高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)專題精講課件

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1、實(shí)驗(yàn)十四實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)核心考點(diǎn)導(dǎo)學(xué)【了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?觀察白光、單色光的干涉圖樣2測(cè)定單色光的波長(zhǎng)【知道實(shí)驗(yàn)器材】雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺【熟習(xí)實(shí)驗(yàn)步驟】1. 觀察干涉條紋將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如圖所示接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約510 cm，這時(shí)，可觀察白光的干涉條紋在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋2. 測(cè)定單色

2、光的波長(zhǎng)安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋如圖所示使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2； 【警惕注意事項(xiàng)】1. 雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且注意保養(yǎng)2. 安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)3. 光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近4. 調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測(cè)量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)【細(xì)辨

3、誤差分析】1. 雙縫到屏的距離l的測(cè)量存在誤差2. 測(cè)條紋間距x帶來的誤差：干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度誤認(rèn)為x為亮(暗)條紋的寬度分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清考向案例研究 例1如下圖是用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖：(1)圖中是光源，是光屏，它們之間的依次是_、_和_(2)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離()A增大和之間的距離B增大和之間的距離C將紅色濾光片改為綠色濾光片D增大雙縫之間的距離(三)同類提升演練12012濰坊一模在觀察光的干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，將兩片刀片合在一起，在涂有墨汁

4、的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；按下圖所示的方法，讓激光束通過自制的雙縫(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)在狹縫間的距離和狹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”)答案：(1)越大(2)越大(3)小例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

5、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)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；按合理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；用米尺測(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_(3)若測(cè)得雙縫間距為3.0 mm，雙縫與屏之間的距離為0.70 m，通過測(cè)量頭(與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500 mm)觀察到第1條亮紋的位置如圖(a

6、)所示，觀察第5條亮紋的位置如圖(b)所示，則可求出紅光的波長(zhǎng)_m(保留一位有效數(shù)字)(二)調(diào)用所學(xué)解題(1)E、D、B(2)見解析(3)7107(三)同類提升演練2在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖1)，并選用縫間距d0.2 mm的雙縫屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L700 mm.然后，接通電源使光源正常工作(1)已知測(cè)量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測(cè)量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖2(a)所示，圖2(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號(hào)，此時(shí)圖2(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再

7、轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖3(a)所示，此時(shí)圖3(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2_mm.(2)利用上述測(cè)量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得兩個(gè)相鄰明紋(或暗紋)間的距離x_mm；這種色光的波長(zhǎng)_nm.解析：由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知x215.0 mm10.02 mm15.02 mm圖2(a)中暗紋與圖3(a)中暗紋間的間隔為6個(gè)，故x(x2x1)/6(15.021.16) mm/62.31 mm由xl/d可知dx/l0.20 mm2.31 mm/700 mm6.6102 nm.答案：15.022.316.6102例3登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重

8、損傷視力有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.11014 Hz.(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_.(2)這種“增反膜”的厚度至少是多少？(3)以下有關(guān)薄膜干涉的說法正確的是 ()A薄膜干涉說明光具有波動(dòng)性B如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)生的干涉條紋一定不平行C干涉條紋一定是彩色的D利用薄膜干涉也可以“增透”(一)名師分析解題(1)為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射的紫外線分別從該膜的前后兩個(gè)表面反射后形成的反射的紫外線疊加后加強(qiáng)，從而使透射的紫外線減弱(3)干涉和衍射都證明光具有波動(dòng)性；如果薄膜厚度均勻變化，則干涉條紋一定平行；白光的干涉為彩色條紋，單色光的干涉則為該色光顏色；當(dāng)膜的厚度為四分之一波長(zhǎng)時(shí)，兩反射光疊加后減弱則會(huì)“增透”故選項(xiàng)A、D正確(二)調(diào)用所學(xué)解題(1)兩反射的紫外線疊加后加強(qiáng)(2)1.23107 m(3)A、D