2024屆一輪復習新人教版 實驗18　用雙縫干涉實驗測量光的波長 課件（32張）

實驗18用雙縫干涉實驗測量光的波長梳理必備知識回歸教材一、實驗目的1.了解光波產生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件。2.觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣。3.測定單色光的波長。二、實驗原理三、實驗器材雙縫干涉儀(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),另外還有學生電源、導線、刻度尺。四、實驗步驟1.觀察干涉條紋(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如圖所示。(2)接好電源,打開開關,使燈絲正常發(fā)光。(3)調節(jié)各器件的高度,使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒的軸線到達光屏。(4)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5～10cm,這時,可觀察白光的干涉條紋。(5)在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。2.測定單色光的波長(1)安裝測量頭,調節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋。(3)用刻度尺測量雙縫到光屏間的距離l(d是已知的)。(4)重復測量、計算,求出波長的平均值。五、數(shù)據(jù)處理3.計算多組數(shù)據(jù),求λ的平均值。六、注意事項1.雙縫干涉儀是比較精密的儀器,應輕拿輕放,且注意保養(yǎng)。2.安裝時,注意調節(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、雙縫平行且間距適當。3.光源燈絲最好為線狀燈絲,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,測量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,故應正確調節(jié)。七、誤差分析1.雙縫到光屏的距離l的測量存在誤差。2.測條紋間距Δx帶來的誤差。(1)干涉條紋沒有調整到最清晰的程度。(2)分劃板中心刻線與干涉條紋不平行,中心刻線沒有恰好位于亮條紋中心。(3)測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確,此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。提升關鍵能力突破考點考點一基礎性實驗[例1][實驗原理與實驗器材](2022·福建龍巖三模)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中,用圖甲裝置測量紅光的波長。(1)圖甲中標示的器材P應為

。

A.凸透鏡 B.凹透鏡C.紅色濾光片 D.紅色毛玻璃片解析:(1)題圖甲中標示的器材P應為紅色濾光片,C正確,A、B、D錯誤。答案:(1)C[例1][實驗原理與實驗器材](2022·福建龍巖三模)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中,用圖甲裝置測量紅光的波長。(2)圖乙為干涉圖樣,轉動測量頭上的手輪,使分劃板中心刻線對準圖乙所示的明條紋A的中心,此時游標卡尺的示數(shù)如圖丙所示,則游標卡尺的讀數(shù)x1=

mm。

解析:(2)游標卡尺為10分度游標卡尺,精確值為0.1mm,題圖丙游標卡尺的讀數(shù)為0mm+4×0.1mm=0.4mm。答案:(2)0.4[例1][實驗原理與實驗器材](2022·福建龍巖三模)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中,用圖甲裝置測量紅光的波長。(3)再轉動手輪,使分劃板中心刻線向右邊移動,直到對準明條紋B的中心,此時游標卡尺的示數(shù)如圖丁所示,已知雙縫間距離d=0.20mm,雙縫到毛玻璃屏間的距離為l=75.0cm。則該單色光的波長是

nm。

答案:(3)720[例2][數(shù)據(jù)處理與誤差分析](2022·北京西城區(qū)三模)物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。物理小組用如圖甲所示的實驗裝置測光的波長。解析:(1)由題圖丙可知x6=15mm+37.6×0.01mm=15.376mm。答案:(1)15.376(1)實驗儀器。如圖乙所示,將測量頭的分劃板中心刻線與A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)x1=2.331mm,然后同方向轉動測量頭,使分劃板中心刻線與B亮紋中心對齊,記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)x6=

mm。

[例2][數(shù)據(jù)處理與誤差分析](2022·北京西城區(qū)三模)物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。物理小組用如圖甲所示的實驗裝置測光的波長。(2)實驗原理。已知雙縫間距d=0.3mm,雙縫到屏的距離l=1.2m,由計算式λ=

,可得所測光的波長為

m。(計算式用題中出現(xiàn)的字母表示,波長保留2位有效數(shù)字)

[例2][數(shù)據(jù)處理與誤差分析](2022·北京西城區(qū)三模)物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。物理小組用如圖甲所示的實驗裝置測光的波長。(3)誤差分析。在其他操作都正確的前提下,下列操作中一定會使測量結果偏小的是

。

A.數(shù)到第7條亮條紋時誤記為第6條B.測量相鄰兩條亮條紋的間距作為ΔxC.測量單縫到屏的距離作為lD.測間距時使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊解析:(3)數(shù)到第7條亮條紋時誤記為第6條,由λ表達式可知測量值偏大,故A不符合題意;測量相鄰兩條亮條紋的間距作為Δx,雖然沒有通過累積法而減小誤差,但測量結果不一定偏小,也可能偏大,故B不符合題意;測量單縫到屏的距離作為l,即l比真實值偏大,根據(jù)λ表達式可知測量值偏小,故C符合題意;測間距時使分劃板中心刻線與暗條紋中心對齊,由于明暗條紋寬度相同,所以該操作對實驗結果無影響,故D不符合題意。答案:(3)C考點二創(chuàng)新性實驗[例3][實驗原理的創(chuàng)新](2023·北京海淀區(qū)模擬)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,請按照題目要求回答下列問題。(1)圖甲、乙都是光的條紋形狀示意圖,其中干涉圖樣是

(選填“甲”或“乙”)。

解析:(1)雙縫干涉的圖樣是等間距的、明暗相間的條紋,故干涉圖樣是甲。答案:(1)甲[例3][實驗原理的創(chuàng)新](2023·北京海淀區(qū)模擬)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,請按照題目要求回答下列問題。(2)將下表中的光學元件放在圖丙所示的光具座上組裝成用雙縫干涉測光的波長的實驗裝置,并用此裝置測量紅光的波長。元件代號ABCDE元件名稱光屏雙縫白光光源單縫透紅光的濾光片將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學元件,由左至右,表示各光學元件的排列順序應為C、

。(填寫元件代號)

解析:(2)白色光源后面依次是濾光片、單縫、雙縫、光屏,光學元件的排列順序應為C、E、D、B、A。答案:(2)E、D、B、A解析:(3)光先通過單縫再通過雙縫,二者相互平行放置。故A、D正確,B、C錯誤。答案:(3)AD[例3][實驗原理的創(chuàng)新](2023·北京海淀區(qū)模擬)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,請按照題目要求回答下列問題。(3)組裝儀器時,單縫和雙縫的空間關系應該為

。(多選)

A.a代表單縫,b代表雙縫B.a代表雙縫,b代表單縫C.二者相互垂直放置D.二者相互平行放置[例3][實驗原理的創(chuàng)新](2023·北京海淀區(qū)模擬)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,請按照題目要求回答下列問題。(4)將紅色濾光片改為綠色濾光片,其他實驗條件不變,在目鏡中仍可看見清晰的條紋,則

。(多選)

A.條紋為豎條紋B.條紋為橫條紋C.與紅光相比條紋間距變窄D.與紅光相比條紋間距變寬答案:(4)AC解析:(5)若只將濾光片去掉,各種顏色的光都會通過雙縫,將會出現(xiàn)彩色的干涉條紋,中間為各種顏色的光的亮條紋,疊加后為白色。故D正確,A、B、C錯誤。答案:(5)D[例3][實驗原理的創(chuàng)新](2023·北京海淀區(qū)模擬)在用雙縫干涉測光的波長的實驗中,請按照題目要求回答下列問題。(5)若只將濾光片去掉,下列說法正確的是

。

A.屏上出現(xiàn)彩色衍射條紋,中央是紫色亮條紋B.屏上出現(xiàn)彩色衍射條紋,中央是白色亮條紋C.屏上出現(xiàn)彩色干涉條紋,中央是紅色亮條紋D.屏上出現(xiàn)彩色干涉條紋,中央是白色亮條紋[例4][實驗情境的創(chuàng)新](2022·福建漳州三模)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,實驗裝置如圖甲所示。(1)單縫寬度為h,雙縫間距為d,雙縫與屏距離為l,當采取下列四組數(shù)據(jù)中的哪一組時,可能在光屏上觀察到清晰可辨的干涉條紋

。(填正確答案標號)

A.h=10mm,d=0.2mm,l=10cmB.h=10mm,d=10mm,l=80cmC.h=1mm,d=0.2mm,l=80cmD.h=1mm,d=10mm,l=10cm答案:(1)C解析:(2)手輪上分度值為0.01mm,故讀數(shù)為4.5mm+44.5×0.01mm=4.945mm。答案:(2)4.945[例4][實驗情境的創(chuàng)新](2022·福建漳州三模)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,實驗裝置如圖甲所示。(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時,手輪上的示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為

mm。

答案:(3)大于[例4][實驗情境的創(chuàng)新](2022·福建漳州三模)在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中,實驗裝置如圖甲所示。(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上,如圖丙所示。則在這種情況下波長的測量值

(選填“大于”“小于”或“等于”)實際值。

[例5][實驗方法的創(chuàng)新](2022·福建廈門二模)寒假期間某同學利用圖甲所示生活中的物品,測量了某型號刀片的厚度。實驗過程如下:(1)點燃蠟燭,用蠟燭火焰把玻璃片的一面熏黑。(2)并齊捏緊兩片刀片,在玻璃片的熏黑面劃出兩條平直劃痕。(3)如圖乙所示,將激光光源和玻璃片固定在桌上,并將作為光屏的白紙固定在距離足夠遠的墻上。(4)打開激光光源,調整光源的高度并使激光沿水平方向射出,恰好能垂直入射在兩劃痕上。(5)觀察白紙上的干涉條紋如圖丙所示。用刻度尺測出a、b兩