2022屆新教材高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章光學(xué)電磁波相對論實驗21用雙縫干涉測光的波長課件新人教版

實驗21用雙縫干涉測光的波長第十四章2022必備知識預(yù)案自診一、注意事項1.調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時,要注意調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。2.放置單縫和雙縫時,縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。3.調(diào)節(jié)測量頭時,應(yīng)使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊,記清此時手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊,記下此時手輪上的讀數(shù),兩次讀數(shù)之差就表示這兩個條紋間的距離。4.不要直接測Δx,要測幾個條紋的間距,計算得Δx,這樣可以減小誤差。5.白光的干涉觀察到的是彩色條紋,其中白色在中央,紅色在最外邊。二、誤差分析1.雙縫到屏的距離l的測量存在誤差。2.測條紋間距Δx帶來的誤差如下:(1)干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度。(2)誤認(rèn)為Δx為亮(暗)條紋的寬度。(3)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。(4)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確,此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。關(guān)鍵能力學(xué)案突破考點一實驗原理與操作【典例1】

(2019全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時,接通電源使光源正常發(fā)光:調(diào)整光路,使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}:(1)若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù),該同學(xué)可

;

a.將單縫向雙縫靠近b.將屏向靠近雙縫的方向移動c.將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動d.使用間距更小的雙縫(2)若雙縫的間距為d,屏與雙縫間的距離為l,測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx,則單色光的波長λ=

;

(3)某次測量時,選用的雙縫的間距為0.300mm,測得屏與雙縫間的距離為1.20m,第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm。則所測單色光的波長為

nm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

規(guī)律方法用雙縫干涉測光的波長問題的解決方法明確雙縫干涉條紋間距公式Δx=λ中各物理量的意義,其中Δx是相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的中心間距,d是雙縫之間的距離,l是雙縫到屏的距離,λ為光的波長?？键c二實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析【典例2】

(2020山東青島高三一模)某實驗小組在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,將雙縫干涉實驗儀器按要求安裝在光具座上,如圖甲所示。雙縫間距d=0.20mm,測得屏與雙縫間的距離l=500mm。然后,接通電源使光源正常工作:(1)某同學(xué)在測量時,轉(zhuǎn)動手輪,在測量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對準(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)動手輪,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)亮條紋b的中心,若游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為1.67cm,此時主尺上的

cm刻度與游標(biāo)尺上某條刻度線對齊;入射光的波長λ=

m;

(2)若實驗中發(fā)現(xiàn)條紋太密,可采取的改善辦法有

(寫一條即可)。

答案(1)1.11

3.2×10-7

(2)減小雙縫間距d(或者增大雙縫到干涉屏的距離l)規(guī)律方法熟記求解相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離的公式Δx=中各物理量的意義。a1是使分劃板的中心刻線對齊某條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù),將該條紋記為第1條亮紋,a2是轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板中心刻線移動至另一條亮紋的中央時記下的手輪上的讀數(shù),并將該條紋記為第n條亮紋。對應(yīng)演練遷移應(yīng)用1.(2020山東濟(jì)南高三二模)如圖甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖,現(xiàn)要利用這套裝置來測量某種單色光的波長。甲

(1)裝置示意圖中有三個電學(xué)元件的名稱空缺,關(guān)于它們的說法正確的是

。

a.①是雙縫,③是濾光片b.②是雙縫,③是單縫c.②是單縫,③是雙縫(2)用20分度的游標(biāo)卡尺測量雙縫間距如圖乙所示,雙縫間距d=

mm。

乙

丙

(3)圖丙為實驗得到的干涉條紋,用測量頭測出了第1條和第6條亮紋中心間的距離為Δx,已知雙縫到光屏的距離為l,則所測單色光波長的計算式為λ=

(用題中所給的字母表示)。

解析(1)為獲取單色線光源,光源后面要有濾光片、單縫、雙縫,則①是濾光片,②是單縫,③是雙縫,故ab錯誤,c正確。(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)d=0.2

cm+1×0.05

mm=2

mm+0.05

mm=2.05

mm2.(2020山東省實驗中學(xué)高三模擬)利用如圖甲所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象,安裝好儀器,調(diào)整光源的位置,使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏。放置單縫和雙縫,使縫相互平行,調(diào)整各部件的間距,觀察白光的雙縫干涉圖樣,在光源和單縫間放置濾光片,使單一顏色的光通過后觀察單色光的雙縫干涉圖樣。用米尺測出雙縫到屏的距離l,用測量頭測出相鄰的兩條亮(或暗)紋間的距離Δx,換用不同顏色的濾光片,觀察干涉圖樣的異同,并求出相應(yīng)的波長。甲

(1)(多選)關(guān)于該實驗,下列說法正確的是

(填正確選項標(biāo)號)。

a.增大單縫到雙縫的距離,干涉條紋間距變窄b.將藍(lán)色濾光片換成紅色濾光片,干涉條紋間距變窄c.換一個兩縫之間距離較大的雙縫,干涉條紋間距變窄d.去掉濾光片后,將觀察到彩色的干涉條紋(2)實驗裝置中分劃板與螺旋測微器相連,第一次分劃板中心刻度線對齊第1條亮紋中心,螺旋測微器讀數(shù)為1.990mm,轉(zhuǎn)動手輪第二次分劃板中心刻度線對齊第10條亮紋中心,螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示。已知雙縫的間距為0.5mm,從雙縫到屏的乙

距離