2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第十五章實(shí)驗(yàn)十三用雙縫干涉測(cè)量光的波長課件

實(shí)驗(yàn)十三用雙縫干涉測(cè)量光的波長一、實(shí)驗(yàn)原理與操作二、數(shù)據(jù)處理與誤差分析1.數(shù)據(jù)處理.用刻度尺測(cè)量出雙縫到光屏間的距離l，由公式Δx＝平均值. 2.誤差分析. (1)測(cè)條紋間距Δx時(shí)帶來誤差. (2)測(cè)量雙縫到光屏間距離l時(shí)產(chǎn)生誤差. 3.注意事項(xiàng). (1)保證燈絲、單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒共軸. (2)保持單縫和雙縫平行.考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理與操作

【典題1】(2021

年北京順義模擬)用雙縫干涉測(cè)量光的波長實(shí)驗(yàn)裝置如圖S13-1甲所示.將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，光源發(fā)的光經(jīng)濾光片(裝在單縫前)成為單色光，把單縫照亮.單縫相當(dāng)于一個(gè)線光源，它又把雙縫照亮，已知雙縫間的距離為0.3mm.透鏡的作用是使射向單縫的光更集中.遮光筒的一端裝有毛玻璃屏，通過目鏡可以在屏上觀察到干涉條紋.甲乙丙圖S13-1(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需要測(cè)量的有__________________________________________.

(2)實(shí)驗(yàn)中將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，并將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示.然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭、使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖丙所示，得相鄰的條紋之間距離為______mm.

(3)若測(cè)得雙縫到毛玻璃屏的距離為120.00cm，則本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的這種光的波長是____m(保留兩位有效數(shù)字). (4)若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太稀疏，可采取的改善辦法是____________________________(至少寫一條).解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)公式Δx＝λ可得λ＝

ldΔxd l，

所以需要測(cè)量相鄰的條紋之間距離、雙縫間距、雙縫到屏的距離.所以還需要測(cè)量雙縫到毛玻璃屏的距離和相鄰條紋間距. (2)第一條亮紋的讀數(shù)為：4.5mm＋0.01×40.0mm＝4.900mm，第6條亮紋的讀數(shù)為14.5mm＋0.01×17.0mm＝14.670mm，所以相鄰的亮紋間距是Δx＝14.670－4.900 5＝1.954mm.4.9×10－7

(3)換波長更短的濾光片(或減小雙縫(4)根據(jù)公式Δx＝

ldλ可知，想要條紋變密集，即讓?duì)變小，可以減小雙縫到屏的距離，減小光波的波長，增大雙縫的間距，即換波長更短的濾光片或減小雙縫到毛玻璃屏的距離.

答案：(1)

雙縫到毛玻璃屏的距離和相鄰條紋間距(2)1.954到毛玻璃屏的距離)考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

【典題2】(2020

年山東青島一模)某實(shí)驗(yàn)小組在用雙縫干涉測(cè)光的波長的實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，如圖S13-2甲所示.雙縫間距d＝0.20mm，測(cè)得屏與雙縫間的距離L＝500mm.然后，接通電源使光源正常工作：甲乙圖S13-2

(1)某同學(xué)在測(cè)量時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，在測(cè)量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)亮條紋A的中心，如圖乙所示，則游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________cm；然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)亮條紋B的中心，若游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.67cm，此時(shí)主尺上的________cm刻度與游標(biāo)尺上某條刻度線對(duì)齊；入射光的波長λ＝________m.

(2)若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密，可采取的改善辦法有__________________________(至少寫一條).

解析：(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.1cm＋0.1mm×1＝1.11cm；若游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.67cm，此時(shí)主尺上的2.3cm刻度與游標(biāo)尺上某條刻度線對(duì)齊；條紋間距Δx＝答案：(1)1.112.33.2×10－7

(2)減小雙縫間距d(或(2)若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)條紋太密，即條紋間距太小，根據(jù)雙縫到屏的距離L.增大雙縫到屏的距離L)可以利用激光或反射光作為相干光源，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)容易成功.考向1利用激光作為相干光源

【典題3】如圖S13-3所示是用激光器、縫間距可調(diào)節(jié)的雙縫屏、光屏等器材研究光的干涉現(xiàn)象的裝置.圖S13-3

實(shí)驗(yàn)中用激光照射雙縫，其目的是產(chǎn)生________相同的兩束光；為了增大光屏上干涉條紋的間距，只調(diào)節(jié)雙縫間隙Δs，其他條件不變，應(yīng)使Δs________(填“增大”或“減小”)；如果將紅光換為紫光，其他條件不變，光屏上干涉條紋的間距將________(填“增大”或“減小”).解析：實(shí)驗(yàn)中用激光照射雙縫的作用是形成頻率相同的相干光源；由干涉條紋間距Δx＝

dΔsλ知，為了增大光屏上干涉條紋的間距，應(yīng)使雙縫間距離Δs減??；如果僅將紅光激光器換為紫光激光器，其他條件都不變，則光屏上干涉條紋的間距減小.

答案：頻率減小減小考向2利用反射光作為相干光源

【典題4】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，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱為洛埃鏡實(shí)驗(yàn)).圖S13-4

(1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝置如圖S13-4所示，S為單色光源，M為平面鏡，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. (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，光的波長為λ，在光屏上形成干涉條紋，寫出相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間距離Δx的表達(dá)式.

解析：(1)先畫出S經(jīng)平面鏡的像點(diǎn)S′，然后畫出