2019_20学年高中物理第十三章光4实验：用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用游标型测量头）课件新人教版.pptx

,第十三章 光,4 实验：用双缝干涉测量光的波长 (同时练习使用游标型测量头),NEIRONGSUOYIN,内容索引,技能储备 明确原理 提炼方法,题型演练 学以致用 实训演练,达标检测 检测评价 达标过关,课时对点练 注重双击 强化落实,技能储备,一、双缝干涉条纹间距问题,1.实验原理 由公式x 可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；只要测出双缝到屏的距离l及相邻两亮(或暗)条纹的中心间距x，即可由公式 x计算出入射光的波长，而测量x是本实验的关键. 2.实验装置(如图1所示),二、用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用游标型测量头),图1,3.测量头的构造及使用 如图2所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐某条亮(或暗)条纹的中心，记下此时游标卡尺上的读数a1，转动手轮，使分划板中心刻线移至另一条亮(或暗)条纹中央，记下此时游标卡尺的读数a2；并记下两次测量的亮(或暗)条纹数n， 则相邻两条亮(或暗)条纹间距x .,图2,4.实验步骤及数据处理 (1)按如图1所示安装仪器. (2)将光源中心、单缝中心、双缝中心都调节在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(或绿)色滤光片，让过滤后的条形光斑恰好落在双缝上，通过调节遮光筒上测量头的目镜，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)再次加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻线对齐某一亮(或暗)条纹的中心，记下此时游标卡尺的读数，然后继续转动手轮使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一亮(或暗)条纹中心，再次记下此时游标卡尺读数和移过分划板中心刻线的条纹数n.,(5)将两次游标卡尺的读数相减，求出n个亮(或暗)条纹间的距离a，利用公式x 算出条纹间距，然后利用公式 x，求出此单色光的波长(d、l仪 器中都已给出). (6)换用不同颜色的滤光片，重复步骤(3)、(4)，并求出相应的波长. 5.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时用毫米刻度尺多次测量取平均值. (3)测条纹间距x时，用测量头测出n条亮(或暗)条纹间的距离a，求出相邻两条亮(暗)条纹间的距离x . (4)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近.,题型演练,例1 (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,一、双缝干涉条纹间距问题,解析 根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距x 可知，要使x增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、C、D正确，B错误.,例2 在杨氏干涉实验中，若单色光的波长5.89107 m，双缝间的距离d1 mm，双缝到屏的距离l2 m，则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为_.,1.178102 m,x1.178103 m， 则第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为 x10x1.178102 m.,二、实验原理与操作,例3 (2018牌头中学上学期期中)下列关于“用双缝干涉测量光的波长”实验的操作，正确的是 A.光具座上从光源开始依次摆放凸透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量 头和目镜 B.将单缝向双缝靠近，相邻两亮条纹中心的距离减小 C.将滤光片从红色换成绿色，观察到的条纹间距增大 D.单缝与双缝的平行度可以通过拨杆来调节,解析 为了获取单色的线光源，光源后面是滤光片、单缝，然后通过双缝在光屏上产生干涉图样，则后面是双缝、遮光筒、测量头和目镜，故A错误； 单缝与双缝间的距离不影响条纹的间距，所以相邻两亮条纹中心的距离不变，故B错误； 若将红色滤光片换成绿色滤光片，根据双缝干涉条纹间距公式：x ，因波长变短，观察到的条纹间距会变小，故C错误； 单缝与双缝的平行度可以通过拨杆来调节，故D正确.,针对训练 (2018嘉兴一中高二上学期期末)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中， (1)下列操作正确的是_. A.先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头 B.接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压 C.观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整 D.测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻线与该亮纹边缘重合,AC,(2)下列图中条纹间距表示正确是_.,C,三、实验数据处理,例4 (2016浙江4月选考)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20 mm的双缝，双缝与屏的距离为600 mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图3甲所示的干涉条纹.换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的_(填字母)，此时测量头的读数为25.70 mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是_ mm，紫光的波长等于_ nm.,图3,D,19.40,420,学科素养 本题考查了用双缝干涉测量光的波长实验，回顾了游标卡尺的使用方法，这体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.在实验过程中，学生之间需要合作、交流、处理数据，体现了“实验探究”的学科素养.,达标检测,1.(双缝干涉条纹间距问题)(2018浙江4月选考)小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验.单缝和平面镜的放置如图4所示，白炽灯发出的光经滤光片成为波长为的单色光，照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹.小明测得单缝与镜面延长线的距离为h、与光屏 的距离为D，则条纹间距x_.随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处 放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上_(填“能”或“不能”)观察到干涉条纹.,图4,不能,1,2,3,4,2.(实验原理与操作)(2018嘉兴3月选考科目测试)(1)“用双缝干涉测量光的波长”实验中，在图5甲、乙、丙三处所放置的器材依次是_. A.单缝、双缝、滤光片 B.滤光片、双缝、单缝 C.滤光片、单缝、双缝,图5,1,2,3,4,(2)如果去掉滤光片，在目镜位置_(选填“能”或“不能”)观察到干涉条纹.,C,能,3.(实验原理与操作)(多选)(2018温州十五校联合体高二第二学期期末)利用图6所示装置研究双缝干涉现象，下列说法正确的是 A.把双缝的间距规格从“0.2 mm”换成“0.25 mm”，干涉条纹间距变宽 B.将滤光片由红色换成蓝色，干涉条纹间距变宽 C.光源后的凸透镜主要起到会聚光线的作用 D.减小光源到单缝的距离，干涉条纹间距不变,图6,1,2,3,4,解析 根据x 可知，把双缝的间距规格从“0.2 mm”换成“0.25 mm”，干涉条纹间距变窄，选项A错误； 蓝光的波长小于红光，将滤光片由红色换成蓝色，干涉条纹间距变窄，选项B错误； 减小光源到单缝的距离，干涉条纹间距不变，选项D正确； 光源后的凸透镜主要起到会聚光线的作用，选项C正确.,1,2,3,4,4.(实验数据处理)(2018台州路桥中学高二上学期月考)如图7所示，某同学在利用双缝干涉测量单色光波长时，第一次分划板中心刻线对齐A条纹中心时(图a)，游标卡尺的示数如图b所示，第二次分划板中心刻线对齐B条纹中心时(图c)，游标卡尺的示数如图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b中游标卡尺的示数为_mm，图d中游标卡尺的示数为_mm，由此可得相邻两亮条纹的间距x_mm，所测单色光的波长为_m.,1,2,3,4,6.5107,11.5,16.7,1.3,图7,解析 游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数.10分度游标卡尺精确度为0.1 mm，题图b中游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，故读数为11 mm0.1 mm 511.5 mm； 图d中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为16 mm0.1 mm716.7 mm；,1,2,3,4,课时对点练,1.(2018湖州高二下学期期末)某同学想观察白光的干涉图样，如图1所示已经将光源置于光具座左侧.为了完成实验，需要进行下列操作：,图1,在双缝前安装单缝，在遮光筒右侧安装测量头 调节拨杆使单、双缝平行，直至目镜中观察到干涉图样 在光源的右侧依次将透镜、遮光筒安装在水平光具座上，并使三者中心线共轴 在遮光筒左侧安装双缝，调节光源位置和高低，通过遮光筒右侧观察，直至视野内出现一条中心有亮点的亮线(保证光沿遮光筒轴线传播) 上述操作进行正确的排序是_.,1,2,3,4,5,6,7,8,2.(2017台州中学高三第一学期第一次统练)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，经调节后在目镜中观察到如图2甲所示的单色光干涉条纹，仅改变一个实验条件后，观察到如图乙所示的条纹，则改变的实验条件可能是_. A.减小光源到单缝的距离 B.增大双缝之间的距离 C.增大双缝到光屏之间的距离 D.将红色滤光片改为绿色滤光片,1,2,3,4,5,6,7,8,图2,BD,3.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实验装置如图3)，下列说法错误的是_. 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.测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中 心对齐 C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条 亮条纹间距x D.将滤光片放在单缝与双缝之间不改变实验结果,A,1,2,3,4,5,6,7,8,图3,解析 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误； 测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确； n条亮条纹之间有n1个间距，相邻两条亮条纹的间距x ，故C正确；根据实验原理知D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,4.(2018金华十校高二上学期期末联考)如图4甲所示用双缝干涉测量光的波长，其中A、B、C、D分别表示滤光片、单缝、双缝、光屏.图乙a是实验时用红色滤光片和间距d0.36 mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙b是实验时用红色滤光片和间距d0.18 mm的双缝在光屏上得到的图样；图乙c是实验时用蓝色滤光片和间距d0.36 mm的双缝在光屏上得到的图样，则：,(1)比较图乙a和图乙b，对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距_.(填“增大”或“减小”),图4,增大,解析 比较图乙a和图乙b，对相同色光，双缝间距减小，相邻条纹间距增大；,1,2,3,4,5,6,7,8,(2)比较图乙a和图乙c，对相同双缝，光的波长变短，相邻条纹间距_. (填“增大”或“减小”),解析 比较图乙a和图乙c，对相同双缝，蓝光波长小于红光波长，即光的波长变短，相邻条纹间距减小.,减小,1,2,3,4,5,6,7,8,5.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，取双缝间距d0.5 mm，双缝光屏间距离L0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图5甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图，则图中A位置的游标卡尺读数为_ mm，单色光的波长约为_ m(结果保留两位有效数字). 若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示.通过装置中的“拨杆”的拨动_(填“能”或“不能”)把干涉条纹调成与分划板中心刻线在同一方向上.,图5,11.1,6.4107,不能,1,2,3,4,5,6,7,8,6.(2018金华十校高二第二学期期末)如图6甲是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图.,图6,(1)已知单缝与双缝间的距离L1200 mm，双缝与屏的距离L2800 mm，双缝间距d0.25 mm，用测量头来测量亮条纹中心的距离，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,中心刻线对准第1条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数为2.191 mm，转动测量头，使分划板中心刻线对准第4条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数为7.870 mm，如图丙所示，则该光波的波长为_m.(保留两位有效数字),1,2,3,4,5,6,7,8,5.9107,(2)若在调节过程中观察到如图乙所示的干涉条纹，则出现这种现象的原因是_. A.单缝与双缝不平行 B.单缝与双缝的距离太近 C.设备安装时，没有调节光源的高度使光线把整个光屏都照亮,解析 分析可知，出现乙图原因为光路调节中，没有调节好光源的高度，导致光路不正.,1,2,3,4,5,6,7,8,C,7.(2018嘉兴高级中学高二第二学期期中)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7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7 (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.,E、D、B,解析 双缝干涉装置各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏，因此应填：E、D、B.,1,2,3,4,5,6,7,8,(2)如图所示，A、B、C、D代表双缝产生的四种干涉图样，回答下列问题：,1,2,3,4,5,6,7,8,如图A图样是红光通过双缝产生的，那么换用紫光得到的图样用_图样表示最合适. 如果将B图样的双缝距离变小，那么得到的图样用_图样表示最合适.,C,D,(3)将测量头的分划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，此时手轮上的示数为2.320 mm，然后同方向转动测量头，