2025年高考物理一輪總復習課件 第14章 實驗18 用雙縫干涉實驗測量光的波長

第十四章光實驗十八用雙縫干涉實驗測量光的波長實驗知識·自主回顧核心考點·重點突破提能訓練練案[72]實驗知識·自主回顧一、實驗目的1．了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件。2．觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣。3．測量單色光的波長。二、實驗原理三、實驗器材雙縫干涉儀、光具座、光源、學生電源、導線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺。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，使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(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。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。五、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。特別提醒：(1)實驗中濾光片的作用是獲得單色光，要測量某種單色光的波長，實驗中必須使用濾光片。(2)單縫相當于一個單色光光源，雙縫相當于兩個步調(diào)完全一致的單色相干光源。核心考點·重點突破1教材原型實驗(基礎考點·自主探究)【跟蹤訓練】(實驗原理、誤差分析和數(shù)據(jù)處理)物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。物理小組用如圖甲所示的實驗裝置測光的波長。(1)實驗儀器。如圖乙所示，將測量頭的分劃板中心刻線與A亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)x1＝2.331mm，然后同方向轉動測量頭，使分劃板中心刻線與B亮紋中心對齊，記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)x6＝________________________________mm；15.376(15.375～15.379范圍內(nèi)均可)(2)實驗原理。已知雙縫間距d＝0.3mm，雙縫到屏的距離l＝1.2

m，由計算式λ＝__________，可得所測光的波長為_____________m(計算式用題中出現(xiàn)的字母表示，波長保留兩位有效數(shù)字)；(3)誤差分析。在其他操作都正確的前提下，下列操作中一定會使測量結果偏小的是______。A．數(shù)到第7條明條紋時誤記為第6條B．測量相鄰兩條亮條紋的間距作為ΔxC．測量單縫到屏的距離作為lD．測間距時使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊6.5×10－7C(3)數(shù)到第7條明條紋時誤記為第6條，由λ表達式可知測量值偏大，故A不符合題意；測量相鄰兩條亮條紋的間距作為Δx，雖然沒有通過累積法而減小誤差，但測量結果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合題意；測量單縫到屏的距離作為l，即l比真實值偏大，根據(jù)λ表達式可知測量值偏小，故C符合題意；測間距時使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊，由于明暗條紋寬度相同，所以該操作對實驗結果無影響，故D不符合題意。(實驗器材和實驗操作)小沈同學進行“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗，(1)其中部分器材如下：A．白熾燈 B．凸透鏡C．單縫片 D．濾光片E．測量頭 F．雙縫片將以上器材安裝在光具座遮光筒上時，自光源起合理的順序是(填字母)：A、B、______、______、F、E。DC(2)某次觀察時，透過測量頭觀察到了綠光的干涉條紋，但條紋的亮度很低，為了便于測量，下列方法能夠使條紋亮度增加的是________。A．增加光源的功率B．將毛玻璃換成透明玻璃C．換一個面積更大的凸透鏡D．調(diào)節(jié)測量頭的位置AC(3)下列圖示中條紋間距表示正確的是______。CA．單縫與雙縫的縫距一定較大B．光強度較小C．光源離雙縫的距離較大D．雙縫離光傳感器的距離可能較小(4)如圖所示是小沈同學參考課本上“用光傳感器做雙縫干涉的實驗”進行實驗時的場景，圖甲、乙分別對應的是第一、二次實驗得到的干涉圖線。比較甲、乙兩圖線可判斷，第一次實驗中的______。D[解析]

(1)根據(jù)“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中儀器的位置可知，從左向右依次為：白熾燈、凸透鏡、濾光片、單縫片、雙縫片、測量頭。將以上器材安裝在光具座遮光筒上時，自光源起合理的順序是：A、B、D、C、F、E。(2)為了便于測量，要使條紋亮度增加，即使得單位時間內(nèi)的光子數(shù)目增多；增加光源的功率，可使單位時間內(nèi)的光子數(shù)目增多，故A正確；將毛玻璃換成透明玻璃，不會看到亮條紋，故B錯誤；將凸透鏡換成一個面積更大的凸透鏡，則光的強度增強，會使條紋亮度增加，故C正確；調(diào)節(jié)測量頭的位置，條紋亮度不變，故D錯誤。(3)干涉條紋的寬度是指一個明條紋與一個暗條紋的寬度的和，為兩個相鄰的明條紋(或暗條紋)的中心之間的距離，故題圖C是正確的，題圖A、B、D錯誤。2創(chuàng)新實驗提升(能力考點·深度研析)?考向?qū)嶒炘淼膭?chuàng)新

洛埃德在1834年提出了一種更簡單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋，單縫S通過平面鏡成的像是S′。(2)實驗中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15mm，單縫到光屏的距離D＝1.2m，觀測到第3條亮條紋中心到第12條亮條紋中心的間距為22.78mm，則該單色光的波長λ＝________m。(結果保留1位有效數(shù)字)(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離____。A．將平面鏡稍向上移動一些B．將平