2024届高考物理一轮复习（新教材鲁科版）第十四章光实验十四用双缝干涉测量光的波长课件

实验十四目标要求1.掌握由Δy＝λ测量光的波长的原理，并会测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法.用双缝干涉测量光的波长 实验技能储备考点一　教材原型实验考点二　探索创新实验课时精练内容索引 一实验技能储备 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)条纹间距Δy与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ＝______. 2.实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上，如图所示.②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.③调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.平行 (2)测量单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数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第n条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数an.③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量. 3.数据分析(1)条纹间距Δy＝.(2)波长λ＝Δy.(3)计算多组数据，求λ的平均值. 4.注意事项(1)安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，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：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；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行. 考点一教材原型实验 例1如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：(1)在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头).单缝双缝由题图可知，③为单缝，④为双缝. (2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是________.A.将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小B.将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大C.将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大D.换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小E.去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失ABD 将光屏移近双缝，l减小，则由Δy＝λ可知，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故A正确；将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长λ变大，所以其他条件不变时，干涉条纹间距变大，故B正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C错误； 换一个两缝之间距离更大的双缝，则d变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故D正确；去掉滤光片，其他条件不变，会形成彩色干涉条纹，故E错误. (3)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此示数为________mm，由此可求得相邻亮条纹的间距Δy为________mm.13.8702.310 由题图乙可得读数为y2＝13.5mm＋37.0×0.01mm＝13.870mm，由题图甲可得读数为y1＝2mm＋32.0×0.01mm＝2.320mm， (4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝______，求得所测红光波长为_____nm.660 例2(2023·福建漳州市模拟)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示.(1)单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹____.(填正确答案字母)A.h＝10mm，d＝0.2mm，l＝10cmB.h＝10mm，d＝10mm，l＝80cmC.h＝1mm，d＝0.2mm，l＝80cmD.h＝1mm，d＝10mm，l＝10cmC 光通过单缝后需形成线光源，因此h必须比较小；根据Δx＝λ，双缝与屏的距离l越大，双缝间距d越小，干涉条纹间距越大，条纹越清晰，故选C. (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，读数为_______________________mm.4.943(4.942～4.944均可)手轮上分度值为0.01mm，故读数为4.5mm＋44.3×0.01mm＝4.943mm (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，如图丙所示.则在这种情况下波长的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)实际值.大于条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实＝Δx测cosθθ为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故Δx实<Δx测，由Δx＝得波长的测量值大于实际值. 考点二探索创新实验 例3洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置.如图所示，单色光从单缝S射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹.单缝S通过平面镜成的像是S′.(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致.如果S被视为其中的一个缝，_____相当于另一个“缝”.S′ 通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致.如果S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”. (2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15mm，单缝到光屏的距离D＝1.2m，观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78mm，则该单色光的波长λ＝_________m.(结果保留1位有效数字)6×10－7 第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78mm，等效双缝间的距离为d＝2h＝0.30mm＝3.0×10－4m， (3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离______.A.将平面镜稍向上移动一些B.将平面镜稍向右移动一些C.将光屏稍向右移动一些D.将光源由红色光改为绿色光AC根据双缝干涉条纹间距Δy＝λ可知，仅增大D、仅减小d或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A、C正确. 四课时精练 1.(2021·浙江6月选考·17(2))如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置.实验中：123(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是____.(单选)A.旋转测量头B.增大单缝与双缝间的距离C.调节拨杆使单缝与双缝平行C 123若粗调后看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，可尝试调节拨杆使单缝与双缝平行，故选C. 123(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是____.(单选)A.减小单缝与光源间的距离B.减小单缝与双缝间的距离C.增大透镜与单缝间的距离D.增大双缝与测量头间的距离D根据Δy＝λ，可知要增大条纹间距，可以增大双缝到光屏的距离l或减小双缝的间距d，故选D. 2.(2023·福建莆田市模拟)某实验小组利用图(a)装置测量某种单色光的波长，实验时，接通电源使光源正常发光，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样.(1)如图(a)所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是_______、______(填“单缝”或“双缝”).123单缝双缝 123发生干涉的条件是相位差恒定且频率相同，所以组装仪器时，A处应固定单缝，产生相位差恒定的光；B处固定双缝，产生两列频率相同的光，从而可以在毛玻璃上形成稳定的干涉图样； (2)在目镜中看到的干涉图样是图(b)中_____(填“甲”或“乙”).123甲干涉图样为明暗相间且等间距的条纹，故选甲； (3)移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮条纹的中心，记下此时手轮上读数x1；转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮条纹的中心，此时手轮上的读数为x2，如图(c)所示，则读数x2＝________mm；已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，则该单色光的波长λ＝__________(用题目中给出的字母表示).1231.700 123由题图(c)可知，固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为20.0×0.01mm＝0.200mm则螺旋测微器的示数为(1.5＋20.0×0.01)mm＝1.700mm； 3.寒假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度.123实验过程如下：(1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；(2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕； (3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上.123(4)打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上. 123(5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示.用刻度尺测出a、b两点间的距离为_______cm，则两相邻暗纹中心之间的距离Δy＝_____cm.10.502.1 123(6)测得玻璃片到光屏的距离L＝3.00m，已知该红色激光的波长λ＝700nm，利用公式求出双划痕间距d＝_______mm，即为刀片厚度(结果保留两位有效数字).0.10