高二物理課件 13.3《實驗：用雙縫干涉測量光的波長》 （人教選修3-4）

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歡迎進入物理課堂 雙縫干涉圖樣的特點 例證1 2011 北京高考 如圖所示的雙縫干涉實驗 用綠光照射單縫S時 在光屏P上觀察到干涉條紋 要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣 可以 A 增大S1與S2的間距B 減小雙縫屏到光屏的距離C 將綠光換為紅光D 將綠光換為紫光 解析 選C 雙縫干涉的條紋間距公式 增大S1與S2的間距就是增大d 所以條紋間距變小 A錯誤 減小雙縫屏到光屏的距離就是減小l 條紋間距減小 B錯誤 紅光波長比綠光波長長 紫光波長比綠光波長短 所以將綠光換為紅光可使條紋間距增大 C正確 D錯誤 實驗的操作與數(shù)據(jù)處理 例證2 2011 濰坊高二檢測 在 用雙縫干涉測光的波長 實驗中 將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上 如圖甲所示 并選用縫間距d 0 2mm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L 700mm 然后 接通電源使光源正常工作 1 已知測量頭主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50個分度 某同學(xué)調(diào)整手輪后 從測量頭的目鏡看去 第1次映入眼簾的干涉條紋如圖乙 a 所示 圖乙 a 中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號 此時圖乙 b 中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1 1 16mm 接著再轉(zhuǎn)動手輪 映入眼簾的干涉條紋如圖丙 a 所示 此時圖丙 b 中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2 mm 2 利用上述測量結(jié)果 經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋 或暗紋 間的距離 x mm 這種色光的波長 nm 解析 1 由游標(biāo)尺的讀數(shù)規(guī)則可知x2 15 0 1 0 02 mm 15 02mm 2 圖乙 a 中暗紋與圖丙 a 中暗紋間的間隔為6個 故 x 2 31mm 由 x 可知 6 6 102nm 答案 1 15 02 2 2 316 6 102 一 選擇題1 某同學(xué)在做雙縫干涉實驗時 安裝好實驗裝置 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不一致 相差較大B 濾光片 單縫 雙縫的中心在同一高度C 單縫與雙縫不平行D 光源發(fā)出的光太強 解析 選A C 安裝實驗器材時要注意 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 濾光片 單縫和雙縫要在同一高度 中心位置在遮光筒的軸線 單縫與雙縫要互相平行才能使實驗成功 當(dāng)然還要使光源發(fā)出的光束不能太暗 據(jù)上述分析可知選項A C正確 2 2011 沈陽高二檢測 做雙縫干涉實驗時 要增大屏上相鄰亮條紋之間的距離 可以采取的措施是 A 減小雙縫到屏的距離B 增大光的頻率C 增大雙縫之間的距離D 增大光的波長 解析 選D 由雙縫干涉中條紋寬度的表達式 x 可知 增大條紋寬度 x 可以增大雙縫到屏的距離l 減小雙縫之間的距離d 或者增大光的波長 故A C錯 D對 增大光的頻率 則減小了光的波長 條紋寬度減小 故B錯 3 2011 連云港高二檢測 用單色光做雙縫干涉實驗 在光屏上某點P 從中央O點開始計數(shù) P點恰為第三條亮紋 現(xiàn)改用頻率較高的單色光照射 其他的條件不變 那么 A P處仍為第三條亮紋B P處可能是第四條亮紋C P處可能是第二條亮紋D 若將光屏向雙縫移近一些 在P處可能看到第二條亮紋 解析 選B 頻率高 則波長短 雙縫到P點光程差不變 故A C錯 B對 若將光屏向雙縫移近一些 條紋間距變小 故D錯 4 2011 贛州高二檢測 某同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后 觀察光的干涉現(xiàn)象 獲得成功 若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝有如下改動 則仍能使實驗成功的是 A 將遮光筒的光屏向靠近雙縫的方向移動少許 其他不動B 將濾光片移至單縫和雙縫之間 其他不動C 將單縫向雙縫移動少許 其他不動D 將單縫與雙縫的位置互換 其他不動 解析 選A B C 干涉條紋是雙縫發(fā)出的光疊加的結(jié)果 雙縫后面的區(qū)域處處存在光 所以移動光屏 條紋仍然有 故A C對 將濾光片移至單縫和雙縫之間 照到雙縫上的光仍是振動情況完全一樣的光源 故B對 將單縫與雙縫的位置互換 失去了產(chǎn)生干涉的條件 故D錯 5 2011 鎮(zhèn)江高二檢測 用單色光做雙縫干涉實驗 下列說法中正確的是 A 相鄰干涉條紋之間距離相等B 中央亮條紋寬度是兩邊亮條紋寬度的兩倍C 屏與雙縫之間距離減小 則屏上條紋間的距離增大D 在實驗裝置不變的情況下 紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距 解析 選A 由于干涉條紋間的距離 x 相鄰干涉條紋之間的距離相等 因為 紅 藍 所以 x紅 x藍 雙縫與屏之間的距離越大 干涉條紋間的距離越大 故A正確 B C D均錯 二 非選擇題6 某同學(xué)自己動手制作如圖所示的裝置觀察光的干涉現(xiàn)象 其中A為單縫屏 B為雙縫屏 整個裝置位于一暗箱中 實驗過程如下 1 該同學(xué)用一束太陽光照射A屏?xí)r 屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋 移去B后 在屏上出現(xiàn)不等間距條紋 此條紋是由于 產(chǎn)生的 2 移去A后 遮住縫S1或縫S2中的任一個 C上均出現(xiàn)一窄亮斑 出現(xiàn)以上實驗結(jié)果的主要原因是 解析 1 移去B后只剩下單縫 故發(fā)生單縫衍射形成條紋 故此條紋是由于光的衍射產(chǎn)生的 2 沒有出現(xiàn)條紋而只出現(xiàn)一個窄亮斑 說明衍射現(xiàn)象不明顯 故主要原因是雙縫S1 S2太寬 答案 1 光的衍射 2 雙縫S1 S2太寬 7 2011 長沙高二檢測 在 用雙縫干涉測光的波長 的實驗中 調(diào)節(jié)分劃板的位置 使分劃板中心刻線對齊某亮條紋的中心 測量如圖所示 此時螺旋測微器的讀數(shù)是 mm 轉(zhuǎn)動手輪 使分劃線向一側(cè)移動到另一條亮條紋中心位置 由螺旋測微器再讀出一組數(shù) 若實驗測得的4條亮條紋中心間的距離 x 0 960mm 已知雙縫間距d 1 5mm 雙縫到屏的距離l 100cm 則對應(yīng)的光波波長為 cm 解析 根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則 讀數(shù)為1 180mm 根據(jù)公式解得 4 8 10 7m 4 8 10 5cm 答案 1 1804 8 10 5 8 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 要把它們放在圖甲所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置 用以測量紅光的波長 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 本實驗的步驟有 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 用米尺測量雙縫到屏的距離 用測量頭 其讀數(shù)方法同螺旋測微器 測量數(shù)條亮紋間的距離 在操作步驟 時還應(yīng)注意 和 3 將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊 將該亮紋定為第1條亮紋 此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示 然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭 使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊 記下此時圖丙中手輪上的示數(shù) mm 求得相鄰亮紋的間距 x為 mm 4 已知雙縫間距d為2 0 10 4m 測得雙縫到屏的距離l為0 700m 由計算式 求得所測紅光波長為 m 解析 1 該實驗儀器放置的順序 C E D B A 2 在安裝時 應(yīng)注意單縫與雙縫平行 單縫與雙縫豎直 3 圖乙的讀數(shù)是2 320mm 圖丙的讀數(shù)是13 870mm 則 x 2 310mm 4 由公式 x 得 x 代入數(shù)據(jù)解得 6 6 10 7m 答案 1 E D B 2 單縫與雙縫平行單縫與雙縫豎直 3 13 8702 310 4 x6 6 10 7 Thankyou 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全