2017年高考一輪沖刺總復(fù)習(xí)：13.7《實驗：用雙縫干涉測光的波長》ppt精品課件

課標(biāo)版物理 第7講實驗 用雙縫干涉測光的波長 實驗?zāi)康?1 了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件 2 觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣 3 測定單色光的波長 實驗原理 單色光通過單縫后 經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 圖樣中相鄰兩條亮 暗 條紋間的距離 x與雙縫間的距離d 雙縫到屏的距離l 單色光的波長 之間滿足 實驗器材 雙縫干涉儀 由光具座 光源 濾光片 單縫 雙縫 遮光筒 毛玻璃屏 測量頭組成 另外還有學(xué)生電源 導(dǎo)線 刻度尺 實驗步驟 1 觀察干涉條紋 1 將光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 如圖所示 2 接好電源 打開開關(guān) 使燈絲正常發(fā)光 3 調(diào)節(jié)各器件的高度 使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒的軸線到達(dá)光屏 4 安裝雙縫和單縫 中心大致位于遮光筒的軸線上 使雙縫與單縫的縫平行 二者間距約5 10cm 這時 可觀察白光的干涉條紋 5 在單縫和光源間放上濾光片 觀察單色光的干涉條紋 2 測定單色光的波長 1 安裝測量頭 調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋 2 使分劃板中心線對齊某條亮條紋的中央 記下手輪上的讀數(shù)a1 將該條紋記為第1條亮條紋 轉(zhuǎn)動手輪 使分劃板中心線移動至另一亮條紋的中央 記下此時手輪上的讀數(shù)a2 將該條亮紋記為第n條亮條紋 則相鄰兩亮條紋間距 x 3 用刻度尺測量雙縫到光屏間的距離l d是已知的 4 重復(fù)測量 計算 求出波長的平均值 數(shù)據(jù)處理 1 條紋間距 x 2 波長 x 3 計算多組數(shù)據(jù) 求 的平均值 注意事項 1 雙縫干涉儀是比較精密的儀器 應(yīng)輕拿輕放 且注意保養(yǎng) 2 安裝時 注意調(diào)節(jié)光源 濾光片 單縫 雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上 并使單縫 雙縫平行且間距適當(dāng) 3 光源燈絲最好為線狀燈絲 并與單縫平行且靠近 4 照在光屏上的光很弱 主要原因是燈絲與單縫 雙縫 測量頭與遮光筒不共軸所致 干涉條紋不清晰的一般原因是單縫與雙縫不平行所致 故應(yīng)正確調(diào)節(jié) 誤差分析 1 雙縫到屏的距離l的測量存在誤差 2 測條紋間距 x帶來的誤差 1 干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度 2 誤認(rèn)為 x為亮 暗 條紋的寬度 3 分劃板刻線與干涉條紋不平行 中心刻線沒有恰好位于條紋中心 4 測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確 此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清 考點一實驗原理與操作典例1在 用雙縫干涉測光的波長 實驗中 1 實驗裝置采用雙縫干涉儀 它由各部分光學(xué)元件在光具座上組成 現(xiàn)準(zhǔn)備了下列儀器 A 光源 B 雙縫片 C 單縫片 D 濾光片 E 光屏 其中雙縫片和光屏連在遮光筒上 把以上儀器安裝在光具座上時 正確的排列順序是 2 多選 關(guān)于本實驗 正確的說法是 A 實驗時應(yīng)調(diào)節(jié)各器件中心共軸 并且單縫和雙縫的縫應(yīng)相互平行B 觀察到的白光的干涉圖樣是 可以看到彩色的干涉條紋 中央為一條白亮的零級干涉條紋 彩色條紋的排列 以零級亮條紋為中心左右對稱 在第一級亮條紋中紫色在最外側(cè) C 看到白光的干涉條紋后 在單縫前面放上紅色或綠色濾光片 即可看到紅黑相間或綠黑相間的干涉條紋 且紅條紋的間距比綠條紋的間距大D 測量時應(yīng)使測量頭的分劃板的中心刻線對齊條紋的中心再讀數(shù)答案 1 ADCBE 或EBCDA 2 ACD解析 1 雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確順序為 光源 濾光片 單縫片 雙縫片 光屏 或把它們?nèi)康惯^來也可 因此 答案為AD CBE或EBCDA 2 實驗時應(yīng)使各器件的中心位于遮光筒的軸線上 且使單縫與雙縫平行 A正確 白光的干涉圖樣是彩色條紋 中央為白色亮條紋 在第一級亮條紋中紅色在最外側(cè) B錯誤 由 x 得紅條紋的間距大于綠條紋的間距 C正確 為了減小誤差 應(yīng)使分劃板的中心刻線對齊條紋中心再讀數(shù) D正確 1 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的軸線不一致 相差較大B 沒有安裝濾光片C 單縫與雙縫平行D 光源發(fā)出的光束太強(qiáng) 答案A安裝實驗器件時要注意使光束的中央軸線與遮光筒的軸線重合 光源與光屏正面相對 濾光片 單縫和雙縫要在同一高度 中心位置在遮光筒軸線上 單縫與雙縫要相互平行 還要使光源發(fā)出的光不要太暗 才能使實驗成功 本實驗如果沒有安裝濾光片 則會觀察到彩色干涉條紋 故選A 1 2用雙縫干涉測光的波長 實驗中采用雙縫干涉儀 它包括以下元件 A 白熾燈B 單縫片C 光屏D 雙縫E 遮光筒F 濾光片 其中雙縫和光屏連在遮光筒上 1 正確調(diào)節(jié)裝置后 在屏上觀察到紅光干涉條紋 用測量頭測出10條紅亮條紋間的距離為a 改用綠色濾光片 其他條件不變 用測量頭測出10條綠亮條紋間的距離為b 則一定有ab 填 大于 小于 或 等于 2 在雙縫干涉實驗中 濾光片的作用是 單縫的作用是 雙縫的作用是 答案 1 大于 2 獲得單色光形成線光源形成相干光源解析 1 由于紅光的波長大于綠光的波長 根據(jù) x 可知 紅色光的干涉條紋間距大于綠色光的干涉條紋間距 因此a b 2 各元件的作用為 濾光片的作用是獲得單色光 單縫的作用是形成線光源 雙縫的作用是形成相干光源 考點二儀器讀數(shù)與數(shù)據(jù)處理典例2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 要把它們放在如圖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 本實驗的實驗步驟有 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 2 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 a 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 b 中手輪上的示數(shù)為mm 求得相鄰亮紋的間距 x mm 3 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 求得所測紅光的波長為nm 答案 1 見解析 2 13 8702 310 3 6 6 102 或660 解析 1 在操作步驟 時還應(yīng)注意的事項有 放置單縫 雙縫時 必須使縫平行 單縫 雙縫間距離大約為5 10cm 2 圖 b 讀數(shù)為x2 13 5mm 37 0 0 01mm 13 870mm 圖 a 讀數(shù)為x1 2 0mm 32 0 0 01mm 2 320mm所以相鄰亮紋間距 x mm 2 310mm 3 由條紋間距離公式 x 得 代入數(shù)值得 6 6 10 7m 6 6 102nm 2 1用某種單色光做雙縫干涉實驗時 已知雙縫間距離d的大小恰好是圖丁中游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 雙縫到毛玻璃間的距離大小由圖丙中的毫米刻度尺讀出 實驗時先移動測量頭 如圖甲所示 上的手輪 把分劃線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋中心線 如圖乙所示 并記下測量頭的讀數(shù)x1 如圖戊所示 然后轉(zhuǎn)動手輪 把分劃線向右移動 直到對準(zhǔn)第7條亮條紋并記下測量頭的讀數(shù)x2 如圖已所示 由以上測量數(shù)據(jù)求該單色光的波長 答案8 0 10 7m解析根據(jù)條紋間距公式 x 可知 波長 x 由丁圖可直接讀出d 0 25mm 0 00025m雙縫到屏的距離由丙圖讀出l 749 5mm 0 7495m 由圖乙 戊 已可知 相鄰兩條亮條紋間的距離 x mm 2 400mm 0 002400m 將以上數(shù)據(jù)代入得 m 8 0 10 7m 2 2 2015課標(biāo)