全程复习广西专用年高考物理一轮复习实验二用双缝干涉测光的波长新人教版省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

试验二 用双缝干涉测光波长第第1 1页页1.1.了解光波产生稳定干涉现象条件，能安装和调试仪器了解光波产生稳定干涉现象条件，能安装和调试仪器2.2.观察白光及单色光双缝干涉图样观察白光及单色光双缝干涉图样3.3.掌握由公式掌握由公式 测波长方法测波长方法第第2 2页页1 1光源发出光经滤光片成为单色光，单色光经单缝、双缝后光源发出光经滤光片成为单色光，单色光经单缝、双缝后在屏上产生稳定干涉图样在屏上产生稳定干涉图样2 2依据由公式依据由公式 推导出推导出 能够计算出单色光能够计算出单色光波长波长.公式中公式中d d为双缝间距离，为双缝间距离，xx为相邻两条亮（暗）纹间距为相邻两条亮（暗）纹间距离，离，l为双缝到屏距离，试验中为双缝到屏距离，试验中d d是已知，所以只要测出是已知，所以只要测出l、xx即可测出光波长即可测出光波长.x.x可由测量头测出可由测量头测出n n条亮（暗）纹条亮（暗）纹宽度宽度a a，利用计算式，利用计算式 求出求出第第3 3页页双缝干涉仪（即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光双缝干涉仪（即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏）、学生电源、导线、有毫米刻度米尺、测量头筒、毛玻璃屏）、学生电源、导线、有毫米刻度米尺、测量头.第第4 4页页一、试验步骤一、试验步骤1 1观察双缝干涉图样观察双缝干涉图样（1 1）把直径约）把直径约10 cm10 cm、长约、长约1 cm1 cm遮光筒水平放在光具座上，筒遮光筒水平放在光具座上，筒一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏，如图所表示一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏，如图所表示.第第5 5页页（2 2）取下双缝，打开光源，调整光源高度，使它发出一束光能）取下双缝，打开光源，调整光源高度，使它发出一束光能够沿着遮光筒轴线把屏照亮够沿着遮光筒轴线把屏照亮.（3 3）放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为）放好单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为5 510 cm10 cm，使单，使单缝和双缝平行，中心大致位于遮光筒轴线上缝和双缝平行，中心大致位于遮光筒轴线上.这时在屏上观察白这时在屏上观察白光双缝干涉图样光双缝干涉图样.（4 4）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光干涉图样，分别）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光干涉图样，分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样改变改变滤光片和双缝，观察干涉图样改变.第第6 6页页2 2测定单色光波长测定单色光波长（1 1）安装测量头（测量头由分划板、目）安装测量头（测量头由分划板、目镜、手轮等组成，如图所表示），调整至镜、手轮等组成，如图所表示），调整至可清楚观察到干涉条纹可清楚观察到干涉条纹.（2 2）使分划板中心刻度线对齐某条亮条纹中央，记下轮上读数）使分划板中心刻度线对齐某条亮条纹中央，记下轮上读数a a1 1，移动手轮，使分划板中心刻度线移动，记下移动条纹数，移动手轮，使分划板中心刻度线移动，记下移动条纹数n n和和移动后手轮读数移动后手轮读数a a2 2，a a1 1和和a a2 2之差之差a a即为即为n n条亮纹间距条亮纹间距.第第7 7页页（3 3）用米尺测出双缝到屏距离）用米尺测出双缝到屏距离l，屡次测量取平均值，屡次测量取平均值.（4 4）换用不一样颜色滤光片，观察干涉条纹间距离改变，并求）换用不一样颜色滤光片，观察干涉条纹间距离改变，并求出对应波长出对应波长.二、数据处理二、数据处理1.1.条纹间距：条纹间距：2.2.波长计算：由波长计算：由 得得第第8 8页页这个试验误差主要是由两个测量产生，即：这个试验误差主要是由两个测量产生，即：（1 1）使用毫米刻度尺测量双缝到屏距离会产生误差，可屡次测）使用毫米刻度尺测量双缝到屏距离会产生误差，可屡次测量取平均值减小误差量取平均值减小误差.（2 2）在使用测量头调整分划板中心刻度线是否与条纹中心线对）在使用测量头调整分划板中心刻度线是否与条纹中心线对齐时会产生误差，条纹数目齐时会产生误差，条纹数目n n选取多些、并屡次测量取平均值可选取多些、并屡次测量取平均值可减小误差减小误差.因为光波波长非常小，因为光波波长非常小，l和和xx测量对波长影响很大，所以测量测量对波长影响很大，所以测量时要非常慎重时要非常慎重.第第9 9页页1 1双缝干涉仪是比较精密仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮双缝干涉仪是比较精密仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件光筒、测量头等元件2 2安装时，注意调整光源、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光安装时，注意调整光源、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光筒中心轴线上，并使单缝、双缝相互平行筒中心轴线上，并使单缝、双缝相互平行3 3滤光片、单缝、双缝等如有灰尘，应用擦镜纸或洁净软布轻滤光片、单缝、双缝等如有灰尘，应用擦镜纸或洁净软布轻轻擦去轻擦去4 4光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近5 5双缝干涉演示仪测量头有两种，一个相当于螺旋测微器，一双缝干涉演示仪测量头有两种，一个相当于螺旋测微器，一个相当于游标卡尺，详细应用时要加以区分个相当于游标卡尺，详细应用时要加以区分第第1010页页应用双棱镜进行干涉试验应用双棱镜进行干涉试验1.1.试验器材试验器材钠光灯、双棱镜、可调狭缝、凸透镜、毛玻璃屏、测微目镜、钠光灯、双棱镜、可调狭缝、凸透镜、毛玻璃屏、测微目镜、读数显微镜、白炽灯、氦氖激光器、短焦距扩束透镜、光具座、读数显微镜、白炽灯、氦氖激光器、短焦距扩束透镜、光具座、滑块等滑块等.第第1111页页2 2试验原理试验原理双棱镜是由玻璃制成等腰三角形棱镜，有两个非常小小棱角双棱镜是由玻璃制成等腰三角形棱镜，有两个非常小小棱角（约（约11）和一个非常大钝角）和一个非常大钝角.其干涉光路如图所表示，其干涉光路如图所表示，经钠光经钠光灯灯N N照明，从狭缝照明，从狭缝S S发出单色光经双棱镜发出单色光经双棱镜B B折射后形成两束相干光，折射后形成两束相干光，它们相当于从狭缝它们相当于从狭缝S S两个虚像两个虚像S S1 1和和S S2 2射出两束相干光，在两束光射出两束相干光，在两束光重合区域发生干涉，结果在观察屏重合区域发生干涉，结果在观察屏P P上形成等间距明暗交替直线上形成等间距明暗交替直线状干涉条纹状干涉条纹.第第1212页页3 3试验光路试验光路试验光路如图所表示，试验光路如图所表示，N N是钠光灯，是钠光灯，S S为宽度可调狭缝，为宽度可调狭缝，B B是双棱是双棱镜（镶嵌在一金属框内，棱脊方位可微调），镜（镶嵌在一金属框内，棱脊方位可微调），E E是测微目镜，是测微目镜，L L为凸透镜为凸透镜.为了便于调整和测量，将全部仪器、元件都安装在光为了便于调整和测量，将全部仪器、元件都安装在光具座上具座上.双棱镜干涉试验与双缝干涉试验原理基本相同，不一样之处于双棱镜干涉试验与双缝干涉试验原理基本相同，不一样之处于于双棱镜干涉是以两个虚像为两个相干光源代替两条狭缝，两于双棱镜干涉是以两个虚像为两个相干光源代替两条狭缝，两个虚像光源之间距离即为狭缝之间距离，其它情况基本相同个虚像光源之间距离即为狭缝之间距离，其它情况基本相同.第第1313页页 干涉图样及明暗条纹宽度改变干涉图样及明暗条纹宽度改变【例证例证1 1】（浦东新区模拟）在观察光双缝干涉现象试验中：浦东新区模拟）在观察光双缝干涉现象试验中：第第1414页页（1 1）将激光束照在如图所表示双缝上，在光屏上观察到现象是）将激光束照在如图所表示双缝上，在光屏上观察到现象是图中（图中（）第第1515页页（2 2）换用间隙更小双缝，保持双缝到光屏距离不变，在光屏上）换用间隙更小双缝，保持双缝到光屏距离不变，在光屏上观察到条纹宽度将观察到条纹宽度将 ；保持双缝间隙不变，减小双缝到；保持双缝间隙不变，减小双缝到光屏距离，在光屏上观察到条纹宽度将光屏距离，在光屏上观察到条纹宽度将 （以上空格均选（以上空格均选填填“变宽变宽”、“变窄变窄”或或“不变不变”）.【规范解答规范解答】（1 1）激光是单色相干光，单色光双缝干涉图样为）激光是单色相干光，单色光双缝干涉图样为等间距明暗条纹，故等间距明暗条纹，故A A正确正确.（2 2）由双缝干涉条纹间距公式）由双缝干涉条纹间距公式 可知，在光波波长不变可知，在光波波长不变及保持双缝到光屏距离不变情况下，减小双缝间距及保持双缝到光屏距离不变情况下，减小双缝间距d d，xx增大，增大，即即xx变宽；在光波波长不变及保持双缝间隙不变情况下，减小变宽；在光波波长不变及保持双缝间隙不变情况下，减小双缝到光屏距离双缝到光屏距离l，则，则xx变窄变窄.答案：答案：（1 1）A A （2 2）变宽）变宽 变窄变窄第第1616页页 测量头使用和测量数据处理测量头使用和测量数据处理【例证例证2 2】某同学设计了一个测定激光波长试验，装置如图所表某同学设计了一个测定激光波长试验，装置如图所表示，激光器发出一束直径很小红色激光进入一个一端装有双缝、示，激光器发出一束直径很小红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片遮光筒内，感光片位置上出现一排等距亮线另一端装有感光片遮光筒内，感光片位置上出现一排等距亮线第第1717页页（1 1）这个现象说明激光含有性）这个现象说明激光含有性 （2 2）某同学在做）某同学在做“用双缝干涉测光波长用双缝干涉测光波长”试验时，第一次分划板试验时，第一次分划板中心刻度线对齐中心刻度线对齐A A条纹中心线时如图甲所表示，游标卡尺示数如图条纹中心线时如图甲所表示，游标卡尺示数如图丙所表示；第二次分划板中心刻度线对齐丙所表示；第二次分划板中心刻度线对齐B B条纹中心线时如图乙所条纹中心线时如图乙所表示，游标卡尺示数如图丁所表示已知双缝间距为表示，游标卡尺示数如图丁所表示已知双缝间距为0.5 mm0.5 mm，从，从双缝到屏距离为双缝到屏距离为1 m1 m，则图丙中游标卡尺示数为，则图丙中游标卡尺示数为 mmmm图丁图丁中游标卡尺示数为中游标卡尺示数为 mm.mm.试验时测量多条干涉条纹宽度目标试验时测量多条干涉条纹宽度目标是是_，所测光波波长为，所测光波波长为_ m.m.（保留两位有效数字）（保留两位有效数字）第第1818页页（3 3）假如试验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两亮条纹距离）假如试验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两亮条纹距离将将_._.第第1919页页【规范解答规范解答】（1 1）依题意知试验发生了干涉现象，说明激光器）依题意知试验发生了干涉现象，说明激光器发出是相干光发出是相干光.（2 2）图丙中游标卡尺示数为：）图丙中游标卡尺示数为：11 mm+0.14 mm=11.4 mm11 mm+0.14 mm=11.4 mm图丁中游标卡尺示数为：图丁中游标卡尺示数为：16 mm+0.17 mm=16.7 mm16 mm+0.17 mm=16.7 mm试验时测量多条干涉条纹宽度目标是减小测量时偶然误差试验时测量多条干涉条纹宽度目标是减小测量时偶然误差.由公式由公式 得得6.6106.6107 7 m m第第2020页页（3 3）假如试验时将红激光换成蓝激光，因为）假如试验时将红激光换成蓝激光，因为减小，则减小，则xx变变小小.答案：答案：（1 1）相干）相干 （2 2）11.4 16.7 11.4 16.7 减小测量时偶然误差减小测量时偶然误差6.6106.6107 7 （3 3）变小）变小 第第2121页页1.1.在用单色光做双缝干涉试验中，屏中央（到两缝距离相等处）在用单色光做双缝干涉试验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹暗纹称为第一级是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹暗纹称为第一级暗纹，那么（暗纹，那么（）A.A.第三级暗纹到两缝距离之差为波长第三级暗纹到两缝距离之差为波长1.51.5倍倍B.B.第三级亮纹到两缝距离之差为波长第三级亮纹到两缝距离之差为波长1.51.5倍倍C.C.第三级亮纹到两缝距离之差为波长第三级亮纹到两缝距离之差为波长2 2倍倍D.D.第三级亮纹到两缝距离之差为波长第三级亮纹到两缝距离之差为波长3 3倍倍第第2222页页【解析解析】选选D.D.依据出现亮暗条纹条件：当依据出现亮暗条纹条件：当时，在屏上时，在屏上P P点出现亮条纹点出现亮条纹.n=0.n=0时，在屏中央出现第零级亮纹，时，在屏中央出现第零级亮纹，n=1n=1时，在屏上出现第一级亮纹，当时，在屏上出现第一级亮纹，当时，在屏上出现暗条纹，时，在屏上出现暗条纹，n=1n=1时，在屏上出现第一级暗纹，时，在屏上出现第一级暗纹，n=2n=2时，在屏上出现第二级暗纹时，在屏上出现第二级暗纹.总而言之，总而言之，A A、B B、C C错，错，D D正确正确.第第2323页页2.2.（江苏高考）如图所表示，在杨氏双缝干涉试验中，激光江苏高考）如图所表示，在杨氏双缝干涉试验中，激光波长为波长为5.30105.3010-7-7 m,m,屏上屏上P P点距双缝点距双缝S S1 1和和S S2 2旅程差为旅程差为7.95107.9510-7-7 m.m.则在这里出现应是则在这里出现应是 （选填（选填“明条纹明条纹”或或“暗条纹暗条纹”）.现改用波长为现改用波长为6.30106.3010-7-7 m m激光进行上述试验激光进行上述试验,保持其它条保持其它条件不变件不变,则屏上条纹间距将则屏上条纹间距将 （选填（选填“变宽变宽”、“变窄变窄”或或“不变不变”）.第第2424页页【解析解析】由由 可知可知,旅程差是半波长奇数倍旅程差是半波长奇数倍,是是暗条纹暗条纹.由由 变大变大,x,x变大变大.答案：答案：暗条纹暗条纹 变宽变宽第第2525页页3.3.在开展探究性学习活动中，小明和冬英分别设计了在开展探究性学习活动中，小明和冬英分别设计了观察光观察光干涉现象干涉现象试验试验.（1 1）小明设计试验装置如图所表示，）小明设计试验装置如图所表示，注意调整使它们中心在注意调整使它们中心在同一条直线上同一条直线上.第第2626页页小明利用图中装置研究双缝干涉现象时，下面几个说法中正小明利用图中装置研究双缝干涉现象时，下面几个说法中正确是（确是（）A.A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B.B.将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽C.C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.D.换一个两缝间距离较大双缝，干涉条纹间距变窄换一个两缝间距离较大双缝，干涉条纹间距变窄第第2727页页用单色光做双缝干涉试验，以下说法中正确是（用单色光做双缝干涉试验，以下说法中正确是（）A.A.相邻干涉明条纹之间距离相等相邻干涉明条纹之间距离相等B.B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度中央明条纹宽度是两边明条纹宽度2 2倍倍C.C.去掉滤光片后，干涉现象消失去掉滤光片后，干涉现象消失D.D.去掉单缝后，试验效果不变去掉单缝后，试验效果不变第第2828页页小明重复调整装置，直到像屏上观察到明暗相间干涉条纹，小明重复调整装置，直到像屏上观察到明暗相间干涉条纹，当移动像屏时，以下说法中正确是（当移动像屏时，以下说法中正确是（）A A当像屏向双缝略微移近时，像屏上干涉条纹将变得含糊不清当像屏向双缝略微移近时，像屏上干涉条纹将变得含糊不清B B当像屏向双缝略微远离时，像屏上干涉条纹将变得含糊不清当像屏向双缝略微远离时，像屏上干涉条纹将变得含糊不清C C当像屏向双缝略微移近时，像屏上干涉条纹依然清楚当像屏向双缝略微移近时，像屏上干涉条纹依然清楚D D当像屏向双缝略微远离时，像屏上干涉条纹依然清楚当像屏向双缝略微远离时，像屏上干涉条纹依然清楚第第2929页页（2 2）冬英设计试验如图所表示，其中）冬英设计试验如图所表示，其中S S为为单色光源，单色光源，A A为一个顶角略小于为一个顶角略小于180180等等腰三角形棱镜，腰三角形棱镜，P P为光屏为光屏.S.S位于棱镜对称轴位于棱镜对称轴上，屏与棱镜底边平行，调整光路，可在屏上观察到干涉条纹，上，屏与棱镜底边平行，调整光路，可在屏上观察到干涉条纹，这是因为光源这是因为光源S S发出光经棱镜作用后，相当于在没有棱镜时两个发出光经棱镜作用后，相当于在没有棱镜时两个分别位于图中分别位于图中S S1 1和和S S2 2位置相干光源所发出光叠加，（位置相干光源所发出光叠加，（S S1 1和和S S2 2连线连线与棱镜底边平行与棱镜底边平行.）已知）已知S S1 1和和S S2 2位置可由其它位置可由其它第第3030页页试验方法确定，类比试验方法确定，类比“双缝干涉测波长双缝干涉测波长”试验，能够推测出若试验，能够推测出若要利用要利用“双棱镜干涉双棱镜干涉”测量光源测量光源S S发出单色光波长时，需要测量发出单色光波长时，需要测量物理量是物理量是 、_ 和和 .【解析解析】（1 1）由公式由公式 可知，可知，d d、不变时，不变时，l减小，减小，xx减小，故减小，故A A正确正确.将滤光片由蓝色换成红色，即将滤光片由蓝色换成红色，即增大，则增大，则xx增大，故增大，故B B正确正确.因为单缝到双缝距离改变对因为单缝到双缝距离改变对xx没有影响，没有影响，故故C C错错.在在l、不变时，不变时，d d增大，增大，xx减小，故减小，故D D正确；正确；第第3131页页由公式由公式 可知，单色光干涉条纹是等间距，故可知，单色光干涉条纹是等间距，故B B错，错，A A正正确确.去掉滤光片后，就是白光干涉，干涉图样是彩色，故去掉滤光片后，就是白光干涉，干涉图样是彩色，故C C错错.在在去掉单缝后，白炽灯上各点光源都可照到双缝上，都可成为相去掉单缝后，白炽灯上各点光源都可照到双缝上，都可成为相干光源，每个点光源在屏上都会产生干涉图样，相叠加结果可干光源，每个点光源在屏上都会产生干涉图样，相叠加结果可能观察不到干涉图样，故能观察不到干涉图样，故D D错；错；干涉现象发生与屏至双缝间距干涉现象发生与屏至双缝间距无关，不论它们之间距离是移近些还是移远些，都会有清楚干无关，不论它们之间距离是移近些还是移远些，都会有清楚干涉图样，故涉图样，故A A、B B错，错，C C、D D正确；正确；第第3232页页（2 2）双棱镜干涉试验与双缝干涉试验计算条纹间距公式一样，）双棱镜干涉试验与双缝干涉试验计算条纹间距公式一样，都是都是 所以要测量波长，必须测量所以要测量波长，必须测量S S1 1与与S S2 2间距离，间距离，S S1 1（或（或S S2 2）与光屏间距离，干涉条纹间距）与光屏间距离，干涉条纹间距.答案：答案：（1 1）A A、B B、D A CD A C、D D （2 2）S S1 1与与S S2 2间距间距离离 S S1 1（或（或S S2 2）与光屏间距离）与光屏间距离 干涉条纹间距干涉条纹间距第第3333页页4.4.（北海模拟）如图表示某双缝干涉试验装置，当用波长为北海模拟）如图表示某双缝干涉试验装置，当用波长为0.4 m0.4 m紫光做试验时，因为像屏大小有限，屏上除中央亮条纹紫光做试验时，因为像屏大小有限，屏上除中央亮条纹外，两侧只看到各有外，两侧只看到各有3 3条亮条纹，若换用波长为条亮条纹，若换用波长为0.6m0.6m橙光做试橙光做试验，那么该像屏上除中央亮条纹外，两侧各有几条亮条纹？验，那么该像屏上除中央亮条纹外，两侧各有几条亮条纹？第第3434页页【解析解析】设用波长为设用波长为0.4 m0.4 m光入射，条纹宽度为光入射，条纹宽度为xx1 1，则，则 屏上两侧各有屏上两侧各有3 3条亮纹，则屏上第三条亮纹到中心距条亮纹，则屏上第三条亮纹到中心距离为离为3x3x1 1.用用0.6 m0.6 m光入射，设条纹宽度为光入射，设条纹宽度为xx2 2，则，则 设此时屏设此时屏上有上有x x条亮纹，则有条亮纹，则有xxxx2 23x3x1 1所以所以代入数据解得代入数据解得x x2 2，所以两侧各有所以两侧各有2 2条亮纹条亮纹答案：答案：2 2条条第第3535页页