高中物理一轮复习精品资料实验十五用双缝干涉测光的波长高中物理

实验十五用双缝干预测光的波长一、考情分析考试大纲考纲解读实验十五用双缝干预测光的波长二、考点知识梳理实验目的：1.明确实验器材的构成及其作用.2.观察白光及单色光的双缝干预图样.3.测定单色光的波长.实验原理：图实14-11、光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干预图样，干预条纹可从屏上观察到.图样中相邻两条亮(暗)纹间的距离△x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足.通过测量d、L、Δx就可计算出光的波长.2、双缝间的距离d是已知的，双缝到屏的距离L可以用________测出，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx用_________（如图实14-1）测出.测量头由______、_______、_______等构成.转动手轮，分划板会左右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的_______（如图实14-2），记下此时手轮上的读数.图14-2转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数.两次读数________就表示这两条条纹间的距离.实验器材：双缝干预仪、米尺、测量头.三、考点知识解读剖析：11/11（一）、实验步骤：①、观察双缝干预图样：　　1．如图实14-3所示，把直径约10cm、长约1m的遮光简水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏.图实14-32．取下双缝，翻开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.　　3．放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5cm～10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干预图样.　　4.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干预图样.　　5．分别改变滤光片和双缝，观察干预图样的变化.　　②测定单色光的波长：　6．已知双缝间的距离，用米尺测出双缝到屏的距离，用测量头测出相邻两条亮(暗)纹间的距离，由，算单色光的波长.为了减小误差，可测出条亮纹(暗)纹间的距离，那么可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离.　　例如，转动测量头上的手轮，把分划板上的刻线对准视场左边的某一亮条纹（记下读数），把分划板向右移动，使之对齐第7条亮条纹（记下读数），那么.图实14-411/117．换用不同颜色的滤光片，观察干预条纹间距的变化，并求出相应色光的波长.（二）、本卷须知：1．单缝双缝应相互平行，其中心位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝的距离应相等.2．测双缝到屏的距离，可用米尺测屡次取平均值.3．测条纹间距时，用测量头测出条亮（暗）纹间的距离，求出相邻的两条明（暗）纹间的距离.4.双缝干预仪是比较精细的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒，测量头等元件。5.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软片轻轻擦去。6.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中心轴线上，并使单缝、双缝平行。7.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。8.调节的根本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴线所致，干预条纹不清晰一般主要原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。（三）、数据处理方法单色光波长的求解：　范例：用某种单色光做双缝干预实验时，已知双缝间距离的大小恰好是图实14-5中游标卡尺的读数，双缝到毛玻璃屏间的距离的大小也由图实14-6中毫米刻度尺读出.实验时先移动测量头上的手轮，把分化线对准靠近最左边的一条明条纹（如图实14-7所示），并记下螺旋测微器的读数（如图实14-11/118所示），然后转动手轮，把分划线向右边移动，直到对准第7条明条纹并记下螺旋测微器的读数（如图实14-9所示），试由以上测量数据求该单色光的波长.图实14-5图实14-6图实14-8图实14-9图实14-7　　由图实14-5读得所用双缝间距d＝0.25mm.　　图实14-6中双缝的位置，毛玻璃屏的位置，那么双缝到屏的间距.　　图简谱14-8和图14-4-9中手轮的初始读数为，转动手轮，分划板中心刻线移动到第7条线时手轮读数，那么相邻亮条纹间的距离.　　（四）、误差来源及分析1.光波的波长很小，、的测量对波长的影响很大.2.在测量时，一般用毫米刻度尺，而测量时，用千分尺.3.屡次测量求平均值减小偶然误差.[例题]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，要把它们放在图实14-10所示的光具座上组装成双缝干预装置，用以测量红光的波长.11/11遮光筒⑴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.图实14-10⑵本实验的步骤有：①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；②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；③用米尺测量双缝到屏的距离；④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②时还应注意___________________和___________________.图实14-1103530104035图实14-12⑶将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实14-11所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图实14-12中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm.⑷已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ=________，求得所测红光波长为__________nm.【思路点拨】⑴滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取点光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏.所以排列顺序为：、、、、.⑵在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离大约为5cm—10cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上.11/11⑶螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度，读数为13.870mm.图中读数为2.320mm，所以相邻条纹间距：⑷由条纹间距公式得：，代入数值得：.【变式训练】在《用双缝干预测光的波长》实验中，将双缝干预实验仪按要求安装在光具座上（如图实14-131），并选用缝间距d=0.2mm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=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。图实14-13①已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干预条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干预条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2=；11/11②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离=mm；这种色光的波长=nm。解析：由游标卡尺的读数规那么可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；图2（a）中暗纹与图3（a）中暗纹间的间隔为6个，故△x=（x2-x1）/6=(15.02-1.16)/6=2.31mm；由△x=Lλ/d可知λ=d△x/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。四、考能训练A根底达标1.在做双缝干预实验时，假设在双缝后各放置一个偏振片，当两个偏振片的透振方向相互垂直时()A．光屏上仍有干预条纹，但亮条纹的亮度减小B．光屏上仍有干预条纹，但亮条纹的亮度增大C．干预条纹消失，但仍有光照射到光屏上D．干预条纹消失，光屏上一片黑暗2.关于双缝干预测光的波长实验，以下说法正确的选项是()A．滤光片放在单缝与双缝之间B．测量∆时，分划板刻线竖直放置C．从第1条到第n条亮纹中央距离为，那么相邻亮条纹间距为D．换用不同滤光片后应调节单、双缝间距才能看到干预条纹3.用单色光做双缝干预实验，以下说法正确的选项是（）A．相邻干预条纹之间距离相等B．中央明条纹宽度是两边明纹宽度的两倍C．屏与双缝之间距离减小，那么屏上条纹间的距离增大D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距11/114.某同学在做双缝干预实验时，按要求安装好实验装置，在光屏上却观察不到干预图样，这可能是因为()A．光源发出的光束太强B．单缝与双缝不平行C．没有安装滤光片D．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大5.如图实14-14所示，在“用双缝干预测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取____________或_____________的方法.图14-146.在用双缝干预测光的波长的实验中，准备了以下仪器：A．白炽灯B．双窄缝片C．单窄缝片D．滤光片E．毛玻璃光屏（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是（填字母）_______________．（2）在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干预条纹，其中亮纹、的位置利用测量头上的分划板确定，如以下图.其中表示纹位置（图实14-14）的手轮读数为____________mm，纹位置（图实14-15）的手轮读数为_____________mm.图实14-14图实14-15（3）如果上述实验中双缝与光屏间距为0.500m，所用的双窄缝片是相距0.18mm规格的双窄缝片，那么实验中所用单色光的波长为__________μm.（结果保存3位有效数字）7.如图实14-16所示,某同学在做“用双缝干预测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐条纹中心时(图a),游标卡尺的示数为0.03cm,第二次分划板中心刻度线对齐条纹中心时(图b),游标卡尺的示数如图c所示,已知双缝间距离为11/110.2mm,从双缝到屏的距离为0.75m.那么图c中游标卡尺的示数为____________cm,所测光波的波长为____________nm.图实14-168.(1)如图实14-17所示,在“用双缝干预测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取或的方法。图实14-179.用双缝干预测光的波长.实验装置如图实14-18所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm.用测量头来测量亮纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图实14-19所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数.（1）分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图实14-20所示，那么对准第1条时读数x1=_______mm、对准第4条时读数x2=_______mm（2）写出计算波长λ的表达式，λ=_________（用符号表示），λ=_____nm光源滤光片单缝双缝遮光筒屏图实14-18L1L2图实14-1915205100202515图实14-20第1条时读数第4条时读数152051003035404510.在用双缝干预测光的波长的实验中：⑴已知双缝到光屏之间的距离是600mm，双缝之间的距离是0.20mm，单缝到双缝之间的距离是100mm11/11，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如图实14-21左图所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图实14-21右图所示。这两次示数依次为_______mm和______mm。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为_______nm。0101505102530图实14-21⑵一下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离A．增大单缝和双缝之间的距离B．增大双缝和光屏之间的距离C．将红色滤光片改为绿色滤光片D．增大双缝之间的距离图实14-2211.（09年上海物理）如图实14-22为双缝干预的实验示意图，假设要使干预条纹的间距变大可改用长更___________（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离___________（填增大、减小）。五、宽乘高（2022年北京卷21．）（1）在《用双缝干预测光的波长》实验中，将双缝干预实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距d=0.2mm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=700mm。然后，接通电源使光源正常工作。11/11①已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干预条纹如图2（a）所示，图2（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图2（b）中游标尺上的读数x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干预条纹如图3（a）所示，此时图3（b）中游标尺上的读数x2=；②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离=mm；这种色光的波长=nm。【解析】由游标卡尺的读数规那么可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；图2（a）中暗纹与图3（a）中暗纹间的间隔为6个，故△x=（x2－x1）/6=(15.02－1.16)/6=2.31mm；由△x=Lλ/d可知λ=d△x/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。答案①15.02②2.31；6.6×10211/11