高考總復(fù)習(xí)物理隨堂課件與課后習(xí)題第十三章光學(xué)電磁波相對論實(shí)驗(yàn)19用雙縫干涉測光的波長

高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI實(shí)驗(yàn)19用雙縫干涉測光的波長第十三章2023內(nèi)容索引010203強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略增素能精準(zhǔn)突破練思維遷移運(yùn)用強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略誤差分析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(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確,此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。易錯(cuò)辨析

(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí),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)用雙縫干涉測光的波長時(shí),單縫和雙縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上。(

)(3)用雙縫干涉測光的波長時(shí),用測量頭直接測出Δx,這樣可以減小誤差。(

)√√×增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作典例1.(2019全國Ⅱ卷)某同學(xué)利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實(shí)驗(yàn)時(shí),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(gè)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(dòng)C.將屏向遠(yuǎn)離雙縫的方向移動(dòng)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(shí),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)。

考題點(diǎn)睛

考點(diǎn)考向點(diǎn)睛雙縫干涉測波長的實(shí)驗(yàn)操作和原理規(guī)律:控制實(shí)驗(yàn)條件測得相鄰兩明(暗)紋間距離Δx方法:讀出l和d,測得Δx,據(jù)Δx=λ算出λ值易錯(cuò):第1條和第n條暗紋距離為(n-1)個(gè)條紋間距素養(yǎng)點(diǎn)撥

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(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例2.某實(shí)驗(yàn)小組在用雙縫干涉測光的波長的實(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(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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,則入射光的波長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

(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)考題點(diǎn)睛

素養(yǎng)點(diǎn)撥

熟記求解相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離的公式a1是使分劃板的中心刻線對齊某條亮條紋的中央時(shí)記下的手輪上的讀數(shù),將該條紋記為第1條亮條紋,a2是轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一條亮條紋的中央時(shí)記下的手輪上的讀數(shù),并將該條紋記為第n條亮條紋。練思維遷移運(yùn)用1.(2021山東濰坊一模)圖甲為雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)裝置,光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片,然后通過單縫和雙縫,在光屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋如圖乙所示,屏上P、P1、P2處出現(xiàn)亮條紋,Q1、Q2處出現(xiàn)暗條紋,P到S1、S2的距離相等。若遮光筒內(nèi)裝滿水,其他條件不變,則光屏上(

)A.不再出現(xiàn)明暗相間的條紋 B.P處可能出現(xiàn)暗條紋C.P1處一定為亮條紋 D.明暗相間的條紋間距變小甲

乙答案

D解析

從雙縫射出的兩束光仍然滿足相干光的條件,在屏上相遇還是會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,因此屏上還會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;P到雙縫的距離差為零,則P處仍然出現(xiàn)中央亮條紋,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由于光由真空(或空氣)進(jìn)入介質(zhì)后波長發(fā)生變化,P1到雙縫的距離之差不一定還是新波長的整數(shù)倍,可能是半波長的奇數(shù)倍從而出現(xiàn)暗條紋,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;光由真空(或空氣)進(jìn)入介質(zhì)后頻率不變,光速變小,由公式v=λf可知,光在水中的波長λ變小,由雙縫干涉相鄰兩亮條紋(或暗條紋)間的距離公式Δx=λ可知,條紋間距變小,D選項(xiàng)正確。2.(2021河北承德第一中學(xué)月考)在用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)中,裝置如圖甲所示。(1)對于單色光,下列操作能增大光屏上相鄰兩亮條紋之間距離的是

。

A.把③向左側(cè)移動(dòng)少許 B.把⑤向右側(cè)移動(dòng)少許C.將綠色濾光片改為紅色濾光片 D.增大雙縫之間的距離(2)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(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示。然后轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊,記下此時(shí)圖丙中手輪上的示數(shù)為

mm,求得相鄰亮條紋的間距Δx為

mm。

(3)已知雙縫間距為0.2mm,雙縫到屏的距離為0.7m,則所測光的波長為

nm。

答案

(1)BC

(2)13.870

2.310

(3)6603.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。用刻度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)條紋間的距離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

(2)實(shí)驗(yàn)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條亮條紋中心,螺旋測微器讀數(shù)為1.990mm,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪第二次分劃板中心刻度線對齊第10條亮條紋中心,螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示。已知雙縫的間距為0.5mm,從雙縫到屏的距離為1m,則圖乙中螺旋測微器的示數(shù)是

mm,求得相鄰亮條紋的間距Δx為

mm,所測光波的波長為

m(波長的結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

乙(1)(多選)關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是

(填正確選項(xiàng)標(biāo)號(hào))。

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(gè)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答案

(1)CD

(2)13.870

1.320

6.6×10-7解析

(1)根據(jù)Δx=