人教版34 第十三章 34 光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长课件（25张）.pptx

第3课时光的干涉实验 用双缝干涉测量光的波长 研究选考 把握考情 知识点一杨氏干涉实验 基础梳理 1 1801年 英国物理学家 成功地观察到了光的干涉现象 2 双缝干涉的装置示意图 图1 托马斯 杨 实验装置如图1所示 有光源 单缝 双缝和光屏 1 单缝的作用 获得一个 使光源有唯一的频率和振动情况 也可用激光直接照射双缝 2 双缝的作用 一束光被分成两束 相同和 完全一致的相干光 3 让一束单色光投射到一个有两条狭缝s1和s2的挡板上 狭缝s1和s2相距很近 狭缝就成了两个波源 它们的频率 相位和振动方向总是 的 这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加 发生干涉现象 挡板后面的屏上得到 的条纹 这种现象证明光是一种 线光源 频率 振动情况 相同 明暗相间 波 1 产生干涉的条件 两列光的频率相同 相位相同 振动方向相同 本实验中是靠 一分为二 的方法获得两个相干光源的 2 干涉图样 1 若用单色光作光源 则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹 2 若用白光作光源 则干涉条纹是彩色条纹 且中间条纹是亮的 3 实验结论 证明光是一种波 要点精讲 例1 在双缝干涉实验中 以白光为光源 在屏幕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 已知红光与绿光频率 波长均不相等 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 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其他颜色的干涉条纹依然存在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分别用绿色滤光片和红色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 但仍有光亮 答案c 知识点二出现明暗条纹的条件 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 时 即恰好等于波长的 时 两列光在这点相互加强 这里出现 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 时 两列光在这点 这里出现暗条纹 基础梳理 偶数倍 整数倍 亮条纹 奇数倍 相互削弱 要点精讲 1 屏上某处出现亮 暗条纹的条件实验装置如图2所示 双缝s1 s2之间的距离为d 双缝到屏的距离为l 屏上的一点p到双缝的距离分别为r1和r2 路程差 r r2 r1 图2 例2 如图3所示为双缝干涉实验装置 当使用波长为6 10 7m的橙色光做实验时 光屏上的p点及其上方的p1点形成两条相邻的明纹 若使用波长为4 10 7m的紫光重复上述实验 在p点和p1点形成的明 暗纹情况是 图3a p和p1都是明纹b p是明纹 p1是暗纹c p是暗纹 p1是明纹d p和p1都是暗纹 解析根据形成明 暗条纹的条件可知 无论换用哪种波长的色光 波程差 r ps1 ps2 0 故p点总是明纹 橙色光在p1点形成第一级明纹 有 r p1s2 p1s1 n 1 6 10 7m 6 10 7m 这对紫光来说 p1s2 p1s1 1 5 紫 故p1为暗纹 答案b 知识点三实验 用双缝干涉测量光的波长 要点精讲 操作指要1 双缝干涉仪是比较精密的实验仪器 不要随便拆分遮光筒 测量头等元件 2 滤光片 单缝 双缝 目镜等会粘附灰尘 只能用擦镜纸轻轻擦拭 不要用其他物品擦拭或口吹气除尘 3 注意调节光源 滤光片 单缝 双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上 并使单缝 双缝平行且竖直 4 光源使用线状长丝灯泡 调节时使之与单缝平行且靠近 测量头原理1 测量头由分划板 目镜 手轮构成 转动手轮 分划板会左右移动 测量时 应使分划板中心与条纹中心对齐 记下此时手轮上的读数 然后转动测量头 使分划板中心与另一条纹中心对齐 再次记下手轮上读数 两次读数之差表示这两个条纹间距离 如图4甲 乙所示 图4 例3 在 用双缝干涉测量光的波长 的实验中 装置如图5所示 双缝间的距离d 3mm 图5 1 若测量红光的波长 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 70m 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 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 m 图6 答案见解析 1 关于杨氏双缝干涉实验 下列说法正确的是 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错误 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正确 变小 x变小 c错误 红光和紫光频率不同 不能产生干涉条纹 d错误 答案b 2 在双缝干涉实验中 双缝到光屏上p点的距离之差为0 6 m 若分别用频率为f1 5 0 1014hz和f2 7 5 1014hz的单色光垂直照射双缝 则p点现出明 暗条纹的情况是 a 用单色光f1和f2分别照射时 均出现明条纹b 用单色光f1和f2分别照射时 均出现暗条纹c 用单色光f1照射时出现明条纹 单色光f2照射时出现暗条纹d 用单色光f1照射时出现暗条纹 单色光f2照射时出现明条纹 答案c 3 矿井中的瓦斯对人危害极大 某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率 于是他根据双缝干涉的原理设计了一个监测仪 在双缝前面放置两个完全相同的透明容器a b 其中a与干净空气相通 b与矿井中的气体相通 观察屏上的干涉条纹 如果屏的正中央变为暗纹 说明b中气体 a 一定含瓦斯b 一定不含瓦斯c 不一定含瓦斯d 无法判定解析如果屏的正中央变为暗纹 说明从双缝到屏的路程差发生了变化 所以b中气体一定含瓦斯 答案a 图7 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 图8 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 本实验的实验步骤有 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 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 用米尺测量双缝到屏的距离 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 时还应注意 和 3 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 大于 解析