两种光在三棱镜中的速度不同【解析】由题图可知，b光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射率较小，是红光.【答案】 ABE6.关于下列光学现象，说法正确的是( )A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时不可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽E.偏振现象说明光是纵波【解析】 根据光的性质、折射率与光速的关系、光的折射、光的干涉解决问题.在介质中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光随着频率的增大，其折射率也增大，根据v ＝c n知，水中蓝光的传播速度比红光慢，选项A 错误；光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射，光从空气射入玻璃时，不会发生全反射，选项B 正确；在岸边观察水中的鱼，视深h ′＝h n ，故视深h ′小于鱼的实际深度h ，选项C 正确；蓝光比红光的波长短，由干涉条纹宽度Δx ＝l dλ知，用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽，选项D 正确；偏振现象说明光是横波，选项E 错误.【答案】 BCD7.某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中，用一束含有两种A 、B 不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一边射入，并从另一面射出，如图4所示.由此我们可以知道( )【导学号：38910061】图4A.在同种介质中，A光的波长比B光的波长长B.从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的小C.A、B两种光在水中的速度一样大D.A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射E.A光比B光易发生明显的衍射现象【解析】由图可知，B光折射率较大，B光的频率大.同种介质中，A光的波长比B光的波长长，选项A、E正确；从空气中以相同的入射角射入同样的介质，A光的折射角比B光的大，选项B错误；A、B两种光在水中的速度，A光较大，选项C错误；由于B光的折射率较大，B光的全反射临界角较小，A、B两种光从相同的介质入射到空气中，逐渐增大入射角，B光先发生全反射，选项D正确.【答案】ADE8.(2016·石家庄一中检测)直线P1P2过均匀玻璃球球心O，细光束a、b平行且关于P1P2对称，由空气射入玻璃球的光路如图5所示.a、b光相比( )图5A.玻璃对a 光的折射率较小B.玻璃对a 光的临界角较大C.b 光在玻璃中的传播速度较小D.b 光在玻璃中的传播时间较短E.两种光在玻璃中的传播时间相等【解析】 由图可判断出玻璃对光束b 的折射率大于光束a ，A 正确；根据公式sin C ＝1n，可知玻璃对a 光的临界角大于b 光的临界角，B 正确；根据公式n ＝c v，可知b 光在玻璃中的传播速度比a 光小，C 正确；根据以上分析可知，b 光在玻璃中走过的距离比a 光大，同时传播速度比a 光小，于是传播时间比a 光长，D 、E 错误.【答案】 ABC二、非选择题(本大题共4小题，共52分，按题目要求作答)9.(12分)在“双缝干涉测光的波长”实验中，调节分划板的位置，使分划板的中心刻线对齐中央亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图6甲所示.转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第3条亮条纹的中心，此时螺旋测微器的示数如图6乙所示.已知双缝间距d ＝1.5 mm ，双缝到屏的距离L ＝1.00 m ，则甲图所示读数为________mm ，乙图所示读数为________mm.被测光波的波长为________.【导学号：38910062】图6【解析】图甲读数为1.130 mm，图乙读数为1.760 mm.亮条纹间距Δx＝1.760－1.1303mm＝0.21 mm.由公式Δx＝Ldλ得：λ＝dΔxL＝1.5×10－3×0.21×10－31.00m＝3.15×10－7 m.【答案】 1.130 1.760 3.15×10－7 m10.(12分)如图7所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图.玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则( )图7(1)出射光线与入射光线________(选填“仍平行”或“不再平行”).(2)以入射点O为圆心，以R＝5 cm长度为半径画圆，与入射光线PO交于M 点，与折射光线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN＝1.68 cm，EF＝1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n＝________.【解析】(1)由于玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，所以出射光线与入射光线不再平行.(2)该玻璃砖的折射率n＝sin∠MONsin∠EOF＝MNOMEFOF＝MNEF＝1.681.12＝1.5.【答案】(1)不再平行(2)1.511.(14分)(2016·海南高考)如图8所示，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点.一细束单色光经球心O 从空气中射入玻璃体内(入射面即纸面)，入射角为45°，出射光线射在桌面上B点处.测得AB之间的距离为R2.现将入射光束在纸面内向左平移，求射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离.不考虑光线在玻璃体内的多次反射.【导学号：38910063】图8【解析】当光线经球心O入射时，光路图如图(a)所示：图(a)设玻璃的折射率为n，由折射定律有：n＝sin isin r①式中，入射角i＝45°，r为折射角，△OAB为直角三角形因此：sin r＝ABOA2＋AB2②发生全反射时，临界角C满足：sin C＝1n③在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时，光路图如图(b)所示：图(b)设此时光线入射点为E，折射光线射到玻璃体球面的D点，由题意有：∠EDO ＝C ④在△EDO内，根据正弦定理有：ODsin (90°－r)＝OEsin C⑤联立以上各式并利用题给条件得：OE＝22 R.【答案】2 2 R12.(14分)图9为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出.若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)【导学号：38910064】图9【解析】光线在棱镜中的光路图如图所示，根据反射定律和题设条件，得4α＝90°所以入射角α＝22.5°根据全反射规律，sin C＝1 n故sin 22.5°≥1 n所以n≥1sin 22.5°，即折射率的最小值为1sin 22.5°.【答案】1sin 22.5°。
2017-2018学年高中物理沪科版选修3-4学业分层测评 第4
学业分层测评第4章 4.5 光的折射(建议用时：45分钟)[学业达标]1.关于光的折射现象，下列说法中正确的是()A.折射角一定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值无关C.折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍D.折射率大的介质，光在其中的传播速度小E.入射角改变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值不变【解析】光从水进入空气时，折射角大于入射角，选项A错误；折射率由介质材料决定，与折射角的大小无关，选项B正确；折射率n＝sin isin r，折射角增大为原来的2倍，入射角并不增大为原来的2倍，选项C错误；折射率与光速的关系是n＝cv，则n大时v小，选项D正确；根据sin isin r＝n，入射角改变时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值不变，E正确.【答案】BDE2.关于折射率，下列说法正确的是()A.某种介质的折射率等于光在真空中传播速度c和光在介质中的传播速度v 的比值B.折射角和入射角的大小决定着折射率的大小C.两种介质相比较，光在折射率较小的介质中传播速度大D.有些介质的折射率可能小于于1E.折射率是介质本身的性质，与折射角无关【解析】某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c与光在介质中传播速度v的比值，A、C正确.折射率与折射角和入射角的大小无关，B不对.由于光在真空中的传播速度c大于任何其他介质中的传播速度v，所以任何介质的折射率都大于1，D错误.折射率是介质本身的性质，与折射角无关，E正确.【答案】ACE3.关于折射率，下列说法中正确的是()A.根据sin isin r＝n可知，介质的折射率与入射角的正弦成正比B.根据sin isin r＝n可知，介质的折射率与折射角的正弦成反比C.根据n＝cv可知，介质的折射率与介质中的光速成反比D.同一频率的光由第一种介质进入第二种介质时，折射率与波长成反比E.介质的折射率与入射角、折射角无关【解析】介质的折射率是一个表明介质的光学特性的物理量，由介质本身决定，与入射角、折射角无关.由于真空中光速是个定值，故n与v成反比，这也说明折射率与光在该介质中的光速是有联系的，由v＝λf，当f一定时，v正比于λ.n与v成反比，故折射率与波长λ也成反比.【答案】CDE4.如图4-5-13所示，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为3，入射角为45°(相应的折射角为24°)，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则()【导学号：38910055】图4-5-13A.光束1转过15°B.光束1转过30°C.光束2转过的角度小于15°D.光束2转过的角度大于15°E.入射角增大15°，折射率不变【解析】转动前，光束1(反射光)与入射光线的夹角为A＝45°×2＝90°，光束2(折射光)与入射光线间的夹角B ＝45°＋(180°－24°)＝201°.转动后，反射光线与入射光线的夹角A ′＝60°×2＝120°，据折射定律，sin 60°sin r ＝3，得r ＝30°，则折射光线与入射光线间的夹角为B ′＝60°＋(180°－30°)＝210°.因为ΔB ＝B ′－B ＝9°，ΔA ＝A ′－A ＝30°，故B 、C 项正确.转动后，入射角增大15°，折射率与入射角无关，E 正确.【答案】 BCE5.测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是( )A.玻璃砖的厚度宜大些B.入射角应尽量小些C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针P 1、P 2及P 3、P 4之间的距离应适当大些E.测出的折射率随入射角的增大而增大【解析】 玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P 1与P 2及P 3与P 4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差.A 、C 、D 正确.入射角较小时，测量误差较大，B 错误.折射率与入射角无关，E 错误.【答案】 ACD6.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以O 点为圆心，10 cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交线段OO ′的延长线于C 点，过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图4-5-14所示.用刻度尺量得OB ＝8 cm ，CD ＝4 cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝________.图4-5-14【导学号：38910056】【解析】 由图可知sin ∠AOB ＝AB OA ，sin ∠DOC ＝CD OC ，OA ＝OC ＝R ，根据n ＝sin θ1sin θ2知，n ＝sin ∠AOB sin ∠DOC ＝AB CD ＝102－824＝1.5 【答案】 1.57.在直角三角形玻璃砖ABC 中，∠A ＝30°，平放于水平桌面上，如图4-5-15为其俯视图.一束单色光以45°的入射角水平射入其AB 面，在AB 面折射后又在AC 面处发生一次反射，最后垂直于BC 面穿出玻璃砖.求这种玻璃对这束单色光的折射率.图4-5-15【解析】 由题意可知，光路图如图所示.由几何关系知，AB 面处的折射角为30°.所以，折射率n ＝sin 45°sin 30°＝ 2.【答案】 28.如图4-5-16所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ ，OP ＝OQ ＝R ，一束单色光垂直OP 面射入玻璃体，在OP 面上的入射点为A ，OA ＝R 2，此单色光通过玻璃体后沿BD 方向射出，且与x 轴交于D 点，OD ＝3R ，求该玻璃体的折射率是多少.图4-5-16【解析】 在PQ 面上的入射角满足sin θ1＝OA OB ＝12，θ1＝30°，由几何关系可得θ2＝60°，折射率n ＝sin θ2sin θ1＝ 3. 【答案】 3[能力提升]9.如图4-5-17所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率.在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P 1、P 2确定入射光线，并让入射光线过圆心O ，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P 3，使P 3挡住P 1、P 2的像，连接OP 3，图中MN 为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B 、C 分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB 、CD 均垂直于法线并分别交法线于A 、D 点.图4-5-17(1)设AB 的长度为l 1，AO 的长度为l 2，CD 的长度为l 3，DO 的长度为l 4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________.(2)该同学在插大头针P 3前不小心将玻璃砖以O 为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).【导学号：38910057】【解析】 (1)sin i ＝l 1BO ，sin r ＝l 3CO，因此玻璃的折射率n ＝sin i sin r ＝l 1BOl 3CO ＝l 1l 3，因此只需测量l 1和l 3即可.(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，在处理数据时，认为l 1是不变的，即入射角不变，而l 3减小，所以测量值n ＝l 1l 3将偏大. 【答案】 (1)l 1和l 3 n ＝l 1l 3(2)偏大 10.光线以60°的入射角从空气射入玻璃中，折射光线与反射光线恰好垂直.(真空中的光速c ＝3.0×108 m/s)(1)画出折射光路图.(2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的传播速度.(3)当入射角增大或减小时，玻璃的折射率是否变化？说明理由.【解析】 (1)由题意知入射角i ＝60°，反射角β＝60°，折射角r ＝180°－60°－90°＝30°，折射光路图如图所示.(2)n ＝sin i sin r ＝sin 60°sin 30°＝3，根据n ＝c v得v ＝c n ＝3.0×1083m/s ＝1.7×108 m/s. (3)折射率不会变化，折射率由介质和入射光的频率决定，而跟入射角的大小无关.【答案】 见解析11.如图4-5-18所示，半圆玻璃砖的半径R ＝10 cm ，折射率n ＝3，直径AB 与屏幕MN 垂直并接触于A 点.激光束a 以入射角i ＝60°射向玻璃砖圆心O ，结果在屏幕MN 上出现两个光斑.图4-5-18(1)画出光路图.(2)求两光斑之间的距离L .【导学号：38910058】【解析】 (1)由折射定律和反射定律，画出光路图如图所示：(2)设折射角为r ，由n ＝sin i sin r 解得r ＝30°，反射角β＝60°两光斑之间的距离L ＝R tan 30°＋R tan 60°＝4033cm ＝23.1 cm 【答案】 (1)见解析 (2)23.1 cm12.在一折射率为n ，厚度为d 的玻璃平板上方的空气中有一点光源S ，从S 发出的光线SA 以入射角θ1入射到玻璃板上表面，经玻璃板后从下表面射出，如图4-5-19所示，若沿此光线传播的光，从光源到玻璃板上表面传播时间与在玻璃板中的传播时间相等，点光源S 到玻璃板上表面的垂直距离L 应是多少？图4-5-19【解析】 从光源沿SA 传播到玻璃板上表面的时间：t 1＝L cos θ1·c在玻璃板中的传播时间：t 2＝d cos θ2·v＝t 1 根据折射定律：sin θ1sin θ2＝n 又n ＝c vcos θ2＝1－sin 2θ2解得：L ＝n 2cos θ1n 2－sin 2θ1·d .【答案】 n 2cos θ1n 2－sin 2θ1·d。
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学业分层测评
第4章 4.2 用双缝干涉仪测定光的波长
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图4-2-7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()
图4-2-7
A.减小光源到单缝的距离
B.减小双缝之间的距离
C.增大双缝到光屏之间的距离
D.换用频率更高的单色光源
E.换用频率更低的单色光源
【解析】根据Δx＝l
dλ，其中l是双缝到光屏之间的距离，d是双缝之间的
距离，λ是波长，又λ＝c
f，B、C、E选项正确.
【答案】BCE
2.用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰好为第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照射，其他的条件不变，那么不可能的是()
A.P处仍为第三条亮纹
B.P处可能是第四条亮纹
C.P处可能是第二条亮纹
D.若将光屏向双缝移近一些，在P处可能看到第二条亮纹
E.中央O 点仍为亮纹
【解析】 波长短，双缝到P 点光程差不变，故A 、C 不可能；若将光屏向双缝移近一些，条纹间距变小，故D 不可能.
【答案】 ACD
3.(1)备有下列仪器：
A.白炽灯
B.双缝
C.单缝
D.滤光片
E.白色 光屏
把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是：________(填写字母代号).
(2)已知双缝到光屏之间的距离L ＝500 mm ，双缝之间的距离d ＝0.50 mm ，单缝到双缝之间的距离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A 亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B 亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图4-2-8所示.则入射光的波长λ＝________m(结果保留两位有效数字).
图4-2-8
(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】 游标卡尺读数精确度为0.1 mm ，A 位置主尺读数为11 mm ，游标尺读数为1，读数为x 1＝11 mm ＋1×0.1 mm ＝11.1 mm ，同理B 位置读数为x 2
＝15.6 mm ，则条纹间距Δx ＝x 2－x 17≈0.64 mm.利用λ＝d L Δx ＝6.4×10－7 m.由Δx
＝L d λ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A 、B 正确.
【答案】(1)ADCBE(2)6.4×10－7(3)AB
4.如图4-2-9所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②________________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光，为增大相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取____________或____________的方法.
【导学号：38910049】
图4-2-9
【解析】做该实验时用单色光，应特别注意，②是滤光片，其他依次是单
缝屏、双缝屏、遮光筒和毛玻璃屏.由条纹间距公式Δx＝l
dλ可知，要增大相邻条
纹间距，应该增大双缝屏到光屏的距离或者减小两缝间距离.
【答案】滤光片单缝屏双缝屏增大双缝屏到光屏的距离减小双缝屏两缝间距离
5.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图4-2-10甲所示，并选用缝间距d＝0.2 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.
【导学号：38910050】
图4-2-10
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度.某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图4-2-10乙(a)所示，
图4-2-10乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图4-2-10乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图4-2-10丙(a)所示，此时图4-4-10丙(b)中游标尺上的读数x2＝________ mm；
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝________ mm；这种色光的波长λ＝________ nm.
【解析】(1)由游标尺的读数规则可知：x2＝(15.0＋1×0.02) mm＝15.02 mm
(2)题图乙(a)中暗纹与题图丙(a)中暗纹间的间隔为6个
故Δx＝x2－x1
6＝2.31 mm
由Δx＝l
dλ可知λ＝
d·Δx
l＝6.6×10
2 nm.
【答案】(1)15.02(2)2.31 6.6×102
6.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4-2-11所示的光具座上组成双缝干涉装置，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顺序应为C、________、A.
图4-2-11
(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)测量数条亮纹间的距离.
在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应________________________且________.
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮
纹，此时手轮上的示数如图4-2-12甲所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx＝________mm.
图4-2-12
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，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.
【导学号：38910051】【解析】(1)由左至右依次放置白色光源C、滤光片E、单缝D、双缝B、毛玻璃屏A.
(2)单缝、双缝应相互平行并跟遮光筒轴线垂直.
(3)甲的示数为2.320 mm，乙的示数为13.870 mm，则Δx＝13.870－2.320
5mm
＝2.310 mm.
(4)由Δx＝l
dλ得
λ＝d
lΔx＝
2.0×10－4
0.700×2.310×10
－3 m＝
6.60×10－7 m＝660 nm.
【答案】(1)E、D、B(2)相互平行与遮光筒轴线垂直(3)13.870 2.310
(4)d
lΔx660。