2020版高考物理人教版復(fù)習(xí)課件：實驗用雙縫干涉測光的波長

實驗19用雙縫干涉測光的波長實驗19用雙縫干涉測光的波長-2-一、實驗?zāi)康臏y定單色光的波長。二、實驗原理相鄰兩條明(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ,雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l的關(guān)系式為Δx=λ,只要測出Δx、d、l即可測出波長λ。三、實驗器材光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺。-2-一、實驗?zāi)康?3-四、實驗步驟1.安裝儀器。(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打開開關(guān),使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏。(3)安裝單縫和雙縫,中心位于遮光筒的軸線上,使雙縫和單縫的縫平行。-3-四、實驗步驟-4-2.觀察與記錄。(1)調(diào)單縫與雙縫間距為5~10cm時,觀察白光的干涉條紋。(2)在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。(3)調(diào)節(jié)測量頭,使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心,記下手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板向一側(cè)移動,當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對齊時,記下手輪上的刻度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離Δx=。(4)換用不同的濾光片,測量其他色光的波長。五、數(shù)據(jù)處理-4-2.觀察與記錄。-5-六、注意事項1.調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時,要注意調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。2.放置單縫和雙縫時,縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。3.調(diào)節(jié)測量頭時,應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊,記清此時手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊,記下此時手輪上的讀數(shù),兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間的距離。4.不要直接測Δx,要測幾個條紋的間距,計算得Δx,這樣可以減小誤差。5.白光的干涉觀察到的是彩色條紋,其中白色在中央,紅色在最外邊。-5-六、注意事項-6-典例(2018·福建新羅月考)(1)如圖所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②

、③

、④

、⑤遮光筒、⑥光屏,對于某種單色光,為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離,可采取

或

的方法。

-6-典例(2018·福建新羅月考)(1)如圖所示,在“用雙-7-(2)如果將燈泡換成激光光源,該實驗照樣可以完成,這時可以去掉的部件是

(填數(shù)字代號)。

(3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋,讀下手輪的讀數(shù)如圖甲所示為

mm,繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮條紋,讀下手輪的讀數(shù)如圖乙所示為

mm,則相鄰兩亮條紋的間距是

mm。

(4)如果已知量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm,則待測光的波長是

m。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

-7-(2)如果將燈泡換成激光光源,該實驗照樣可以完成,這時-8-答案:(1)濾光片

單縫

雙縫

增大雙縫到光屏的距離

減小雙縫間距離

(2)②

(3)0.045

14.545

1.61

(4)5.37×10-7解析:(1)首先需要獲取單色光,所以在光源后面需要有濾光片,然后要獲取線光源,后面需要有單縫,要進行雙縫干涉實驗,所以在單縫后面是雙縫②濾光片

③單縫

④雙縫(2)將燈泡換成激光光源,激光的單色性好,不需要濾光片。-8-答案:(1)濾光片單縫雙縫增大雙縫到光屏的距離-9--9--10-用雙縫干涉測光的波長問題的解決方法(1)明確雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ中各物理量的意義,其中Δx是相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距,d是雙縫之間的距離,l是雙縫到屏的距離,λ為光的波長。(2)熟記求解相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離的公式中各物理量的意義。a1是使分劃板的中心刻線對齊某條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù),將該條紋記為第1條亮紋,a2是轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線移動至另一條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù),并將該條紋記為第n條亮紋。思維點撥光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光,單色光通過單縫后,經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。通過測量d、L、Δx由公式

就可計算出光的波長。-10-用雙縫干涉測光的波長問題的解決方法思維點撥光源發(fā)出的-11-(4)將各物理量統(tǒng)一為國際單位代入求解。-11-(4)將各物理量統(tǒng)一為國際單位代入求解。-12-1.(2018·江西撫州期末)用某種單色光做雙縫干涉實驗時,已知雙縫間距離的大小恰好是下圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)(如圖1所示)d=

mm,雙縫到毛玻璃屏間的距離L=75cm,實驗時先移動測量頭上的手輪,把分化線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條明條紋(記為第1條明條紋),并記下螺旋測微器的讀數(shù)X1=

mm。(如圖2所示),然后轉(zhuǎn)動手輪,把分劃線向右邊移動,直到對準(zhǔn)第7條明條紋并記下螺旋測微器的讀數(shù)X2=

mm。(如圖3所示),由以上測量數(shù)據(jù)求得該單色光的波長為

nm。

-12-1.(2018·江西撫州期末)用某種單色光做雙縫干涉-13--13--14-答案:0.25

0.299

14.700

800解析:游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0

mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×5=0.25

mm,所以最終讀數(shù)為0.25

mm。螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0.0

mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×29.9=0.299

mm,所以最終讀數(shù)為0.299

mm。螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為14.5

mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0=0.200

mm,所以最終讀數(shù)為14.700

mm。-14-答案:0.250.29914.700800-15-2.(2018·北京海淀模擬)如圖甲所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20mm的雙縫屏。然后,接通電源使光源正常工作。已知像屏與雙縫屏間的距離L=700mm。-15-2.(2018·北京海淀模擬)如圖甲所示,在“用雙縫-16-(1)已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對齊,如圖乙所示,此時測量頭上主尺和游標(biāo)尺的示數(shù)如圖丙所示,則此示數(shù)為

mm;接著再轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊,測得A條紋到B條紋間的距離為8.40mm。利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ=

m(保留2位有效數(shù)字)。

(2)另一同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象很明顯。若他對實驗裝置進行改動后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能會實現(xiàn)這個效果的是

。

A.僅將濾光片移至單縫和雙縫之間B.僅將單縫與雙縫間距增大少許C.僅將單縫與雙縫的位置互換D.僅將紅色濾光片換成綠色濾光片-16-(1)已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游標(biāo)尺-17-答案:(1)0.25

4.8×10-7

(2)D-17-答案:(1)0.254.8×10-7(2)D-18-3.(2018·福建思明期中)如圖甲,在利用雙縫干涉測定光波波長時,首先調(diào)節(jié)光具座上的白熾燈、濾光片、單縫、雙縫和遮光筒,使它們的中心

,并使單縫和雙縫豎直并且互相平行。已知單縫與雙縫間的距離L1,雙縫與屏的距離L2,雙縫間距d。用測量頭來測量亮紋中心的距離。測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板左右移動,讓分劃板的中心刻線對準(zhǔn)亮紋的中心如圖乙所示,記下此時手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條亮紋的中心,記下此時手輪上的讀數(shù)。問:

-18-3.(2018·福建思明期中)如圖甲,在利用雙縫干涉-19--19--20-(1)下列說法正確的是

;

A.將屏移近雙縫,干涉條紋間距變窄B.將濾光片由藍色的換成紅色的,干涉條紋間距變寬C.將單縫向雙縫移動一小段距離后,干涉條紋間距變寬D.換一個兩縫之間距離較大的兩縫,干涉條紋間距變窄E.去掉濾光片后,干涉現(xiàn)象消失(2)分劃板的中心刻線分別對準(zhǔn)第1條和第7條亮紋的中心時,手輪上的讀數(shù)如圖丙所示,則對準(zhǔn)第1條時讀數(shù):X1=

mm,對準(zhǔn)第7條時讀數(shù):X2=

mm;

(3)寫出計算波長λ的表達式

。

-20-(1)下列說法正確的是;

-21--21--22--22-實驗19用雙縫干涉測光的波長實驗19用雙縫干涉測光的波長-24-一、實驗?zāi)康臏y定單色光的波長。二、實驗原理相鄰兩條明(暗)條紋間的距離Δx與入射光波長λ,雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l的關(guān)系式為Δx=λ,只要測出Δx、d、l即可測出波長λ。三、實驗器材光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺。-2-一、實驗?zāi)康?25-四、實驗步驟1.安裝儀器。(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打開開關(guān),使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏。(3)安裝單縫和雙縫,中心位于遮光筒的軸線上,使雙縫和單縫的縫平行。-3-四、實驗步驟-26-2.觀察與記錄。(1)調(diào)單縫與雙縫間距為5~10cm時,觀察白光的干涉條紋。(2)在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。(3)調(diào)節(jié)測量頭,使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心,記下手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板向一側(cè)移動,當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對齊時,記下手輪上的刻度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離Δx=。(4)換用不同的濾光片,測量其他色光的波長。五、數(shù)據(jù)處理-4-2.觀察與記錄。-27-六、注意事項1.調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時,要注意調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。2.放置單縫和雙縫時,縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。3.調(diào)節(jié)測量頭時,應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊,記清此時手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊,記下此時手輪上的讀數(shù),兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間的距離。4.不要直接測Δx,要測幾個條紋的間距,計算得Δx,這樣可以減小誤差。5.白光的干涉觀察到的是彩色條紋,其中白色在中央,紅色在最外邊。-5-六、注意事項-28-典例(2018·福建新羅月考)(1)如圖所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②

、③

、④

、⑤遮光筒、⑥光屏,對于某種單色光,為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離,可采取

或

的方法。

-6-典例(2018·福建新羅月考)(1)如圖所示,在“用雙-29-(2)如果將燈泡換成激光光源,該實驗照樣可以完成,這時可以去掉的部件是

(填數(shù)字代號)。

(3)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋,讀下手輪的讀數(shù)如圖甲所示為

mm,繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮條紋,讀下手輪的讀數(shù)如圖乙所示為

mm,則相鄰兩亮條紋的間距是

mm。

(4)如果已知量得雙縫的間距是0.30mm、雙縫和光屏之間的距離是900mm,則待測光的波長是

m。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

-7-(2)如果將燈泡換成激光光源,該實驗照樣可以完成,這時-30-答案:(1)濾光片

單縫

雙縫

增大雙縫到光屏的距離

減小雙縫間距離

(2)②

(3)0.045

14.545

1.61

(4)5.37×10-7解析:(1)首先需要獲取單色光,所以在光源后面需要有濾光片,然后要獲取線光源,后面需要有單縫,要進行雙縫干涉實驗,所以在單縫后面是雙縫②濾光片

③單縫

④雙縫(2)將燈泡換成激光光源,激光的單色性好,不需要濾光片。-8-答案:(1)濾光片單縫雙縫增大雙縫到光屏的距離-31--9--32-用雙縫干涉測光的波長問題的解決方法(1)明確雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ中各物理量的意義,其中Δx是相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距,d是雙縫之間的距離,l是雙縫到屏的距離,λ為光的波長。(2)熟記求解相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離的公式中各物理量的意義。a1是使分劃板的中心刻線對齊某條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù),將該條紋記為第1條亮紋,a2是轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線移動至另一條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù),并將該條紋記為第n條亮紋。思維點撥光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光,單色光通過單縫后,經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。通過測量d、L、Δx由公式

就可計算出光的波長。-10-用雙縫干涉測光的波長問題的解決方法思維點撥光源發(fā)出的-33-(4)將各物理量統(tǒng)一為國際單位代入求解。-11-(4)將各物理量統(tǒng)一為國際單位代入求解。-34-1.(2018·江西撫州期末)用某種單色光做雙縫干涉實驗時,已知雙縫間距離的大小恰好是下圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)(如圖1所示)d=

mm,雙縫到毛玻璃屏間的距離L=75cm,實驗時先移動測量頭上的手輪,把分化線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條明條紋(記為第1條明條紋),并記下螺旋測微器的讀數(shù)X1=

mm。(如圖2所示),然后轉(zhuǎn)動手輪,把分劃線向右邊移動,直到對準(zhǔn)第7條明條紋并記下螺旋測微器的讀數(shù)X2=

mm。(如圖3所示),由以上測量數(shù)據(jù)求得該單色光的波長為

nm。

-12-1.(2018·江西撫州期末)用某種單色光做雙縫干涉-35--13--36-答案:0.25

0.299

14.700

800解析:游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為0

mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.05×5=0.25

mm,所以最終讀數(shù)為0.25

mm。螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0.0

mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×29.9=0.299

mm,所以最終讀數(shù)為0.299

mm。螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為14.5

mm,可動刻度讀數(shù)為0.01×20.0=0.200

mm,所以最終讀數(shù)為14.700

mm。-14-答案:0.250.29914.700800-37-2.(2018·北京海淀模擬)如圖甲所示,在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中,將實驗儀器按要求安裝在光具座上,并選用縫間距d=0.20mm的雙縫屏。然后,接通電源使光源正常工作。已知像屏與雙縫屏間的距離L=700mm。-15-2.(2018·北京海淀模擬)如圖甲所示,在“用雙縫-38-(1)已知測量頭上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游標(biāo)尺)上有20分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,使分劃板中心刻度線與某條紋A中心對齊,如圖乙所示,此時測量頭上主尺和游標(biāo)尺的示數(shù)如圖丙所示,則此示數(shù)為

mm;接著再轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻度線與某條紋B中心對齊,測得A條紋到B條紋間的距離為8.40mm。利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計算可得經(jīng)濾光片射向雙縫的色光的波長λ=

m(保留2位有效數(shù)字)。

(2)另一同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后,觀察到光的干涉現(xiàn)象很明顯。若他對實驗裝置進行改動后,在像屏上仍能觀察到清晰的條紋,且條紋數(shù)目有所增加。以下改動可能會