新課標(biāo)高考物理一輪總復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)十五用雙縫干涉測光波長張實(shí)用教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1新課標(biāo)高考物理一輪總復(fù)習(xí)新課標(biāo)高考物理一輪總復(fù)習(xí)(fx)實(shí)驗(yàn)十實(shí)驗(yàn)十五用雙縫干涉測光波長張五用雙縫干涉測光波長張第一頁，共32頁。三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)，另外還有學(xué)，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺。生電源、導(dǎo)線、刻度尺。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1觀察觀察(gunch)干涉條紋干涉條紋(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如圖實(shí)上。如圖實(shí)152所示。所示。圖實(shí)圖實(shí)152第1頁/共32頁

2、第二頁，共32頁。(2)接好光源，打開開關(guān)接好光源，打開開關(guān)(kigun)，使燈絲正常發(fā)光。，使燈絲正常發(fā)光。(3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏。屏。(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約雙縫與單縫的縫平行，二者間距約510 cm，這時(shí)，可觀察白，這時(shí)，可觀察白光的干涉條紋。光的干涉條紋。(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。第2頁/共32頁第三頁，共32頁。2測定單色光的波長測

3、定單色光的波長(1)安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋(tio wn)。(2)使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋(tio wn)的中的中央，記下手輪上的讀數(shù)央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋，將該條紋(tio wn)記為第記為第1條亮條亮紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋(tio wn)的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2，將該條紋，將該條紋(tio wn)記為第記為第n條亮紋。條亮紋。(3)用刻度尺測量雙縫到光屏的距離用刻度尺測量雙縫到光屏的距

4、離l(d是已知的是已知的)。(4)重復(fù)測量。重復(fù)測量。第3頁/共32頁第四頁，共32頁。(3)計(jì)算計(jì)算(j sun)多組數(shù)據(jù)，求多組數(shù)據(jù)，求的平均值。的平均值。六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng)(1)雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且注意保養(yǎng)。注意保養(yǎng)。(2)安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)。距適當(dāng)。第4頁/共32頁第五頁，共32頁。(3)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近。光源燈絲最好為線

5、狀燈絲，并與單縫平行且靠近。(4)照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量量(cling)頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰的一般原因是頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰的一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)。單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)。七、誤差分析七、誤差分析(1)雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離l的測量的測量(cling)存在誤差。存在誤差。(2)測條紋間距測條紋間距x帶來的誤差：帶來的誤差：干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。誤認(rèn)為誤認(rèn)為x為亮為亮(暗暗)條紋的寬度。條紋的寬度。分劃

6、板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。紋中心。測量測量(cling)多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。中的條紋數(shù)未數(shù)清。第5頁/共32頁第六頁，共32頁。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理(yunl)與操作與操作例例1(2013太原模擬太原模擬(mn)(1)如圖實(shí)如圖實(shí)153所示，在所示，在 “用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，光具座上實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、放置的光學(xué)元件依次為光源、_、_、_、遮光筒、光屏。對于某、遮光筒、光屏。對于某種單色光，為增加

7、相鄰亮紋種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋暗紋)間的距離，可采取間的距離，可采取_或或_的方法。的方法。圖實(shí)圖實(shí)153第6頁/共32頁第七頁，共32頁。(2)如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成，這時(shí)可以去掉的部件是成，這時(shí)可以去掉的部件是_(填數(shù)字填數(shù)字(shz)代號(hào)代號(hào))。(3)轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮條紋，讀下手輪的讀數(shù)如圖實(shí)條亮條紋，讀下手輪的讀數(shù)如圖實(shí)154甲所示。繼甲所示。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮條紋，讀條亮條紋，讀下手輪的讀

8、數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是下手輪的讀數(shù)如圖乙所示。則相鄰兩亮條紋的間距是_mm。第7頁/共32頁第八頁，共32頁。圖實(shí)圖實(shí)154(4)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30 mm、雙縫和光屏、雙縫和光屏之間的距離之間的距離(jl)是是900 mm，則待測光的波長是，則待測光的波長是_m。(取三位有效數(shù)字取三位有效數(shù)字)第8頁/共32頁第九頁，共32頁。 (2)由于激光是相干光源，故可以由于激光是相干光源，故可以(ky)去掉的部件是、去掉的部件是、。 第9頁/共32頁第十頁，共32頁。第10頁/共32頁第十一頁，共32頁。答案答案(d n)(1)濾光片單縫雙縫濾光片單

9、縫雙縫增加雙縫到光屏間的距離增加雙縫到光屏間的距離(或選用較長的遮光筒或選用較長的遮光筒)減小雙縫之間的距離減小雙縫之間的距離(2)(3)1.610(4)5.37107第11頁/共32頁第十二頁，共32頁。題組演練題組演練1如圖實(shí)如圖實(shí)155所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫縫S時(shí)，在光屏?xí)r，在光屏P上觀察到干涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的上觀察到干涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以干涉圖樣，可以(ky) ()A增大增大S1與與S2的間距的間距B減小雙縫屏到光屏的距離減小雙縫屏到光屏的距離C將綠光換為紅光將綠光換為紅光 D將綠光換為紫光將綠光換為紫

10、光圖實(shí)圖實(shí)155第12頁/共32頁第十三頁，共32頁。答案答案(d n)：C第13頁/共32頁第十四頁，共32頁。2(2012福建高考福建高考(o ko)在在“用雙縫干涉測光的波長用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中(實(shí)實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)156)：圖實(shí)圖實(shí)156(1)下列說法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的下列說法哪一個(gè)是錯(cuò)誤的_。(填選項(xiàng)填選項(xiàng)前的字母前的字母(zm)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)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，應(yīng)放上單縫和雙縫B測量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測微目鏡分劃板測量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊中心刻

11、線與該亮紋的中心對齊第14頁/共32頁第十五頁，共32頁。(2)測量測量(cling)某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖實(shí)某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖實(shí)157，其示數(shù)為，其示數(shù)為_mm。圖實(shí)圖實(shí)157第15頁/共32頁第十六頁，共32頁。解析解析(ji x)：(1)調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，無需放上單縫和雙縫，選項(xiàng)在屏中心時(shí)，無需放上單縫和雙縫，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。(2)主尺的示數(shù)為主尺的示數(shù)為1.5 mm，可動(dòng)尺的示數(shù)為，可動(dòng)尺的示數(shù)為47.00.01 mm0.470 mm，總的示數(shù)為，總的示數(shù)為(1.50.470)mm1.970 mm答案：答案

12、：(1)A(2)1.970第16頁/共32頁第十七頁，共32頁。數(shù)據(jù)處理與誤差數(shù)據(jù)處理與誤差(wch)分析分析例例2現(xiàn)有毛玻璃屏現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫、雙縫B、白光光源、白光光源C、單縫、單縫D和透紅光的濾光片和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們等光學(xué)元件，要把它們(t men)放在如圖放在如圖實(shí)實(shí)158所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅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。光的波長。圖實(shí)圖實(shí)158第17頁/共32頁第十八頁，共32頁。 (1)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有：本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有：取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束

13、能直接沿遮光筒軸線把屏照亮直接沿遮光筒軸線把屏照亮(zho lin)；按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元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；件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測量雙縫到屏的距離；用米尺測量雙縫到屏的距離；用測量頭用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋測量數(shù)條亮紋間的距離。間的距離。在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_和和_。第18頁/共32頁第十九頁，共32頁。(2)將測量頭的分劃板中心將測量頭的分劃板中心(zhngxn)刻線與某亮紋刻線與某亮紋中心中心(zhngxn)對齊，將該亮紋定為第對齊，將

14、該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖實(shí)輪上的示數(shù)如圖實(shí)159甲所示，然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測甲所示，然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心量頭，使分劃板中心(zhngxn)刻線與第刻線與第6條亮紋中心條亮紋中心(zhngxn)對齊，記下此時(shí)如圖乙所示的手輪上的示數(shù)對齊，記下此時(shí)如圖乙所示的手輪上的示數(shù)_mm，求得相鄰亮紋的間距，求得相鄰亮紋的間距x為為_mm。圖實(shí)圖實(shí)159第19頁/共32頁第二十頁，共32頁。(3)已知雙縫間距已知雙縫間距(jin j)d為為2.0104 m，測得，測得雙縫到屏的距離雙縫到屏的距離l為為0.700 m，由計(jì)算式，由計(jì)算式_，求得所測紅光波長為，求得所測

15、紅光波長為_nm。解析解析(1)單縫與雙縫的間距單縫與雙縫的間距(jin j)為為510 cm，使單縫與雙縫相互平行。，使單縫與雙縫相互平行。第20頁/共32頁第二十一頁，共32頁。第21頁/共32頁第二十二頁，共32頁。題組演練題組演練3如圖實(shí)如圖實(shí)1510所示，在楊氏所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長為為5.30107 m，屏上，屏上P點(diǎn)距雙點(diǎn)距雙縫縫S1和和S2的路程差為的路程差為7.95107 m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是_(選填選填“明條紋明條紋(tio wn)”或或“暗條紋暗條紋(tio wn)”)?，F(xiàn)改用波長為?，F(xiàn)改用波長為6.30107

16、 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋保持其他條件不變，則屏上的條紋(tio wn)間距將間距將_(選填選填“變寬變寬”“變窄變窄”或或“不變不變”)。圖實(shí)圖實(shí)1510第22頁/共32頁第二十三頁，共32頁。答案答案(d n)：暗條紋變寬：暗條紋變寬第23頁/共32頁第二十四頁，共32頁。4用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間的距離用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖實(shí)的大小恰好是圖實(shí)1511中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，如圖丁中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，如圖丁所示；雙縫到毛玻璃間的距離的大小由圖中的毫米刻度所示；雙縫到毛玻璃間的距離的大小由圖中的毫

17、米刻度尺讀出，如圖丙所示；實(shí)驗(yàn)時(shí)先移動(dòng)測量頭尺讀出，如圖丙所示；實(shí)驗(yàn)時(shí)先移動(dòng)測量頭(如圖甲如圖甲)上的上的手輪，把分劃線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋手輪，把分劃線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋(如圖乙所如圖乙所示示)，并記下螺旋測微器的讀數(shù)，并記下螺旋測微器的讀數(shù)x1(如圖戊所示如圖戊所示)，然后轉(zhuǎn)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，把分劃線向右移動(dòng)，直到對準(zhǔn)第動(dòng)手輪，把分劃線向右移動(dòng)，直到對準(zhǔn)第7條亮條紋并記條亮條紋并記下螺旋測微器的讀數(shù)下螺旋測微器的讀數(shù)x2(如圖己所示如圖己所示)，由以上測量數(shù)據(jù)，由以上測量數(shù)據(jù)(shj)求該單色光的波長。求該單色光的波長。第24頁/共32頁第二十五頁，共32頁。圖實(shí)圖實(shí)1511第

18、25頁/共32頁第二十六頁，共32頁。答案答案(d n)：8107 m第26頁/共32頁第二十七頁，共32頁。5用激光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，比普通光源用激光做單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，比普通光源(gungyun)效果更好，圖像更清晰。如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在效果更好，圖像更清晰。如果將感光元件置于光屏上，則不僅能在光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換，在電腦上光屏上看到彩色條紋，還能通過感光元件中的信號(hào)轉(zhuǎn)換，在電腦上看到光強(qiáng)的分布情況。下列說法正確的是看到光強(qiáng)的分布情況。下列說法正確的是()圖實(shí)圖實(shí)1512第27頁/共32頁第二十八頁，共32頁。A當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示B當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示C當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如乙所示D當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示當(dāng)做雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，光強(qiáng)分布圖如丙所示解析：當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，中間是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降解析：當(dāng)做單縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，中間是亮條紋，往兩側(cè)條紋亮度逐漸降低，且亮條紋的寬度不等，所以其光強(qiáng)分布圖如圖乙所