2019_20學年高中物理第十三章光4實驗：用雙縫干涉測量光的波長（同時練習使用游標型測量頭）課件新人教版.pptx

,第十三章 光,4 實驗：用雙縫干涉測量光的波長 (同時練習使用游標型測量頭),NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,技能儲備 明確原理 提煉方法,題型演練 學以致用 實訓演練,達標檢測 檢測評價 達標過關,課時對點練 注重雙擊 強化落實,技能儲備,一、雙縫干涉條紋間距問題,1.實驗原理 由公式x 可知，在雙縫干涉實驗中，d是雙縫間距，是已知的；只要測出雙縫到屏的距離l及相鄰兩亮(或暗)條紋的中心間距x，即可由公式 x計算出入射光的波長，而測量x是本實驗的關鍵. 2.實驗裝置(如圖1所示),二、用雙縫干涉測量光的波長(同時練習使用游標型測量頭),圖1,3.測量頭的構(gòu)造及使用 如圖2所示，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會向左右移動，測量時，應使分劃板中心刻度對齊某條亮(或暗)條紋的中心，記下此時游標卡尺上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移至另一條亮(或暗)條紋中央，記下此時游標卡尺的讀數(shù)a2；并記下兩次測量的亮(或暗)條紋數(shù)n， 則相鄰兩條亮(或暗)條紋間距x .,圖2,4.實驗步驟及數(shù)據(jù)處理 (1)按如圖1所示安裝儀器. (2)將光源中心、單縫中心、雙縫中心都調(diào)節(jié)在遮光筒的中心軸線上. (3)使光源發(fā)光，在光源和單縫之間加紅(或綠)色濾光片，讓過濾后的條形光斑恰好落在雙縫上，通過調(diào)節(jié)遮光筒上測量頭的目鏡，觀察單色光的干涉條紋；撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋(彩色條紋). (4)再次加裝濾光片，通過目鏡觀察單色光的干涉條紋，同時調(diào)節(jié)手輪，使分劃板的中心刻線對齊某一亮(或暗)條紋的中心，記下此時游標卡尺的讀數(shù)，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪使分劃板移動，直到分劃板的中心刻線對齊另一亮(或暗)條紋中心，再次記下此時游標卡尺讀數(shù)和移過分劃板中心刻線的條紋數(shù)n.,(5)將兩次游標卡尺的讀數(shù)相減，求出n個亮(或暗)條紋間的距離a，利用公式x 算出條紋間距，然后利用公式 x，求出此單色光的波長(d、l儀 器中都已給出). (6)換用不同顏色的濾光片，重復步驟(3)、(4)，并求出相應的波長. 5.注意事項 (1)單縫、雙縫應相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心軸線上，雙縫到單縫的距離應相等. (2)測雙縫到屏的距離l時用毫米刻度尺多次測量取平均值. (3)測條紋間距x時，用測量頭測出n條亮(或暗)條紋間的距離a，求出相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離x . (4)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近.,題型演練,例1 (多選)在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣.若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是 A.改用紅色激光 B.改用藍色激光 C.減小雙縫間距 D.將屏幕向遠離雙縫的位置移動,一、雙縫干涉條紋間距問題,解析 根據(jù)干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距x 可知，要使x增大，可以增大波長或增大雙縫到屏的距離或縮小雙縫間的距離，所以選項A、C、D正確，B錯誤.,例2 在楊氏干涉實驗中，若單色光的波長5.89107 m，雙縫間的距離d1 mm，雙縫到屏的距離l2 m，則第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距為_.,1.178102 m,x1.178103 m， 則第1個亮條紋到第11個亮條紋的中心間距為 x10x1.178102 m.,二、實驗原理與操作,例3 (2018牌頭中學上學期期中)下列關于“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的操作，正確的是 A.光具座上從光源開始依次擺放凸透鏡、濾光片、雙縫、單縫、遮光筒、測量 頭和目鏡 B.將單縫向雙縫靠近，相鄰兩亮條紋中心的距離減小 C.將濾光片從紅色換成綠色，觀察到的條紋間距增大 D.單縫與雙縫的平行度可以通過撥桿來調(diào)節(jié),解析 為了獲取單色的線光源，光源后面是濾光片、單縫，然后通過雙縫在光屏上產(chǎn)生干涉圖樣，則后面是雙縫、遮光筒、測量頭和目鏡，故A錯誤； 單縫與雙縫間的距離不影響條紋的間距，所以相鄰兩亮條紋中心的距離不變，故B錯誤； 若將紅色濾光片換成綠色濾光片，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式：x ，因波長變短，觀察到的條紋間距會變小，故C錯誤； 單縫與雙縫的平行度可以通過撥桿來調(diào)節(jié)，故D正確.,針對訓練 (2018嘉興一中高二上學期期末)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中， (1)下列操作正確的是_. A.先調(diào)節(jié)光源高度，觀察到光束沿遮光筒的軸線傳播后再裝上測量頭 B.接通電源前把輸出電壓調(diào)到小燈泡額定的電壓 C.觀察到條紋比較模糊，可以調(diào)節(jié)撥桿進行調(diào)整 D.測量某亮條紋位置時，目鏡分劃板中心刻線與該亮紋邊緣重合,AC,(2)下列圖中條紋間距表示正確是_.,C,三、實驗數(shù)據(jù)處理,例4 (2016浙江4月選考)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，選用紅色濾光片和間距為0.20 mm的雙縫，雙縫與屏的距離為600 mm.某同學正確操作后，在目鏡中看到如圖3甲所示的干涉條紋.換成紫色濾光片正確操作后，使測量頭分劃板刻線與第k級暗條紋中心對齊，在目鏡中觀測到的是圖乙中的_(填字母)，此時測量頭的讀數(shù)為25.70 mm.沿同一方向繼續(xù)移動測量頭使分劃板刻線與第k5級暗條紋中心對齊，此時測量頭標尺如圖丙所示，其讀數(shù)是_ mm，紫光的波長等于_ nm.,圖3,D,19.40,420,學科素養(yǎng) 本題考查了用雙縫干涉測量光的波長實驗，回顧了游標卡尺的使用方法，這體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學思維”的學科素養(yǎng).在實驗過程中，學生之間需要合作、交流、處理數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了“實驗探究”的學科素養(yǎng).,達標檢測,1.(雙縫干涉條紋間距問題)(2018浙江4月選考)小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗.單縫和平面鏡的放置如圖4所示，白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長為的單色光，照射單縫，能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋.小明測得單縫與鏡面延長線的距離為h、與光屏 的距離為D，則條紋間距x_.隨后小明撤去平面鏡，在單縫下方A處 放置同樣的另一單縫，形成雙縫結(jié)構(gòu)，則在光屏上_(填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋.,圖4,不能,1,2,3,4,2.(實驗原理與操作)(2018嘉興3月選考科目測試)(1)“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，在圖5甲、乙、丙三處所放置的器材依次是_. A.單縫、雙縫、濾光片 B.濾光片、雙縫、單縫 C.濾光片、單縫、雙縫,圖5,1,2,3,4,(2)如果去掉濾光片，在目鏡位置_(選填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋.,C,能,3.(實驗原理與操作)(多選)(2018溫州十五校聯(lián)合體高二第二學期期末)利用圖6所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是 A.把雙縫的間距規(guī)格從“0.2 mm”換成“0.25 mm”，干涉條紋間距變寬 B.將濾光片由紅色換成藍色，干涉條紋間距變寬 C.光源后的凸透鏡主要起到會聚光線的作用 D.減小光源到單縫的距離，干涉條紋間距不變,圖6,1,2,3,4,解析 根據(jù)x 可知，把雙縫的間距規(guī)格從“0.2 mm”換成“0.25 mm”，干涉條紋間距變窄，選項A錯誤； 藍光的波長小于紅光，將濾光片由紅色換成藍色，干涉條紋間距變窄，選項B錯誤； 減小光源到單縫的距離，干涉條紋間距不變，選項D正確； 光源后的凸透鏡主要起到會聚光線的作用，選項C正確.,1,2,3,4,4.(實驗數(shù)據(jù)處理)(2018臺州路橋中學高二上學期月考)如圖7所示，某同學在利用雙縫干涉測量單色光波長時，第一次分劃板中心刻線對齊A條紋中心時(圖a)，游標卡尺的示數(shù)如圖b所示，第二次分劃板中心刻線對齊B條紋中心時(圖c)，游標卡尺的示數(shù)如圖d所示，已知雙縫間距為0.5 mm，從雙縫到屏的距離為1 m，則圖b中游標卡尺的示數(shù)為_mm，圖d中游標卡尺的示數(shù)為_mm，由此可得相鄰兩亮條紋的間距x_mm，所測單色光的波長為_m.,1,2,3,4,6.5107,11.5,16.7,1.3,圖7,解析 游標卡尺讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上游標尺讀數(shù).10分度游標卡尺精確度為0.1 mm，題圖b中游標尺第5刻線與主尺刻線對齊，故讀數(shù)為11 mm0.1 mm 511.5 mm； 圖d中游標尺第7刻線與主尺刻線對齊，故讀數(shù)為16 mm0.1 mm716.7 mm；,1,2,3,4,課時對點練,1.(2018湖州高二下學期期末)某同學想觀察白光的干涉圖樣，如圖1所示已經(jīng)將光源置于光具座左側(cè).為了完成實驗，需要進行下列操作：,圖1,在雙縫前安裝單縫，在遮光筒右側(cè)安裝測量頭 調(diào)節(jié)撥桿使單、雙縫平行，直至目鏡中觀察到干涉圖樣 在光源的右側(cè)依次將透鏡、遮光筒安裝在水平光具座上，并使三者中心線共軸 在遮光筒左側(cè)安裝雙縫，調(diào)節(jié)光源位置和高低，通過遮光筒右側(cè)觀察，直至視野內(nèi)出現(xiàn)一條中心有亮點的亮線(保證光沿遮光筒軸線傳播) 上述操作進行正確的排序是_.,1,2,3,4,5,6,7,8,2.(2017臺州中學高三第一學期第一次統(tǒng)練)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，經(jīng)調(diào)節(jié)后在目鏡中觀察到如圖2甲所示的單色光干涉條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到如圖乙所示的條紋，則改變的實驗條件可能是_. A.減小光源到單縫的距離 B.增大雙縫之間的距離 C.增大雙縫到光屏之間的距離 D.將紅色濾光片改為綠色濾光片,1,2,3,4,5,6,7,8,圖2,BD,3.在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中(實驗裝置如圖3)，下列說法錯誤的是_. A.調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒 軸線照在屏中心時，應放上單 縫和雙縫 B.測量某條干涉亮條紋位置時，應使測量頭分劃板中心刻線與該亮條紋的中 心對齊 C.為了減小測量誤差，可用測量頭測出n條亮條紋間的距離a，求出相鄰兩條 亮條紋間距x D.將濾光片放在單縫與雙縫之間不改變實驗結(jié)果,A,1,2,3,4,5,6,7,8,圖3,解析 調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，不需放單縫和雙縫，故A錯誤； 測量某條干涉亮條紋位置時，應使測量頭分劃板中心刻線與該亮條紋的中心對齊，故B正確； n條亮條紋之間有n1個間距，相鄰兩條亮條紋的間距x ，故C正確；根據(jù)實驗原理知D正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,4.(2018金華十校高二上學期期末聯(lián)考)如圖4甲所示用雙縫干涉測量光的波長，其中A、B、C、D分別表示濾光片、單縫、雙縫、光屏.圖乙a是實驗時用紅色濾光片和間距d0.36 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖乙b是實驗時用紅色濾光片和間距d0.18 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣；圖乙c是實驗時用藍色濾光片和間距d0.36 mm的雙縫在光屏上得到的圖樣，則：,(1)比較圖乙a和圖乙b，對相同色光，雙縫間距減小，相鄰條紋間距_.(填“增大”或“減小”),圖4,增大,解析 比較圖乙a和圖乙b，對相同色光，雙縫間距減小，相鄰條紋間距增大；,1,2,3,4,5,6,7,8,(2)比較圖乙a和圖乙c，對相同雙縫，光的波長變短，相鄰條紋間距_. (填“增大”或“減小”),解析 比較圖乙a和圖乙c，對相同雙縫，藍光波長小于紅光波長，即光的波長變短，相鄰條紋間距減小.,減小,1,2,3,4,5,6,7,8,5.在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，取雙縫間距d0.5 mm，雙縫光屏間距離L0.5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖5甲所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺讀數(shù)如圖，則圖中A位置的游標卡尺讀數(shù)為_ mm，單色光的波長約為_ m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字). 若測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖乙所示.通過裝置中的“撥桿”的撥動_(填“能”或“不能”)把干涉條紋調(diào)成與分劃板中心刻線在同一方向上.,圖5,11.1,6.4107,不能,1,2,3,4,5,6,7,8,6.(2018金華十校高二第二學期期末)如圖6甲是用“雙縫干涉測量光的波長”實驗裝置圖.,圖6,(1)已知單縫與雙縫間的距離L1200 mm，雙縫與屏的距離L2800 mm，雙縫間距d0.25 mm，用測量頭來測量亮條紋中心的距離，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板左右移動，讓分劃板的,中心刻線對準第1條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)為2.191 mm，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準第4條亮條紋的中心，記下此時手輪上的讀數(shù)為7.870 mm，如圖丙所示，則該光波的波長為_m.(保留兩位有效數(shù)字),1,2,3,4,5,6,7,8,5.9107,(2)若在調(diào)節(jié)過程中觀察到如圖乙所示的干涉條紋，則出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是_. A.單縫與雙縫不平行 B.單縫與雙縫的距離太近 C.設備安裝時，沒有調(diào)節(jié)光源的高度使光線把整個光屏都照亮,解析 分析可知，出現(xiàn)乙圖原因為光路調(diào)節(jié)中，沒有調(diào)節(jié)好光源的高度，導致光路不正.,1,2,3,4,5,6,7,8,C,7.(2018嘉興高級中學高二第二學期期中)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等光學元件，要把它們放在圖7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.,圖7 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學元件，由左至右，表示各光學元件的字母排列順序應為C、_、A.,E、D、B,解析 雙縫干涉裝置各組成部分在光具座上的正確排序為：光源、濾光片、單縫、雙縫、屏，因此應填：E、D、B.,1,2,3,4,5,6,7,8,(2)如圖所示，A、B、C、D代表雙縫產(chǎn)生的四種干涉圖樣，回答下列問題：,1,2,3,4,5,6,7,8,如圖A圖樣是紅光通過雙縫產(chǎn)生的，那么換用紫光得到的圖樣用_圖樣表示最合適. 如果將B圖樣的雙縫距離變小，那么得到的圖樣用_圖樣表示最合適.,C,D,(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)為2.320 mm，然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，