高中物理 13.4 實驗：用雙縫干涉測量光的波長 新人教選修34

.........雙縫干涉圖樣的特點【例證1】（2020·北京高考）如圖所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在光屏P上觀察到干涉條紋，要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以（）A.增大S1與S2的間距B.減小雙縫屏到光屏的距離C.將綠光換為紅光D.將綠光換為紫光.【解析】選C.雙縫干涉的條紋間距公式：增大S1與S2的間距就是增大d，所以條紋間距變小，A錯誤；減小雙縫屏到光屏的距離就是減小l，條紋間距減小，B錯誤；紅光波長比綠光波長長，紫光波長比綠光波長短，所以將綠光換為紅光可使條紋間距增大，C正確，D錯誤..實驗的操作與數(shù)據(jù)處理【例證2】（2020·濰坊高二檢測）在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏.從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L=700mm.然后，接通電源使光源正常工作...(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個分度.某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號，此時圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1=1.16mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2=_____mm；(2)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離Δx=_____mm；這種色光的波長λ=_____nm..【解析】(1)由游標(biāo)尺的讀數(shù)規(guī)則可知x2=(15.0+1×0.02)mm=15.02mm；(2)圖乙(a)中暗紋與圖丙(a)中暗紋間的間隔為6個，故Δx==2.31mm；由Δx=可知λ==6.6×102nm.答案：(1)15.02(2)2.316.6×102.一、選擇題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不一致，相差較大B.濾光片、單縫、雙縫的中心在同一高度C.單縫與雙縫不平行D.光源發(fā)出的光太強.【解析】選A、C.安裝實驗器材時要注意：光束的中央軸線與遮光筒的軸線要重合，光源與光屏正面相對，濾光片、單縫和雙縫要在同一高度，中心位置在遮光筒的軸線，單縫與雙縫要互相平行才能使實驗成功.當(dāng)然還要使光源發(fā)出的光束不能太暗，據(jù)上述分析可知選項A、C正確..2.(2020·沈陽高二檢測)做雙縫干涉實驗時，要增大屏上相鄰亮條紋之間的距離，可以采取的措施是()A.減小雙縫到屏的距離B.增大光的頻率C.增大雙縫之間的距離D.增大光的波長【解析】選D.由雙縫干涉中條紋寬度的表達式Δx=可知，增大條紋寬度Δx，可以增大雙縫到屏的距離l、減小雙縫之間的距離d,或者增大光的波長λ，故A、C錯，D對；增大光的頻率，則減小了光的波長，條紋寬度減小，故B錯..3.(2020·連云港高二檢測)用單色光做雙縫干涉實驗，在光屏上某點P，從中央O點開始計數(shù)，P點恰為第三條亮紋，現(xiàn)改用頻率較高的單色光照射，其他的條件不變，那么()A.P處仍為第三條亮紋B.P處可能是第四條亮紋C.P處可能是第二條亮紋D.若將光屏向雙縫移近一些，在P處可能看到第二條亮紋【解析】選B.頻率高，則波長短，雙縫到P點光程差不變，故A、C錯，B對；若將光屏向雙縫移近一些，條紋間距變小，故D錯..4.(2020·贛州高二檢測)某同學(xué)按實驗裝置安裝好儀器后，觀察光的干涉現(xiàn)象，獲得成功.若他在此基礎(chǔ)上對儀器的安裝有如下改動，則仍能使實驗成功的是()A.將遮光筒的光屏向靠近雙縫的方向移動少許，其他不動B.將濾光片移至單縫和雙縫之間，其他不動C.將單縫向雙縫移動少許，其他不動D.將單縫與雙縫的位置互換，其他不動.【解析】選A、B、C.干涉條紋是雙縫發(fā)出的光疊加的結(jié)果，雙縫后面的區(qū)域處處存在光，所以移動光屏，條紋仍然有，故A、C對；將濾光片移至單縫和雙縫之間，照到雙縫上的光仍是振動情況完全一樣的光源，故B對；將單縫與雙縫的位置互換，失去了產(chǎn)生干涉的條件，故D錯..5.(2020·鎮(zhèn)江高二檢測)用單色光做雙縫干涉實驗，下列說法中正確的是()A.相鄰干涉條紋之間距離相等B.中央亮條紋寬度是兩邊亮條紋寬度的兩倍C.屏與雙縫之間距離減小，則屏上條紋間的距離增大D.在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距.【解析】選A.由于干涉條紋間的距離Δx=·λ，相鄰干涉條紋之間的距離相等，因為λ紅>λ藍，所以Δx紅>Δx藍.雙縫與屏之間的距離越大，干涉條紋間的距離越大，故A正確,B、C、D均錯..二、非選擇題6.某同學(xué)自己動手制作如圖所示的裝置觀察光的干涉現(xiàn)象,其中A為單縫屏,B為雙縫屏,整個裝置位于一暗箱中,實驗過程如下:.(1)該同學(xué)用一束太陽光照射A屏?xí)r,屏C上沒有出現(xiàn)干涉條紋;移去B后,在屏上出現(xiàn)不等間距條紋，此條紋是由于_____產(chǎn)生的.(2)移去A后,遮住縫S1或縫S2中的任一個,C上均出現(xiàn)一窄亮斑.出現(xiàn)以上實驗結(jié)果的主要原因是______________________.【解析】(1)移去B后只剩下單縫,故發(fā)生單縫衍射形成條紋，故此條紋是由于光的衍射產(chǎn)生的.(2)沒有出現(xiàn)條紋而只出現(xiàn)一個窄亮斑,說明衍射現(xiàn)象不明顯，故主要原因是雙縫S1、S2太寬.答案：(1)光的衍射(2)雙縫S1、S2太寬.7.(2020·長沙高二檢測)在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心刻線對齊某亮條紋的中心，測量如圖所示，此時螺旋測微器的讀數(shù)是_____mm.轉(zhuǎn)動手輪，使分劃線向一側(cè)移動到另一條亮條紋中心位置，由螺旋測微器再讀出一組數(shù).若實驗測得的4條亮條紋中心間的距離Δx=0.960mm.已知雙縫間距d=1.5mm，雙縫到屏的距離l=100cm，則對應(yīng)的光波波長為λ=_____cm..【解析】根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則，讀數(shù)為1.180mm；根據(jù)公式解得λ=4.8×10-7m=4.8×10-5cm.答案：1.1804.8×10-5.8.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，要把它們放在圖甲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)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、______、A..(2)本實驗的步驟有：①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；②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；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④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②時還應(yīng)注意_____和_____..(3)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)如圖乙所示.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，記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)_____mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為_____mm..(4)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λ=_____，求得所測紅光波長為_____m..【解析】(1)該實驗儀器放置的順序：C、E、D、B、A.(2)在安裝時，應(yīng)注意單縫與雙縫平行、單縫與雙縫豎直(3)圖乙的讀數(shù)是2.320mm，圖丙的讀數(shù)是13.870mm，則Δx==2.310mm.(4)由公式Δx=λ得λ=Δx，代入數(shù)據(jù)解得λ=6.6×10-7m.答案：(1)E、D、B(2)單縫與雙縫平行單縫與雙縫豎直(3)13.8702.310(4)Δx6.6×10-7.Thankyou!..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:12PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:12PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:24:12PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32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