2021高考物理一轮复习第十四章振动和波实验十五用双缝干涉测量光的波长课件鲁科版

1、实验十五用双缝干涉测量光的波长实验十五用双缝干涉测量光的波长实验解读实验解读核心突破核心突破注意事项注意事项1.保证灯丝、单缝、双缝、测微目镜与遮光筒共轴保证灯丝、单缝、双缝、测微目镜与遮光筒共轴.2.保持单缝和双缝平行保持单缝和双缝平行.误差分析误差分析1.测条纹间距测条纹间距y时带来误差时带来误差.2.测量双缝到光屏间距离测量双缝到光屏间距离l时产生误差时产生误差.分类研析分类研析拓展提升拓展提升类型一类型一 常规实验常规实验例例1 (1)在双缝干涉实验中在双缝干涉实验中,保持双缝间的距离和双缝到屏的距离都不变保持双缝间的距离和双缝到屏的距离都不变,用不用不同的色光实验时同的色光实验时,下

2、列叙述正确的是下列叙述正确的是. a.紫光的干涉条纹间距最大紫光的干涉条纹间距最大b.红光的干涉条纹间距最大红光的干涉条纹间距最大c.红光和紫光的干涉条纹间距一样大红光和紫光的干涉条纹间距一样大d.用白光照射会出现白色干涉条纹用白光照射会出现白色干涉条纹 (2)在在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长”实验中实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上光具座上如图如图(甲甲),并选用缝间距并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏的双缝屏.从仪器注明的规格可知从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间的距离像屏与双缝屏间的距离l=700 mm.然后然后,接通电源使光源

3、正常工作接通电源使光源正常工作.已知测量头主尺的最小刻度是毫米已知测量头主尺的最小刻度是毫米,游标尺上有游标尺上有50分度分度.某同学调整手轮后某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去从测量头的目镜看去,第一次映入眼帘的干涉条纹如图第一次映入眼帘的干涉条纹如图(乙乙)(a)所示所示,图中数字图中数字是该同学给各暗纹的编号是该同学给各暗纹的编号,此时图此时图(乙乙)(b)中游标尺上的读数中游标尺上的读数a1= mm;接着再转动手轮接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图映入眼帘的干涉条纹如图(丙丙)(a)所示所示,此时图此时图(丙丙)(b)中游标中游标尺上的读数尺上的读数a2= mm. 利用上述测量结

4、果利用上述测量结果,经计算可得两相邻亮纹经计算可得两相邻亮纹(或暗纹或暗纹)间的距离间的距离y= mm;这种色光的波长这种色光的波长= nm. 答案答案:(1)b(2)1.1615.022.31660 例例2 在实验室进行在实验室进行“用双缝干涉测量光的波长用双缝干涉测量光的波长”实验中实验中,光具座上放置的光光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、学元件依次为光源、透镜、m,n,p,遮光筒、毛玻璃、放大镜遮光筒、毛玻璃、放大镜(目镜目镜).如图如图(甲甲)所示所示:(1)m,n,p三个光学元件依次为三个光学元件依次为. a.滤光片、单缝片、双缝片滤光片、单缝片、双缝片b.双缝片、滤光片、单缝

5、片双缝片、滤光片、单缝片c.单缝片、双缝片、滤光片单缝片、双缝片、滤光片d.滤光片、双缝片、单缝片滤光片、双缝片、单缝片(2)对于某种单色光对于某种单色光,为减小相邻亮条纹为减小相邻亮条纹(或暗条纹或暗条纹)间的距离间的距离,可采取的方法有可采取的方法有. a.减小双缝间距离减小双缝间距离b.增大双缝间距离增大双缝间距离c.减小双缝到屏的距离减小双缝到屏的距离 d.增大双缝到屏的距离增大双缝到屏的距离(3)一同学在某次实验中一同学在某次实验中,第一次分划板中心刻线对齐第第一次分划板中心刻线对齐第n条亮条纹中心时条亮条纹中心时,螺螺旋测微器的示数如图旋测微器的示数如图(乙乙)所示所示,第二次分划

6、板中心刻线对齐第第二次分划板中心刻线对齐第(n+10)条亮条纹条亮条纹的中心时的中心时,螺旋测微器的示数如图螺旋测微器的示数如图(丙丙)所示所示.已知双缝间距已知双缝间距d=0.5 mm,双缝到屏双缝到屏的距离的距离l=1.0 m.则图则图(丙丙)中螺旋测微器的示数为中螺旋测微器的示数为 mm,所测单色光的所测单色光的波长为波长为 m(保留三位有效数字保留三位有效数字). 解析解析:(1)为了获取单色的线光源为了获取单色的线光源,光源后面应放置滤光片、单缝片光源后面应放置滤光片、单缝片,单缝片形成单缝片形成的相干线性光源经过双缝片产生干涉现象的相干线性光源经过双缝片产生干涉现象,因此因此,m,

7、n,p三个光学元件依次为三个光学元件依次为滤光片、单缝片、双缝片滤光片、单缝片、双缝片.选项选项a正确正确.答案答案:(1)a(2)bc(3)13.4505.7310-7题组训练题组训练1.(多选多选)利用如图装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时利用如图装置研究双缝干涉现象并测量光的波长时,有下面几种说法有下面几种说法其中正确的是其中正确的是( )a.实验装置中的元件分别为滤光片、单缝、双缝实验装置中的元件分别为滤光片、单缝、双缝b.将滤光片由紫色的换成红色的将滤光片由紫色的换成红色的,干涉条纹间距变宽干涉条纹间距变宽c.将单缝向双缝移动一小段距离后将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变

8、宽干涉条纹间距变宽d.测量过程中测量过程中,把把5个条纹间距数成个条纹间距数成6个个,导致波长测量值偏小导致波长测量值偏小abd (2)测量某亮纹位置时测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图手轮上的示数如图(乙乙),其示数为其示数为mm. 答案答案:(1)a(2)1.9703.用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长,实验装置如图实验装置如图(甲甲)所示所示,已知单缝与双缝的距离已知单缝与双缝的距离l1=60 mm,双缝与屏的距离双缝与屏的距离l2=700 mm,单缝宽单缝宽d1=0.10 mm,双缝间距双缝间距d2=0.25 mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心之间的距离用测量头来测量光屏上

9、干涉亮条纹中心之间的距离.测量头由分划板、测量头由分划板、目镜、手轮等构成目镜、手轮等构成,转动手轮转动手轮,使分划板左右移动使分划板左右移动,让分划板的中心刻线对准屏让分划板的中心刻线对准屏上亮纹的中心上亮纹的中心,如图如图(乙乙)所示所示,记下此时手轮上的读数记下此时手轮上的读数,转动手轮转动手轮,使分划板中心使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度记下此时手轮上的刻度.(1)分划板的中心刻线分别对准第分划板的中心刻线分别对准第1条和第条和第4条亮纹的中心时条亮纹的中心时,手轮上的读数如手轮上的读数如图图(丙丙)所示所示,则对准第则对准第1条时读数

10、条时读数a1= mm,对准第对准第4条时读数条时读数a2= mm,相邻两条亮纹间的距离相邻两条亮纹间的距离y= mm. (2)计算波长的公式计算波长的公式=,求得的波长值是求得的波长值是 nm(保留三保留三位有效数字位有效数字). 类型二类型二 创新实验创新实验例例3 用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时,以下推断正确的是以下推断正确的是( )a.单缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时单缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总是相双缝就成了两个振动情况总是相同的光源同的光源b.若入射光是白光若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉

11、条纹则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹c.像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时倍时,该点处一定是亮条纹该点处一定是亮条纹d.双缝干涉中亮条纹之间的距离相等双缝干涉中亮条纹之间的距离相等,暗条纹之间的距离不相等暗条纹之间的距离不相等a解析解析:单缝屏的作用是形成线光源单缝屏的作用是形成线光源,使得入射光到达双缝屏时使得入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个双缝就成了两个振动情况总是相同的光源振动情况总是相同的光源,所以所以a正确正确.白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相白光的干涉条纹是彩色的不是黑白相间的间的,b错误错误.屏上某点到双缝的距离差为波长的屏

12、上某点到双缝的距离差为波长的1.5倍时倍时,该处应是暗纹该处应是暗纹,c错误错误.相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距相邻亮纹间距等于相邻暗纹间距.产生的亮条纹间距和暗条纹间距都相等产生的亮条纹间距和暗条纹间距都相等,d错误错误.例例4 (1)细丝和单缝有相似的衍射图样细丝和单缝有相似的衍射图样.在相同条件下在相同条件下,小明用激光束分别垂直小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝照射两种不同直径的细丝和细丝和细丝,在光屏上形成的衍射图样如图在光屏上形成的衍射图样如图1中中a和和b所示所示.已知细丝已知细丝的直径为的直径为0.605 mm,现用螺旋测微器测量细丝现用螺旋测微器测量细丝的直径的直径,如

13、图如图2所示所示,细丝细丝的直径为的直径为 mm.图图1中的中的(选填选填“a”或或“b”)是细丝是细丝的衍的衍射图样射图样. (2)小明在做小明在做“用双缝干涉测量光的波长用双缝干涉测量光的波长”实验时实验时,尝试用单缝和平面镜做类尝试用单缝和平面镜做类似实验似实验.单缝和平面镜的放置如图单缝和平面镜的放置如图3所示所示,白炽灯发出的光经过滤光片成为波长白炽灯发出的光经过滤光片成为波长为为的单色光照射单缝的单色光照射单缝,能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹.小明测得单缝小明测得单缝与镜面延长线的距离为与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为与光屏的距离为d,则

14、条纹间距则条纹间距y=.随后小随后小明撤去平面镜明撤去平面镜,在单缝下方在单缝下方a处放置同样的另一单缝处放置同样的另一单缝,形成双缝结构形成双缝结构,则在光屏则在光屏上上(选填选填“能能”或或“不能不能”)观察到干涉条纹观察到干涉条纹. 题组训练题组训练1.在双缝干涉实验中在双缝干涉实验中,以白色光为光源以白色光为光源,在屏上观察到了彩色干涉条纹在屏上观察到了彩色干涉条纹,若在双若在双缝中的一缝前放一红色滤光片缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片另一缝前放一绿色滤光片(只只能透过绿光能透过绿光),这时这时( )a.只有红色和绿色的双缝干涉条纹只有红色

15、和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失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都不存在红色和绿色的双缝干涉条纹都不存在,其他颜色的双缝干涉条纹依然存在其他颜色的双缝干涉条纹依然存在c.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮但屏上仍有光亮d.屏上无任何光亮屏上无任何光亮c解析解析:两列光波发生干涉的条件之一是频率相同两列光波发生干涉的条件之一是频率相同,利用双缝将一束光分成能够利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光发生干涉的两束光,可在光屏上形成干涉条纹可在光屏上形成干涉条纹,当分别用绿色滤光片和红色滤当分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不同红光和绿光频率不同,不能发生干涉不能发生干涉,因此屏上不会存在双因此屏上不会存在双缝干涉条纹缝干涉条纹,选项选项c正确正确.2.(多选多选)某同学在做双缝干涉实验时某同学在做双缝干涉实验时,按装置图安装好实验装置按装置图安装好实验装置,在光屏上却观在光屏上却观察不到干涉图样察不到干涉图样,这可能是由于这可能是由于( )a.光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致,相差较大相差较大b.没有安装滤光片没有安装滤光片c.单缝与双缝不平行单缝与双缝不平行