2019版高考物理一轮复习 实验十六 用双缝干涉测量光的波长课件.ppt

实验十六 用双缝干涉测量光的波长 1 实验原理单色光通过单缝后 经双缝产生稳定的干涉图样 图样中相邻两条亮 暗 纹间距 x与双缝间距d 双缝到屏的距离l 单 色光的波长 之间满足 d xl 2 实验步骤 1 观察干涉条纹 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如图 S16 1所示 图S16 1 接好光源 打开开关 使灯丝正常发光 调节各器件的高度 使光源发出的光能沿轴线到达光屏 安装双缝和单缝 中心大致位于遮光筒的轴线上 使双缝与单缝的缝 二者间距约5 10cm 这时 可观察 白光的干涉条纹 平行 滤光片 在单缝和光源间放上 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a1 将该条纹记为第1条亮条纹 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a2 将该条纹记为第n条亮条纹 用刻度尺测量双缝到光屏的距离l d是已知的 改变双缝间的距离d 双缝到屏的距离l 重复测量 3 数据处理 1 条纹间距 x 3 计算多组数据 求 的平均值 4 注意事项 中心轴线 1 安装时 注意调节光源 滤光片 单缝 双缝的中心均在遮光筒的 上 并使单缝 双缝平行且间距适当 2 光源灯丝最好为线状灯丝 并与单缝平行且靠近 3 调节的基本依据是 照在光屏上的光很弱 主要原因是灯丝与单缝 双缝 测量头与遮光筒不共轴所致 干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行 故应正确调节 考点1 实验原理与实验操作 典题1 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 要把它们放在如图S16 2所示的光具座上组装成双缝干涉装置 用以测量红光的波长 图S16 2 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顺序应为C A 2 本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能沿遮 光筒的轴线把屏照亮 按合理的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 用刻度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 测量数条亮条纹间 的距离 在操作步骤 时还应注意 和 解析 1 滤光片E可以从白光中选出单色红光 单缝D是获取线光源 双缝B是获得相干光源 最后成像在毛玻璃屏A上 所以排列顺序为 C E D B A 2 在操作步骤 时应注意的事项有 放置单缝 双缝时 必须使缝平行 单缝 双缝间的距离要适当 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和光屏的中心在同一轴线上 答案 1 E DB 单缝 双缝间的距 2 放置单缝 双缝时 必须使缝平行离要适当 考点2 实验数据的处理 典题2 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上 如图S16 3甲所示 并选用缝间距d 0 2mm的双缝屏 从仪器注明的规格可知 像屏与双缝屏间的距离l 700mm 然后 接通电源使光源正常工作 甲 乙 丙 图S16 3 1 已知测量头主尺的最小刻度是毫米 副尺上有50个分度 某同学调整手轮后 从测量头的目镜看去 第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙 a 所示 图乙 a 中的数字是该同学给各暗纹的编号 此时图乙 b 中游标卡尺上的读数x1 1 16mm 接着再转动手轮 映入眼帘的干涉条纹如图丙 a 所示 此时图丙 b 中游标卡尺上的读数x2 mm 2 利用上述测量结果 经计算可得两个相邻明条纹 或暗条纹 间的距离 x mm 这种色光的波长 nm 解析 1 由游标卡尺的读数规则可知 x2 15 0 1 0 02 mm 15 02mm 2 图乙 a 中暗条纹与图丙 a 中暗条纹间的间 6 6 102nm 答案 1 15 02 2 2 31 6 6 102 考点3 实验误差的分析 典题3 在 用双缝干涉测光的波长 实验中 实验装置如图S16 4所示 图S16 4 1 某同学以线状白炽灯为光源 对实验装置进行调节并观察了实验现象后 总结出以下几点 A 灯丝与单缝和双缝必须平行放置B 干涉条纹与双缝垂直C 干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D 干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中 你认为正确的是 2 当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时 手轮上的示数如图S16 5甲所示 该读数为 mm 甲 乙 图S16 5 3 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上 如图乙所示 则在这种情况下来测量干涉条纹的间距 x时 测量值 填 大于 小于 或 等于 实际值 解析 1 为了获得清晰的干涉条纹 A正确 由干涉现象可 宽度无关 C错误 D正确 2 手轮的读数为 0 5mm 20 0 0 01mm 0 700mm 3 条纹与分划板不平行时 实际值 x实 x测cos 为条 纹与分划板间的夹角 故 x实 x测 答案 1 AD 2 0 700 3 大于 可以利用激光或反射光作为相干光源 操作简单 实验容 易成功 考向1 利用激光作为相干光源 典题4 2017年上海静安区高三质检 如图S16 6所示是用激光器 缝间距可调节的双缝屏 光屏等器材研究光的干涉现象的装置 图S16 6 实验中用激光照射双缝 其目的是产生 相同的两束光 为了增大光屏上干涉条纹的间距 只调节双缝间隙 s 其他条件不变 应使 s 填 增大 或 减小 如果将红光换为紫光 其他条件不变 光屏上干涉条纹的间距将 填 增大 或 减小 解析 实验中用激光照射双缝的作用是形成频率相同的相的间距 应使双缝间距离 s减小 如果仅将红光激光器换为紫光激光器 其他条件都不变 则光屏上干涉条纹的间距减小 答案 频率 减小 减小 考向2 利用反射光作为相干光源 典题5 1801年 托马斯 杨用双缝干涉实验研究了光波的性质 1834年 洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果 称为洛埃镜实验 1 洛埃镜实验的基本装置如图S16 7所示 S为单色光源 M为平面镜 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域 图S16 7 2 设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和l 光的波长为 在光屏上形成干涉条纹 写出相邻两条亮条纹 或暗条纹 间距离 x的表达式 解 1 先作出S经平面镜的像点S 然后作出S经平面镜成像的边界光线 其重叠区域如图S16 8所示 图S16 8 2 由图S16 8可知d 2a 所以由干涉条纹间距公式得 x l2a