【同步學(xué)練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：第4章4.實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)學(xué)案(學(xué)生版)

4．實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1．掌握雙縫干涉測(cè)量波長(zhǎng)的原理。2．學(xué)會(huì)安裝實(shí)驗(yàn)器材，并能進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作、測(cè)量光的波長(zhǎng)。類型一實(shí)驗(yàn)操作過程及儀器讀數(shù)【典例1】在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖)：(1)下列說法錯(cuò)誤的是______(填選項(xiàng)前的字母)。A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫B．測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊C．為了減少測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝a(2)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖，其示數(shù)為______mm。[聽課記錄]類型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)，某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖甲)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖乙)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m。圖丙中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm，圖丁游標(biāo)卡尺的示數(shù)為________mm。在實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為____________m。在本實(shí)驗(yàn)中如果在雙縫上各有一個(gè)紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或“不能”)看到明暗相間的條紋。[聽課記錄]類型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱為洛埃鏡實(shí)驗(yàn))。(1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡。試用平面鏡成像作圖法畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域；[聽課記錄](2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和l，光的波長(zhǎng)為λ，在光屏上形成干涉條紋。寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離Δx的表達(dá)式。[聽課記錄]1．(2021·浙江6月選考)圖示是“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)的裝置。實(shí)驗(yàn)中：(1)觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是________(單選)。A．旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭B．增大單縫與雙縫間的距離C．調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行(2)要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是________(單選)。A．減小單縫與光源間的距離B．減小單縫與雙縫間的距離C．增大透鏡與單縫間的距離D．增大雙縫與測(cè)量頭間的距離2．在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖所示。雙縫間的距離d＝3mm。(1)若測(cè)定紅光的波長(zhǎng)，應(yīng)選用________色的濾光片。實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)定的物理量有：____________和____________。(2)若測(cè)得雙縫與屏之間距離為0.70m，通過測(cè)量頭(與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500mm)觀察到第1條亮紋的位置如圖甲所示，第5條亮紋的位置如圖乙所示。則可求出紅光的波長(zhǎng)λ＝__________m。(保留三位有效數(shù)字)甲乙3．(1)備有下列儀器：A．白熾燈B．雙縫C．單縫D．濾光片E．白色光屏把以上儀器裝在光具座上時(shí)，正確的排列順序應(yīng)該是：________(填寫字母代號(hào))。(2)已知雙縫到光屏之間的距離L＝500mm，雙縫之間的距離d＝0.50mm，單縫到雙縫之間的距離s＝100mm，某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，調(diào)整手輪，在測(cè)量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)A亮條紋的中心，然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)B亮條紋的中心，前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖所示。則入射光的波長(zhǎng)λ＝________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密，難以測(cè)量，可以采用的改善辦法有________。A．改用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光(如紅光)作為入射光B．增大雙縫到屏的距離C．增大雙縫到單縫的距離D．增大雙縫間距4．(2022·山東濰坊高二聯(lián)考)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了一臺(tái)陳舊的激光器，銘牌已模糊不清，為了測(cè)出該激光器發(fā)出光的波長(zhǎng)，他在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了以下操作：a．將雙縫放置在距墻面恰好是5塊完整地板磚的位置；b．用激光器照射雙縫，在墻面上得到了如圖所示的清晰的干涉條紋。(1)圖中第五條亮條紋中心位置的讀數(shù)為__________cm，相鄰兩條亮條紋間距Δx＝________cm。(2)已知所用雙縫的寬度d＝0.10mm，實(shí)驗(yàn)室的地面由“80cm×80cm”的地板磚鋪成，則該激光器發(fā)出光的波長(zhǎng)為________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。鍍膜眼鏡地處高原的雪山上，紫外線和綠光都很強(qiáng)烈，它們對(duì)人眼有很大的危害。用什么辦法削弱它們呢？人們利用蒸鍍的方法，使眼鏡片覆蓋一層薄薄的氟化鎂薄膜，適當(dāng)?shù)卣莆者@個(gè)薄膜的厚度，使紫外線和綠光在薄膜的兩個(gè)反射面上反射以后，均產(chǎn)生干涉加強(qiáng)。因此，綠光和紫外線在反光中的比例加大，透過鏡片的比例自然就減少了，進(jìn)入眼睛的光線就弱得多了。為了同時(shí)使兩種不同波長(zhǎng)的光都得到反射加強(qiáng)，常常把兩種不同的材料交替蒸鍍?cè)阽R片，制成多層干涉濾光膜，這就是多層干涉濾光片，它比單層濾光片的效果更好。薄膜的厚度、所選擇的材料要根據(jù)反射加強(qiáng)的波長(zhǎng)而定。眼鏡片上的這層薄薄的干涉濾光膜就像一對(duì)忠實(shí)的門衛(wèi)，它們防守著大門，把傷害眼睛的光拒之門外，使眼睛能夠長(zhǎng)時(shí)間地正常工作。1．鍍膜眼鏡能保護(hù)眼睛的原理是什么？2．鍍膜眼鏡的反射面是哪里？