高考物理总复习课件人教版高中物理选修三《实验用双缝干涉测光的波长》专题讲解ppt课件

第三单元 实验：用双缝干涉测光的波长,一、实验目的 1了解光波产生稳定干涉现象的条件 2观察双缝干涉图样 3测定单色光的波长,二、实验原理 1光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹,图1,三、实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源，导线、刻度尺,四、实验步骤 1观察双缝干涉图样 (1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如图2. 图2,(2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 (3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行，二者间距为几个厘米，这时，可观察到白光的干涉条纹 (4)在单缝和光源间放上过滤片，观察单色光的条纹,五、注意事项 1实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量 2分划板上的刻度线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量结果的误差 3双缝、测量头安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合，否则影响测量结果,六、误差分析 光波波长很小，x、l的测量对波长的影响很大，l用毫米刻度尺测量，x利用测量头上的游标卡尺测量；可测多条亮纹间距求x；采用多次测量求的平均值法减小误差,【例1】 利用图3中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法： 图3,A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换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E去掉滤光片后，干涉现象消失 其中正确的是_,答案：ABD,【例2】 (2009年北京卷)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甲)，并选用缝间距d0.20 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L700 mm.然后，接通电源使光源正常工作,图4,已知测量头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，从测量头的目镜看去，第一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x11.16 mm；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x2_mm； 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x_mm；这种色光的波长_nm.,答案：15.02 2.31 6.6102,【例3】 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中： (1)已知双缝到光屏之间的距离是600 mm，双缝之间的距离是0.20 mm，单缝到双缝之间的距离是100 mm，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心，这时手轮上的示数如图5甲所示，然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图5乙所示，这两次示数依次为_mm和,_mm，由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_nm.,图5,(2)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离 ( ) A增大单缝和双缝之间的距离 B增大双缝和光屏之间的距离 C将红色滤光片改为绿色滤光片 D增大双缝之间的距离,答案：(1)0.640 10.296 536 (2)B,1分别使红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻的条纹间的距离分别为x1和x2，则 ( ) Ax1x2 Bx1x2 C若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则x1增大 D若双缝间距d减小，而其他条件保持不变，则x1不变,答案：BC,2用单色光做双缝干涉实验，下述说法正确的是 ( ) A相邻干涉条纹之间的距离相等 B中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍 C屏与双缝之间距离减小，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,答案：A,3(2009年上海卷)右图6为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹间距变大可改用波长更_(填：长、短)的单色光；或者使双缝与光屏之间的距离_(填：增大，减小),图6,答案：长 增大,4在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时 ( ) A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹 C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D屏上无任何光亮,解析：两列光波发生干涉的条件之一是频率相等利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用绿滤光片和红滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选C. 答案：C,5双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变宽，可采取以下办法：(1)_；(2)_；(3)_为测量红光的波长，现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5 mm，已知双缝间的距离为0.5 mm，双缝到光屏的距离为1 m，则此红光波长为_,答案：(1)使用波长较长的单色光 (2)增加双缝到光屏间距离或选用较长的遮光筒 (3)减小双缝之间距离7.5107m,6用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d的大小恰好是下图7中游标卡尺的读数如图丁，双缝到毛玻璃屏间距离l的大小也由下图中毫米刻度尺读出，如图丙实验时先移动测量头如图甲上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条明条纹如图乙所示，并记下螺旋测微器的读数x1如图戊所示，然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器读数x7如图乙所示，由以上测量数据求得该单色光的波长为_,图7,答案：8.01107m,7某同学在做“用双缝干涉测光的波长”的实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图8(a)，游标卡尺的示数如图8(b)所示，第2次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时如图8(c)，游标卡尺的示数如图8(d)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8(b)中游标卡尺的示数为_mm，实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是_，所测光波的波长为_m(保留两位有效数字),图8,答案：11.4 减小x的测量误差 6.6107,8(2009年江苏模拟)利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d0.4 mm，双缝到光屏间的距离l0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图9所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则： 图9,(1)分划板在图中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