高考物理一轮复习 专题57 双缝干涉测光的波长（讲）（含解析）1

专题57 双缝干涉测光的波长（讲）本章考查的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点1理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器2观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样3掌握利用公式测波长的方法1实验原理如实验原理图甲所示，电灯发出的光，经过滤光片后变成单色光，再经过单缝S时发生衍射，这时单缝S相当于一个单色光源，衍射光波同时到达双缝S1和S2之后，S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，相邻两条明（暗）条纹间的距离x与入射光波长，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l有关，其关系式为：，因此，只要测出x、d、l即可测出波长两条相邻明（暗）条纹间的距离x用测量头测出测量头由分划板、目镜、手轮等构成如实验原理图乙所示2实验器材双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺3实验步骤（1）观察双缝干涉图样将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如实验原理图丁所示接好光源，打开开关，使灯丝正常发光调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏安装双缝和单缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约5 cm10 cm在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹（2）测定单色光的波长安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数；将该条纹记为第n条亮纹，测出n个亮条纹间的距离a，则相邻两亮条纹间距用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）重复测量、计算，求出波长的平均值重点归纳1数据处理（1）条纹间距的计算：移动测量头的手轮，分划板中央刻线在第1条亮纹中央时读数为a1，在第n条亮纹中央时读数为an，则（2）根据条纹间距与波长的关系得，其中d为双缝间距，l为双缝到屏的距离（3）测量时需测量多组数据，求的平均值2注意事项（1）调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上（3）调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离（4）不要直接测x，要测多个亮条纹的间距再计算得x，这样可以减小误差（5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层3误差分析（1）双缝到屏的距离l的测量存在误差（2）测条纹间距x带来的误差：干涉条纹没有调整到最清晰的程度误认为x为亮（暗）条纹的宽度分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清典型案例在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。（1）以白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是。A狭缝和光源必须平行放置B各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上C双缝间距离越大呈现的干涉条纹越密D若将滤光片移走则无干涉现象产生（2）当测量头中的分划板中心刻度对齐A条纹中心时，游标卡尺的示数如图（3）所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时，游标卡尺的示数如图（4）所示。已知双缝间距为05mm，从双缝到屏的距离为1m，则图（4）中游标卡尺示数为mm。所测光波的波长为_m（保留两位有效数字）（3）如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时，测量值_实际值（填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】（1）AC（2）167mm；（3）大于（3）如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值x偏大；根据干涉条纹的间距公式为，波长测量值也是偏大；【名师点睛】本题是对双缝干涉测量光的波长问题的考查；解题的关键是明确实验原理，然后根据双缝干涉条纹的间距公式：列式分析，基础题。针对练习1在利用双缝干涉测定光波波长的实验时，将测量头的分划板中心刻度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甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻度线与第6 条亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数如图乙所示，已知双缝间距20010-4m，双缝到屏的距离为0700 m。（1）甲所示 mm，图乙所示 mm；（2）相邻亮纹的间距x为 mm；（3） 计算波长的公式、=，求得的波长值是 m。【答案】（1）3320、13870（2）2310 mm （3）、6610-7m【名师点睛】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，固定刻度读数加上可动刻度读数，不需估读以及掌握条纹间距公式针对练习2某同学设计了一个测定激光波长的实验装置，如图甲所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图乙中的黑点代表亮点的中心位置（1）通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长，若双缝的缝间距离为a，则双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则光的波长=该同学查资料知道L=10000m，a=0220mm，他用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距时，尺与点的中心位置如图乙所示图乙中第1个光点到第4个光点的距离是mm（2）如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将【答案】（1） 85 （2）变小【解析】 （1）根据可知，；（2）主尺读数为8mm，游标读数为015=05mm，所以第一个光点到第四个光点的距离是85mm（3）根据，如果实验时将红激光换成蓝激光，知波长变短，屏上相邻两光点间的距离将变小【名师点睛】此题考查了双缝干涉的实验；解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需要估读；掌握条纹间距。