物理第十五章 光學(xué) 電磁波 實(shí)驗(yàn)16 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng) 新人教版

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1、實(shí)驗(yàn)16用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定單色光的波長(zhǎng)。二、實(shí)驗(yàn)原理相鄰兩條明(暗)條紋間的距離x與入射光波長(zhǎng),雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的距離l的關(guān)系式為x= ,只要測(cè)出x、d、l即可測(cè)出波長(zhǎng)。三、實(shí)驗(yàn)器材光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺。-3-四、實(shí)驗(yàn)步驟1.安裝儀器。(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打開開關(guān),使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度,使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。(3)安裝單縫和雙縫,中心位于遮光筒的軸線上,使雙縫和單縫的縫平行。-4-2.觀察與記錄。(1)調(diào)單縫與雙縫間距為51

2、0 cm時(shí),觀察白光的干涉條紋。(2)在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。(3)調(diào)節(jié)測(cè)量頭,使分劃板中心刻度線對(duì)齊第1條亮條紋的中心,記下手輪上的讀數(shù)a1;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板向一側(cè)移動(dòng),當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的明條紋中心對(duì)齊時(shí),記下手輪上的刻度數(shù)a2,則相鄰兩條紋間的距離x= 。(4)換用不同的濾光片,測(cè)量其他色光的波長(zhǎng)。五、數(shù)據(jù)處理-5-六、注意事項(xiàng)1.調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí),要注意調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。2.放置單縫和雙縫時(shí),縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。3.調(diào)節(jié)測(cè)量頭時(shí),應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對(duì)齊,記清此時(shí)手輪上的讀

3、數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對(duì)齊,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù),兩次讀數(shù)之差就表示這兩個(gè)條紋間的距離。4.不要直接測(cè)x,要測(cè)幾個(gè)條紋的間距,計(jì)算得x,這樣可以減小誤差。5.白光的干涉觀察到的是彩色條紋,其中白色在中央,紅色在最外邊。-6-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理與操作實(shí)驗(yàn)原理與操作例1(2017河北秦皇島月考)現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、A。 -7-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)

4、二(2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有:取下遮光筒左側(cè)的元件,調(diào)節(jié)光源高度,使光束能沿遮光筒的軸線把屏照亮;按合理的順序在光具座上放置各光學(xué)元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;用刻度尺測(cè)量雙縫到屏的距離;用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離。在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意和。 -8-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:(1)EDB(2)放置單縫、雙縫時(shí),必須使縫平行單縫、雙縫間的距離要適當(dāng)解析:(1)濾光片E可以從白光中選出單色紅光,單縫D是獲取線光源,雙縫B是獲得相干光源,最后成像在毛玻璃屏A上,所以排列順序?yàn)镃、E、D、B、A。(2)在操作步驟時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有放置單縫、雙縫時(shí),必須使縫平行;單縫、雙縫間的

5、距離要適當(dāng);要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上。-9-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2(1)(多選)下圖是用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)示意圖,圖中是光源、是濾光片、是單縫、是雙縫、是光屏。下列操作能增大光屏上相鄰兩亮條紋之間距離的是()A.增大和之間的距離B.增大和之間的距離C.將綠色濾光片改成紅色濾光片D.增大雙縫之間的距離-10-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(2)如果將燈泡換成激光光源,該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成,這時(shí)可以去掉的部件是(填數(shù)字代號(hào))。 (3)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪,使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第1條亮條紋,讀出手輪的讀數(shù)如圖甲所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)

6、第10條亮條紋,讀出手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是 mm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (4)在(3)前提下,如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30 mm,雙縫和光屏之間的距離是900 mm,則待測(cè)光的波長(zhǎng)是 m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 -11-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二答案:(1)BC(2)(3)1.610(4)5.3710-7 解析:(1)由x= 知相鄰兩亮條紋之間的距離與單縫和雙縫之間的距離無(wú)關(guān),A錯(cuò)誤;增大和之間的距離即是增大l,x增大,B正確;紅光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng),C正確;增大雙縫之間的距離,x減小,D錯(cuò)誤。(2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是。(3)甲圖讀數(shù)是0.045 m

7、m,乙圖讀數(shù)是14.535 mm,它們的差值是14.490 mm,-12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)問(wèn)題的解決方法(1)明確雙縫干涉條紋間距公式x= 中各物理量的意義,其中x是相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距,d是雙縫之間的距離,l是雙縫到屏的距離,為光的波長(zhǎng)。(2)熟記求解相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離的公式x= 中各物理量的意義。a1是使分劃板的中心刻線對(duì)齊某條亮紋的中央時(shí)記下的手輪上的讀數(shù),將該條紋記為第1條亮紋,a2是轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一條亮紋的中央時(shí)記下的手輪上的讀數(shù),并將該條紋記為第n條亮紋。-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二(3)若將裝置放入水中,必須根據(jù)

8、水中的波長(zhǎng)水、真空中的波長(zhǎng)真 的為光在水中的波長(zhǎng)水。(4)將各物理量統(tǒng)一為國(guó)際單位代入求解。-14-1.(2016上海卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,屏上出現(xiàn)了明暗相間的條紋,則()A.中間條紋間距較兩側(cè)更寬B.不同色光形成的條紋完全重合C.雙縫間距離越大條紋間距離也越大D.遮住一條縫后屏上仍有明暗相間的條紋 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-15-2.(多選)(2017全國(guó)卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,用綠色激光照射在雙縫上,在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距,可選用的方法是 ()A.改用紅色激光B.改用藍(lán)色激光C.減小雙縫間距D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動(dòng)E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的

9、位置移動(dòng) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-16-3.用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖丁中游標(biāo)卡尺的讀數(shù);雙縫到毛玻璃屏間的距離的大小由圖丙中的毫米刻度尺讀出;實(shí)驗(yàn)時(shí)先移動(dòng)測(cè)量頭(如圖甲所示)上的手輪,把分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)最左邊的一條亮條紋的中心(如圖乙所示),并記下螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x1(如圖戊所示),然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,把測(cè)量頭向右移動(dòng),直到分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第7條亮條紋的中心并記下螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x2(如圖己所示),由以上測(cè)量數(shù)據(jù)求該單色光的波長(zhǎng)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。-17- 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-18-4.在觀察光的干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,將兩片刀片合在一起

10、,在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫;按如圖所示的方法,讓激光束通過(guò)自制的雙縫,觀察在光屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象。-19-(1)保持縫到光屏的距離不變,換用不同間隙的雙縫,雙縫的間隙越小,屏上明暗相間的條紋間距(選填“越大”或“越小”)。 (2)保持雙縫的間隙不變,光屏到縫的距離越大,屏上明暗相間的條紋間距(選填“越大”或“越小”)。 (3)在雙縫間的距離和雙縫與屏的距離都不變的條件下,用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)用藍(lán)色光做實(shí)驗(yàn)在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)(選填“大”或“小”)。 (4)在該實(shí)驗(yàn)中,若所用激光的波長(zhǎng)為5.3010-7 m,屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為1.8510-6 m,則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是(選填“亮條紋”或“暗條紋”)。-20-答案:(1)越大(2)越大(3)小(4)暗條紋 做實(shí)驗(yàn)時(shí)的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)小。(4)屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為所用激光的波長(zhǎng)的3.5倍,所以P點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)暗條紋。