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*,*,*,第,3,讲光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长,*,第,3,讲光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长,预习导学,梳理,识记,点拨,*,第,3,讲光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长,课堂讲义,理解,深化,探究,*,第,3,讲光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长,对点练习,巩固,应用,反馈,*,第,3,讲光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长,第十三章,光,目标定位,1.知道光的干预现象，知道光是一种波.,2.理解相干光源和产生干预现象的条件.,3.理解明暗条纹的成因及消逝明暗条纹的条件.,4.了解双缝干猜测量光的波长的试验原理，能够利用双缝干预试验测量单色光的波长.,第3讲光的干预,试验：用双缝干猜测量光的波长,1,预习导学,梳理,识记,点拨,2,课堂讲义,理解,深化,探究,3,对点练习,巩固,应用,反馈,一、杨氏干预试验,1.1801年，英国物理学家 成功地观看到了光的干预现象.,2.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,托马斯,杨,一样,间相互叠加，发生干预现象，挡板后面的屏上得到_的条纹.这种现象证明光是一种 .,二、消逝明、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，这里消逝 ；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 ，这里消逝暗条纹.,明暗相间,波,偶数倍,整数倍,亮条纹,奇数倍,相互减弱,三、试验：用双缝干猜测量光的波长,1.试验原理：相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是x ，依据这个公式，可以测出波长.,2.观看双缝干预图样时留意使单缝与双缝相互 ，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上.,平行,3.测定单色光的波长,在x 中，双缝间的距离d是的，双缝到屏的距离l可以用 测出，相邻两条亮条纹间的距离x需用_测出.,米尺,测量头,想一想试验中为什么不直接测出相邻两条亮条纹间的距离x，而要测出n个亮条纹间的距离，再求平均值？,答案由于光的波长很小，试验中条纹宽度很小，直接测出一条条纹的宽度不准确或较难实现，只能先测出n个条纹间距，再求相邻亮条纹间的距离，这样既便于测量，又可以减小误差.,一、杨氏双缝干预试验,1.双缝干预的装置示意图,图,1,试验装置如图1所示，有光源、单缝、双缝和光屏.,(1)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动状况.也可用激光直接照射双缝.,(2)双缝的作用：一束光被分成两束频率一样和振动状况完全全都的相干光.,2.产生干预的条件：两列光的频率一样、相位一样、振动方向一样.本试验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.,3.干预图样,(1)假设用单色光作光源，则干预条纹是等间距的明暗相间的条纹.,(2)假设用白光作光源，则干预条纹是彩色条纹，且中间条纹是白色的.,4.试验结论：证明光是一种波.,例1 在双缝干预试验中，以白光为光源，在屏幕上观看到了彩色干预条纹，假设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)，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预条纹，其他颜色的双缝干预条纹消逝,B.红色和绿色的双缝干预条纹消逝，其他颜色的干预条纹照旧存在,C.任何颜色的双缝干预条纹都不存在，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拦住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干预，因此屏上不会消逝干预条纹，但仍有光亮.,答案C,借题发挥明确两列光波发生干预的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题做出正确推断的关键.,二、屏上某处消逝亮、暗条纹的条件,1.亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍.即：,|PS1PS2|k2k (k0,1,2,3，),k0时，PS1PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中心亮条纹或零级亮条纹.k为亮条纹的级次.,2.暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍.即：,|PS1PS2|(2k1)(k1,2,3，),k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开头向两侧开放.,例2 如图2所示是双缝干预试验装置，使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S，在光屏中心P处观看到亮条纹，在位于P点上方的P1点消逝第一条亮条纹(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则(),A.P和P1仍为亮点,B.P为亮点，P1为暗点,C.P为暗点，P1为亮点,D.P、P1均为暗点,图,2,解析从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中心P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中心亮条纹中心.而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1P1S2|600 nm橙.当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1P1S2|600 nm 紫，则两列,光波到达P1点时振动状况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互减弱，因此，在P1点消逝暗条纹.综上所述，选项B正确.,答案B,借题发挥推断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值，要记住光程差等于波长整数倍处消逝亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹，还要留意这一结论成立的条件是：两个光源状况完全一样.,针对训练如图3所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点消逝第3条暗条纹，光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1r2|应为(),图,3,答案,D,三、用双缝干猜测光的波长,1.试验原理,(1)光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干预图样，通过屏可以观看到明暗相间的干预条纹.,(2)假设双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹间的距离用x表示，则入射光的波长为 .试验中d是的，测出l、x即可测出光的波长.,2.试验步骤,(1)按如图4所示安装仪器.,图,4,(2)将光源中心、单缝中心、双缝中心调整在遮光筒的中心轴线上.,(3)使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过遮光筒上的测量头，认真调整目镜，观看单色光的干预条纹；撤去滤光片，观看白光的干预条纹(彩色条纹).,(4)加装滤光片，通过目镜观看单色光的干预条纹，同时调整手轮，分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心，登记手轮的读数，然后连续转动使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，登记此时手轮读数和移过分划板中心刻度线的条纹数n.,(5),将两次手轮的读数相减，求出,n,个亮条纹间的距离,a,，由,x,，算出条纹间距，然后利用公式,x,，求出此单色光的波长,(,d,、,l,仪器中都已给出,).,(6),换用另一滤光片，重复步骤,(3),、,(4),，并求出相应的波长,.,3.留意事项,(1)单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等.,(2)测双缝到屏的距离l时，用毫米刻度尺测屡次取平均值.,(3)测条纹间距x时，承受累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻的两条亮条纹间的距离x .,例3 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5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.,(1)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挨次应为C、_、A.,图,5,解析滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是猎取线光源，双缝屏是获得相干光源，最终成像在毛玻璃屏上.所以排列挨次为：C、E、D、B、A.,答案(1)E、D、B,(2)本试验的步骤有：,取下遮光筒左侧的元件，调整光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；,按合理挨次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.,在操作步骤时还应留意_.,解析在操作步骤时还应留意：放置单缝、双缝时，必需使缝平行.,答案放置单缝、双缝时，必需使缝平行,(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图6甲所示.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，登记此时图乙中手轮上的示数_ mm，求得相邻亮纹的间距x为_ mm.,图,6,解析测量头的读数应当：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最终看可动刻度，题图乙读数为13.870 mm，题图甲读数为2.320 mm，所以相邻条纹间距x mm,2.310 mm.,答案13.8702.310,(4)双缝间距d为2.0104 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式_，求得所测红光波长为_ nm.,6.6,10,2,杨氏双缝干预试验,1.在杨氏双缝干预试验中，假设(),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.假设仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距确定变大,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预试验，屏上将呈现彩色条纹，A错；,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对；,变小，x变小，C错；,红光和紫光频率不同，不能产生干预条纹，D错.,答案B,明、暗条纹的推断,2.在双缝干预试验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m，假设分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点消逝明、暗条纹的状况是(),A.用单色光f1和f2分别照射时，均消逝明条纹,B.用单色光f1和f2分别照射时，均消逝暗条纹,C.用单色光f1照射时消逝明条纹，单色光f2照射时消逝暗条纹,D.用单色光f1照射时消逝暗条纹，单色光f2照射时消逝明条纹,解析,单色光,f,1,的波长：,单色光,f,2,的波长：,因,P,点到双缝的距离之差,x,0.6 m,1,，,所以用单色光f1照射时P点消逝亮条纹.,x,0.6 m,2,，,所以用单色光f2照射时P点消逝暗条纹，应选项C正确.,答案C,3.如图7所示，用单色光做双缝干预试验，P处为其次条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述试验(其他条件不变)时，则同侧其次条暗条纹的位置(),A.仍在P处,B.在P点上方,C.在P点下方,D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到,图,7,解析由 知f变小，变大.假设消逝其次条暗条纹，则P到双缝的光程差r ，当变大时，r也要变大，故其次条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确.,答案B,用双缝干猜测光的波长,4.在“用双缝干猜测量光的波长”的试验中，假设双缝间的距离d.,(1)假设测定绿光的波长，应选用_色的滤光片.试验时需要测定的物理量有_和_.,解析由于测量绿光的波长，因此应用绿色滤光片.由x 可知要想测必需测定双缝到屏的距离l和条纹间距x.,绿,双缝到屏的距离,相邻条纹间距,(2)双缝到光屏之间的距离L500 mm，双缝之间的距离d0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A条亮纹的中心，然后他连续转动，使分划板中心刻线对准B条亮纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图8所示.则入射光的波长_ m(结果保存两位有效数字).,图,8,解析游标卡尺读数准确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为1，读数为x111 mm10.1 mm11.1 mm，同理B位置读数为x215.6 mm，则条纹间距x,0.64 mm.利用 x6.
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