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第3课时光的干涉 实验:用双缝干涉测量光的波长,研究选考把握考情,知识点一杨氏干涉实验,基 础 梳 理,1.1801年,英国物理学家_成功地观察到了光的干涉现象。 2.双缝干涉的装置示意图,图1,托马斯杨,实验装置如图1所示,有光源、单缝、双缝和光屏。 (1)单缝的作用:获得一个_,使光源有唯一的频率和振动情况。也可用激光直接照射双缝。 (2)双缝的作用:一束光被分成两束_相同和_完全一致的相干光。 3.让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,狭缝S1和S2相距很近,狭缝就成了两个波源,它们的频率、相位和振动方向总是_的。这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加,发生干涉现象,挡板后面的屏上得到_的条纹。这种现象证明光是一种_。,线光源,频率,振动情况,相同,明暗相间,波,1.产生干涉的条件:两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同。本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的。 2.干涉图样 (1)若用单色光作光源,则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。 (2)若用白光作光源,则干涉条纹是彩色条纹,且中间条纹是亮的。 3.实验结论:证明光是一种波。,要 点 精 讲,【例1】 在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光频率、波长均不相等,这时() A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹依然存在 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮 解析分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不等,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,但仍有光亮。 答案C,知识点二出现明暗条纹的条件,当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_时(即恰好等于波长的_时),两列光在这点相互加强,这里出现_ ;当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_时,两列光在这点_,这里出现暗条纹。,基 础 梳 理,偶数倍,整数倍,亮条纹,奇数倍,相互削弱,要 点 精 讲,1.屏上某处出现亮、暗条纹的条件 实验装置如图2所示,双缝S1、S2之间的距离为d,双缝到屏的距离为l,屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2,路程差rr2r1。,图2,【例2】 如图3所示为双缝干涉实验装置。当使用波长为6107 m的橙色光做实验时,光屏上的P点及其上方的P1点形成两条相邻的明纹。若使用波长为4107 m的紫光重复上述实验,在P点和P1点形成的明、暗纹情况是(),图3 A.P和P1都是明纹 B.P是明纹,P1是暗纹 C.P是暗纹,P1是明纹 D.P和P1都是暗纹,解析根据形成明、暗条纹的条件可知:无论换用哪种波长的色光、波程差,rPS1PS20,故P点总是明纹。橙色光在P1点形成第一级明纹,有rP1S2P1S1n16107 m6107 m,这对紫光来说:P1S2P1S11.5紫,故P1为暗纹。 答案B,知识点三实验:用双缝干涉测量光的波长,要 点 精 讲,操作指要 1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 2.滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘,只能用擦镜纸轻轻擦拭,不要用其他物品擦拭或口吹气除尘。 3.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、双缝平行且竖直。 4.光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近。,测量头原理 1.测量头由分划板、目镜、手轮构成,转动手轮,分划板会左右移动,测量时,应使分划板中心与条纹中心对齐,记下此时手轮上的读数,然后转动测量头,使分划板中心与另一条纹中心对齐,再次记下手轮上读数。两次读数之差表示这两个条纹间距离。(如图4甲、乙所示),图4,【例3】 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,装置如图5所示。双缝间的距离d3 mm。,图5 (1)若测量红光的波长,应选用_色的滤光片。实验时需要测定的物理量有_和_。,(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m,通过测量头(与螺旋测微器原理相似,手轮转动一周,分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示,观察第5条亮条纹的位置如图乙所示。则可求出红光的波长_ m。,图6,答案见解析,1.关于杨氏双缝干涉实验,下列说法正确的是() A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹 B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹 C.若仅将入射光由红光改为紫光,则条纹间距一定变大 D.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹 解析用白光做杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A错误;用红光作为光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间,B正确;变小,x变小,C错误;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,D错误。 答案B,2.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m,若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝,则P点现出明、暗条纹的情况是() A.用单色光f1和f2分别照射时,均出现明条纹 B.用单色光f1和f2分别照射时,均出现暗条纹 C.用单色光f1照射时出现明条纹,单色光f2照射时出现暗条纹 D.用单色光f1照射时出现暗条纹,单色光f2照射时出现明条纹,答案C,3.矿井中的瓦斯对人危害极大,某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率,于是他根据双缝干涉的原理设计了一个监测仪,在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,其中A与干净空气相通,B与矿井中的气体相通,观察屏上的干涉条纹,如果屏的正中央变为暗纹,说明B中气体(),A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯 C.不一定含瓦斯 D.无法判定 解析如果屏的正中央变为暗纹,说明从双缝到屏的路程差发生了变化,所以B中气体一定含瓦斯。 答案A,图7,4.用双缝干涉测光的波长,实验中采用双缝干涉仪,它包括以下元件: A.白炽灯 B.单缝片 C.光屏 D.双缝 E.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上),图8 (1)把以上元件安装在光具座上时,正确的排列顺序是:A_(A已写好)。 (2)本实验的实验步骤有: 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;,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; 用米尺测量双缝到屏的距离; 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。 在操作步骤时还应注意_和_。 (3)正确调节后,在屏上观察到红光干涉条纹,用测量头测出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片,其他条件不变,用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有_大于_。,解析(1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏。 (2)单缝与双缝的间距为5 cm10 cm,使单缝与双缝相互平行。保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在遮光筒轴线上。,答案(1)EBDC(2)单缝与双缝的间距为5 cm10 cm使单缝与双缝相互平行(3)a b,
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