2025年高考物理一輪總復(fù)習(xí)課件 第14章 實(shí)驗(yàn)18 用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)

第十四章光實(shí)驗(yàn)十八用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破提能訓(xùn)練練案[72]實(shí)驗(yàn)知識(shí)·自主回顧一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．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(cè)量單色光的波長(zhǎng)。二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．安裝儀器(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，使白熾燈正常發(fā)光。調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。(3)安裝單縫和雙縫，中心位于遮光筒的軸線上，使雙縫和單縫的縫平行。2．觀察與記錄(1)調(diào)單縫與雙縫間距為5～10cm時(shí)，觀察白光的干涉條紋。(2)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。五、注意事項(xiàng)1．調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí)，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。2．放置單縫和雙縫時(shí)，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。3．調(diào)節(jié)測(cè)量頭時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對(duì)齊，記清此時(shí)手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對(duì)齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩個(gè)條紋間的距離。4．不要直接測(cè)Δx，要測(cè)幾個(gè)條紋的間距，計(jì)算得Δx，這樣可以減小誤差。5．白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外邊。特別提醒：(1)實(shí)驗(yàn)中濾光片的作用是獲得單色光，要測(cè)量某種單色光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中必須使用濾光片。(2)單縫相當(dāng)于一個(gè)單色光光源，雙縫相當(dāng)于兩個(gè)步調(diào)完全一致的單色相干光源。核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破1教材原型實(shí)驗(yàn)(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)【跟蹤訓(xùn)練】(實(shí)驗(yàn)原理、誤差分析和數(shù)據(jù)處理)物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。物理小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)光的波長(zhǎng)。(1)實(shí)驗(yàn)儀器。如圖乙所示，將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與A亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)x1＝2.331mm，然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與B亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖丙中手輪上的示數(shù)x6＝________________________________mm；15.376(15.375～15.379范圍內(nèi)均可)(2)實(shí)驗(yàn)原理。已知雙縫間距d＝0.3mm，雙縫到屏的距離l＝1.2

m，由計(jì)算式λ＝__________，可得所測(cè)光的波長(zhǎng)為_(kāi)____________m(計(jì)算式用題中出現(xiàn)的字母表示，波長(zhǎng)保留兩位有效數(shù)字)；(3)誤差分析。在其他操作都正確的前提下，下列操作中一定會(huì)使測(cè)量結(jié)果偏小的是______。A．?dāng)?shù)到第7條明條紋時(shí)誤記為第6條B．測(cè)量相鄰兩條亮條紋的間距作為ΔxC．測(cè)量單縫到屏的距離作為lD．測(cè)間距時(shí)使分劃板中心刻線與暗條紋中心對(duì)齊6.5×10－7C(3)數(shù)到第7條明條紋時(shí)誤記為第6條，由λ表達(dá)式可知測(cè)量值偏大，故A不符合題意；測(cè)量相鄰兩條亮條紋的間距作為Δx，雖然沒(méi)有通過(guò)累積法而減小誤差，但測(cè)量結(jié)果不一定偏小，也可能偏大，故B不符合題意；測(cè)量單縫到屏的距離作為l，即l比真實(shí)值偏大，根據(jù)λ表達(dá)式可知測(cè)量值偏小，故C符合題意；測(cè)間距時(shí)使分劃板中心刻線與暗條紋中心對(duì)齊，由于明暗條紋寬度相同，所以該操作對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)影響，故D不符合題意。(實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作)小沈同學(xué)進(jìn)行“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)，(1)其中部分器材如下：A．白熾燈 B．凸透鏡C．單縫片 D．濾光片E．測(cè)量頭 F．雙縫片將以上器材安裝在光具座遮光筒上時(shí)，自光源起合理的順序是(填字母)：A、B、______、______、F、E。DC(2)某次觀察時(shí)，透過(guò)測(cè)量頭觀察到了綠光的干涉條紋，但條紋的亮度很低，為了便于測(cè)量，下列方法能夠使條紋亮度增加的是________。A．增加光源的功率B．將毛玻璃換成透明玻璃C．換一個(gè)面積更大的凸透鏡D．調(diào)節(jié)測(cè)量頭的位置AC(3)下列圖示中條紋間距表示正確的是______。CA．單縫與雙縫的縫距一定較大B．光強(qiáng)度較小C．光源離雙縫的距離較大D．雙縫離光傳感器的距離可能較小(4)如圖所示是小沈同學(xué)參考課本上“用光傳感器做雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的場(chǎng)景，圖甲、乙分別對(duì)應(yīng)的是第一、二次實(shí)驗(yàn)得到的干涉圖線。比較甲、乙兩圖線可判斷，第一次實(shí)驗(yàn)中的______。D[解析]

(1)根據(jù)“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中儀器的位置可知，從左向右依次為：白熾燈、凸透鏡、濾光片、單縫片、雙縫片、測(cè)量頭。將以上器材安裝在光具座遮光筒上時(shí)，自光源起合理的順序是：A、B、D、C、F、E。(2)為了便于測(cè)量，要使條紋亮度增加，即使得單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)目增多；增加光源的功率，可使單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)目增多，故A正確；將毛玻璃換成透明玻璃，不會(huì)看到亮條紋，故B錯(cuò)誤；將凸透鏡換成一個(gè)面積更大的凸透鏡，則光的強(qiáng)度增強(qiáng)，會(huì)使條紋亮度增加，故C正確；調(diào)節(jié)測(cè)量頭的位置，條紋亮度不變，故D錯(cuò)誤。(3)干涉條紋的寬度是指一個(gè)明條紋與一個(gè)暗條紋的寬度的和，為兩個(gè)相鄰的明條紋(或暗條紋)的中心之間的距離，故題圖C是正確的，題圖A、B、D錯(cuò)誤。2創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提升(能力考點(diǎn)·深度研析)?考向?qū)嶒?yàn)原理的創(chuàng)新

洛埃德在1834年提出了一種更簡(jiǎn)單的觀察干涉的裝置。如圖所示，單色光從單縫S射出，一部分入射到平面鏡后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上兩光束交疊區(qū)域里將出現(xiàn)干涉條紋，單縫S通過(guò)平面鏡成的像是S′。(2)實(shí)驗(yàn)中已知單縫S到平面鏡的垂直距離h＝0.15mm，單縫到光屏的距離D＝1.2m，觀測(cè)到第3條亮條紋中心到第12條亮條紋中心的間距為22.78mm，則該單色光的波長(zhǎng)λ＝________m。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)(3)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間的距離____。A．將平面鏡稍向上移動(dòng)一些B．將平