(浙江專(zhuān)版)2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 實(shí)驗(yàn)18 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練習(xí)使用測(cè)量頭)學(xué)案

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(浙江專(zhuān)版)2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 實(shí)驗(yàn)18 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練習(xí)使用測(cè)量頭)學(xué)案_第1頁(yè)
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1、 實(shí)驗(yàn)18 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練習(xí)使用測(cè)量頭)(加試) [考綱解讀] (1)知道獲得理想干涉條紋的實(shí)驗(yàn)要求。(2)知道測(cè)量頭的使用方法,會(huì)測(cè)量明條紋的間距。(3)會(huì)用控制變量的方法,分別研究光的顏色、雙縫距離和雙縫與屏之間距離等與條紋間距的關(guān)系。(4)會(huì)根據(jù)給出的波長(zhǎng)表達(dá)式計(jì)算不同顏色的波長(zhǎng)。 附:測(cè)量頭的構(gòu)造及使用 如圖甲所示,測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,分劃板會(huì)向左右移動(dòng),測(cè)量時(shí),應(yīng)使分劃板中心刻度對(duì)齊條紋的中心,如圖乙所示,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。 兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離。 實(shí)際測(cè)量時(shí),要測(cè)出n條明紋(暗紋)的寬度,設(shè)為a,那么Δ

2、x=。 注意事項(xiàng) (1)保證燈絲、單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒共軸。 (2)保持單縫和雙縫平行。 考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析 1.(多選)某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),按裝置圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,在光屏上卻觀察不到干涉圖樣,這可能是由于(  ) A.光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,相差較大 B.沒(méi)有安裝濾光片 C.單縫與雙縫不平行 D.光源發(fā)生的光束太強(qiáng) 解析 安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)要注意:光束的中央軸線與遮光筒的軸線要重合,光源與光屏正面相對(duì),濾光片、單縫和雙縫要在同一高度,中心位置在遮光筒軸線上,單縫與雙縫要相互平行,才能使實(shí)驗(yàn)成功。當(dāng)然還要使光源發(fā)出的光束不致太暗。綜上所

3、述,可知選項(xiàng)A、C正確。 答案 AC 2.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。 (2)本實(shí)驗(yàn)的步驟有: ①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; ②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; ③用刻度尺測(cè)量雙縫到屏的距離; ④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同

4、螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離。 在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意____________和____________。 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)椋篊、E、D、B、A。 (2)在操作步驟②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。 答案 (1)E D B (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) 考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 1.如圖所示,在利用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中,需要從標(biāo)尺

5、上讀出某條亮紋的位置。圖中所示的讀數(shù)是________ mm。 若縫與縫間相距d,雙縫到屏間的距離為L(zhǎng),相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離為Δx,則光的波長(zhǎng)表示為λ=________(字母表達(dá)式),某同學(xué)在兩個(gè)亮條紋之間測(cè)量,測(cè)出以下結(jié)果,其他數(shù)據(jù)為:d=0.20 mm,L=700 mm,測(cè)量Δx的情況如圖所示,由此可計(jì)算出該光的波長(zhǎng)為:λ=________________ m。 解析 從圖中可以看出,主尺示數(shù)為5 mm,游標(biāo)尺第12條刻線與主尺上的刻線對(duì)齊,即游標(biāo)尺示數(shù)為:12×0.02 mm=0.24 mm,圖中的游標(biāo)卡尺的示數(shù)為:5 mm+0.24 mm=5.24 mm。由干涉條紋間距

6、的計(jì)算公式:Δx=λ,解得光的波長(zhǎng)表達(dá)式為:λ=。由圖中可以求出條紋間距為:Δx= mm=1.96 mm,代入數(shù)據(jù)解得光的波長(zhǎng)為:λ=5.6×10-7 m。 答案 5.24 Δx 5.6×10-7 2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫,在雙縫后的屏幕上,紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比,Δx1____Δx2(填“>”、“=”或“<”)。若實(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630 nm,雙縫與屏幕的距離為1.00 m,測(cè)得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm,則雙縫之間的距離為_(kāi)_______ mm。 答案?。尽?.3 3.(1)楊氏干涉實(shí)驗(yàn)證明光的

7、確是一種波,一束單色光投射在兩條相距很近的狹縫上,兩狹縫就成了兩個(gè)光源,它們發(fā)出的光波滿足干涉的必要條件,則兩列光的________相同。如圖所示,在這兩列光波相遇的區(qū)域中,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,如果放置光屏,在________(選填“A”、“B”或“C”)點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)暗條紋。 (2)在上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中,若單色光的波長(zhǎng)λ=5.89×10-7 m,雙縫間的距離d=1 mm,雙縫到屏的距離l=2 m。第1個(gè)亮條紋到第11個(gè)亮條紋的中心間距L=________。 答案 (1)頻率 C (2)1.178×10-2 m 4.在“用雙縫干涉測(cè)量單色光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)儀器包括以

8、下元件: A.白熾燈;B.單縫;C.毛玻璃屏;D.雙縫;E.遮光筒;F.紅色濾光片;G.凸透鏡(其中雙縫和光屏連在遮光筒上) (1)把以上元件安裝在光具座上時(shí),正確的排列順序是:A________EC。 (2)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋對(duì)齊,并將該亮紋定為第1條亮紋,此時(shí)10等分的游標(biāo)卡尺位置如圖甲所示,其讀數(shù)為_(kāi)_______ mm,繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第7條亮紋中心對(duì)齊,此時(shí)游標(biāo)卡尺位置如圖乙所示,其讀數(shù)為_(kāi)_______ mm。 (3)若已知雙縫間距為0.2 mm,測(cè)得雙縫到屏的距離為70.00 cm,則所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)_______。 解析 (1)

9、該實(shí)驗(yàn)中各元件的作用分別是:A.白熾燈——光源;B.單縫——產(chǎn)生相干光;C.毛玻璃屏——呈現(xiàn)能觀察的像;D.雙縫——作為產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的兩個(gè)波源;E.遮光筒——避免外界光線干擾,便于觀察;F.紅色濾光片——將白熾燈的其他色光過(guò)濾掉,只剩下紅光;G.凸透鏡——將光源的發(fā)散光束匯聚,產(chǎn)生放大的效果。所以正確的排列順序是AGFBDEC。 (2)甲圖中游標(biāo)尺上第8條線與主尺刻度對(duì)齊,讀數(shù)為19 mm+×8=19.8 mm;乙圖中游標(biāo)尺上第3條線與主尺刻度對(duì)齊,讀數(shù)為30 mm+×3=30.3 mm。 (3)在雙縫干涉現(xiàn)象中,條紋間距Δx=λ,由(2)可知,條紋間距為Δx= mm=1.75 mm,所以λ=Δx=×1.75 mm=0.0 005 mm=5×10-7 m。 答案 (1)GFBD (2)19.8 30.3 (3)5×10-7 m 5

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