高考物理一轮复习-实验十六-用双缝干涉测量光的波长.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,实验十六：用双缝干涉测量光的波长,1.,实验原理,单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中,相邻两条亮,(,暗,),纹间距,x,与双缝间距,d,、双缝到屏的距离,l,、单,色光的波长,之间满足,_.,d,x,l,2.,实验步骤,(1),观察干涉条纹,将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图,S16-1,所示,.,图,S16-1,接好光源，打开开关，使灯丝正常发光,.,调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏,.,安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双,缝与单缝的缝,_,，二者间距约,5,10 cm,，这时，可观察,白光的干涉条纹,.,平行,滤光片,在单缝和光源间放上,_,，观察单色光的干涉条纹,.,(2),测定单色光的波长,安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹,.,使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上,的读数,a,1,，将该条纹记为第,1,条亮条纹；转动手轮，使分划板,中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数,a,2,，,将该条纹记为第,n,条亮条纹,.,用刻度尺测量双缝到光屏的距离,l,(,d,是已知的,).,改变双缝间的距离,d,，双缝到屏的距离,l,，重复测量,.,3.,数据处理,(1),条纹间距,x,_.,(3),计算多组数据，求,的平均值,.,4.,注意事项,中心轴线,(1),安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均,在遮光筒的,_,上，并使单缝、双缝平行且间距适当,.,(2),光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近,.,(3),调节的,基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是,灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不,清晰的一般原因是单缝与双缝不平行，故应正确调节,.,考点,1,实验原理与实验操作,【,典题,1,】,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，要把它们放在如图,S16-2,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,S16-2,(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,.,(2),本实验的步骤有：,取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮,光筒的轴线把屏照亮,.,按合理的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,.,用刻度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,),测量数条亮条纹间,的距离,.,在操作步骤时还应注意,_,和,_.,解析：,(1),滤光片,E,可以从白光中选出单色红光，单缝,D,是,获取线光源，双缝,B,是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏,A,上,.,所以排列顺序为：,C,、,E,、,D,、,B,、,A,.,(2),在操作步骤时应注意的事项有,：放置单缝、双缝时，,必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤,光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上,.,答案：,(1),E,D B,单缝、双缝间的距,(2),放置单缝、双缝时，必须使缝平行,离要适当,考点,2,实验数据的处理,【,典题,2,】,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,S16-3,甲所示，并选,用缝间距,d,0.2 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,l,700 mm.,然后，接通电源使光源正常工作,.,甲,乙,丙,图,S16-3,(1),已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有,50,个分,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),中游标卡尺上的读数,x,1,1.16 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),中游标卡尺上的读数,x,2,_mm.,(2),利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明条纹,(,或暗条,纹,),间 的 距 离,x,_mm,；这 种 色 光 的 波 长,_nm.,解析：,(1),由游标卡尺的读数规则可知：,x,2,(15.0,10.02),mm,15.02 mm.(2),图乙,(a),中暗条纹与图丙,(a),中暗条纹间的间,6.610,2,nm.,答案：,(1)15.02 (2)2.31,6.610,2,考点,3,实验误差的分析,【,典题,3,】,在“用双缝干涉测光的波长”实验中，实验装,置如图,S16-4,所示,.,图,S16-4,(1),某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观,察了实验现象后，总结出以下几点：,A.,灯丝与单缝和双缝必须平行放置,B.,干涉条纹与双缝垂直,C.,干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关,D.,干涉条纹的间距与光的波长有关,以上几点中，你认为正确的是,_.,(2),当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手,轮上的示数如图,S16-5,甲所示，该读数为,_mm.,甲,乙,图,S16-5,(3),如果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,.,则在这种情况下来测量干涉条纹的间距,x,时，测量值,_(,填“大于”“小于”或“等于”,),实际值,.,解析：,(1),为了获得清晰的干涉条纹，,A,正确,.,由干涉现象可,宽度无关，,C,错误，,D,正确,.,(2),手轮的读数为,(0.5 mm,20.00.01 mm),0.700 mm.,(3),条纹与分划板不平行时，实际值,x,实,x,测,cos,，,为条,纹与分划板间的夹角，故,x,实,x,测,.,答案：,(1)AD (2)0.700 (3),大于,可以利用激光或反射光作为相干光源，操作简单，实验容,易成功,.,考向,1,利用激光作为相干光源,【,典题,4,】,(2017,年上海静安区高三质检,),如图,S16-6,所示是,用激光器、缝间距可调节的双缝屏、光屏等器,材研究光的干涉,现象的装置,.,图,S16-6,实验中用激光照射双缝，其目的是产生,_,相同的,两束光；为了增大光屏上干,涉条纹的间距，只调节双缝间隙,s,，,其他条件不变，应使,s,_(,填“增大”或“减小”,),；如,果将红光换为紫光，其他条件不变，光屏上干涉条纹的间距将,_(,填“增大”或“减小”,).,解析：,实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相,的间距，应使双缝间距离,s,减小；如果仅将红光激光器换为紫,光激,光器，其他条件都不变，则光屏上干涉条纹的间距减小,.,答案：,频率,减小,减小,考向,2,利用反射光作为相干光源,【,典题,5,】,1801,年，托马斯,杨用双缝干涉实验研究了光波,的性质，,1834,年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉,的结果,(,称为洛埃镜实验,).,(1),洛埃镜实验的基本装置如图,S16-7,所示，,S,为单色光源，,M,为平面镜，试用平面镜成像作图法画出,S,经平面镜反射后的,光与直接发出的光在光屏上相交的区域,.,图,S16-7,(2),设光源,S,到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别,为,a,和,l,，光的波长为,，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两,条亮条纹,(,或暗条纹,),间距离,x,的表达式,.,解：,(1),先作出,S,经平面镜的像点,S,，然后作出,S,经平面,镜成像的边界光线，其重叠区域如图,S16-8,所示,.,图,S16-8,(2),由图,S16-8,可知,d,2,a,，所以由干涉条纹间距公式得,x,l,2,a,.,