新教材同步系列2024春高中物理第4章光及其應(yīng)用第5節(jié)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長(zhǎng)課件粵教版選擇性必修第一冊(cè)

第四章光及其應(yīng)用第五節(jié)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)定光的波長(zhǎng)學(xué)習(xí)任務(wù)1．會(huì)根據(jù)干涉條紋的間距和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系，確定測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)思路．2．知道兩種測(cè)量頭的操作和讀數(shù)規(guī)則，并獲得數(shù)據(jù)．3．會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并正確操作實(shí)驗(yàn)器材，得到明顯的干涉條紋．必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備01

二、實(shí)驗(yàn)器材雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏及測(cè)量頭，其中測(cè)量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺．三、實(shí)驗(yàn)步驟(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)接好光源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，使燈絲正常發(fā)光．(3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)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，兩者間距5～10cm，這時(shí)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．

五、誤差分析(1)光波的波長(zhǎng)很小，Δx、L的測(cè)量對(duì)波長(zhǎng)λ的影響很大．(2)在測(cè)量L時(shí)，一般用毫米刻度尺；而測(cè)Δx時(shí)，用千分尺且采用“累積法”．(3)多次測(cè)量求平均值．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，不要隨便拆解遮光筒、測(cè)量頭等元件．(2)濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵，應(yīng)用擦鏡紙輕輕擦去．(3)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、雙縫平行且豎直，間距大約5～10cm.(4)調(diào)節(jié)的基本依據(jù)：照在像屏上的光很弱的主要原因是燈絲與單縫、雙縫、測(cè)量頭與遮光筒不共軸線所致；干涉條紋不清晰的主要原因一般是單縫與雙縫不平行．(5)測(cè)量頭在使用時(shí)應(yīng)使中心刻度線對(duì)應(yīng)著亮(暗)條紋的中心．(6)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行靠近．關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成02【典例1】現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)．(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_________、A.[解析]

濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列順序?yàn)椋篊、E、D、B、A.E、D、B(2)本實(shí)驗(yàn)所用的濾光片應(yīng)選用_____色濾光片，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量的物理量是________________和____________________．[解析]

紅色濾光片能透過(guò)紅光，而吸收其他顏色的光，所以應(yīng)選用紅色濾光片．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量的物理量有：雙縫到屏的距離和n條亮(暗)條紋的距離．紅雙縫到屏的距離n條亮(暗)條紋的距離(3)本實(shí)驗(yàn)的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②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；③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮(暗)條紋間的距離．在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意_________________________和___________________________．單縫和雙縫間距為5～10cm使單縫與雙縫豎直且相互平行[解析]

在操作步驟②時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使單縫與雙縫豎直且相互平行；單縫、雙縫距離為5～10cm；要使光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上．【典例2】在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，將所有器材按要求安裝在如圖甲所示的光具座上，然后接通電源使光源正常工作．已知實(shí)驗(yàn)中選用縫間距d＝0.2mm的雙縫，像屏與雙縫之間的距離L＝0.7m.(1)已知測(cè)量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度．用某單色光照射雙縫得到如圖乙所示的干涉圖樣，分劃板在圖中A、B位置時(shí)的游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別如圖丙、圖丁所示，

求得相鄰亮紋之間的間距Δx＝________mm.2.31

660

AC

學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)031．在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖)：12345

12345A[解析]

在調(diào)節(jié)光源高度時(shí)，放上單縫和雙縫后，由于發(fā)生干涉現(xiàn)象無(wú)法調(diào)節(jié)光源的高度，故A錯(cuò)誤．(2)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖，其示數(shù)為_(kāi)______mm.[解析]

按讀數(shù)規(guī)則，讀出示數(shù)為1.5mm＋47.0×0.01mm＝1.970mm.123451.9702．在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為光源、透鏡、

M、N、P

、遮光筒、毛玻璃、放大鏡．如圖所示．12345(1)M、N、P三個(gè)光學(xué)元件依次為_(kāi)_______；A．濾光片、單縫、雙縫

B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片

D．濾光片、雙縫、單縫12345[解析]

這三個(gè)光學(xué)元件依次是濾光片、單縫和雙縫；因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)單縫后的強(qiáng)度會(huì)減弱，所以濾光片的放置應(yīng)該在單縫之前較好，這會(huì)使得通過(guò)的光線較多，提高亮度，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．A(2)對(duì)于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取的方法有________．A．減小雙縫間距離

B．增大雙縫間距離C．減小雙縫到屏的距離

D．增大雙縫到屏的距離12345

AD

12345

3．(2022·廣東鹽田高中高三階段練習(xí))如圖甲所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中：12345(1)在光具座上放置的光學(xué)元件依次為：①光源、②濾色片、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏(含測(cè)量頭)；[解析]

在本實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)出的光經(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．來(lái)自雙縫的光在雙縫右側(cè)的空間發(fā)生干涉．遮光筒的一端裝有光屏(含測(cè)量頭)，用來(lái)觀察和測(cè)量干涉條紋，所以③為單縫，④為雙縫．12345單縫雙縫(2)利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是________；A．將光屏移近雙縫，其他條件不變，干涉條紋間距變窄B．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，其他條件不變，干涉條紋間距變寬C．將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，其他條件不變，干涉條紋間距變寬D．換一個(gè)兩縫之間距離更大的雙縫，其他條件不變，干涉條紋間距變窄E．去掉濾光片，其他條件不變，干涉現(xiàn)象消失12345ABD

12345(3)在某次測(cè)量中，將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋記為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示，則此示數(shù)為_(kāi)_______mm，然后同方向轉(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，則此示數(shù)為_(kāi)_______mm，由此可求得相鄰亮紋的間距Δx為_(kāi)_______mm；123452.32013.8702.310

12345

12345

6604．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置完成“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)，雙縫之間的距離d＝0.20mm，雙縫到光屏間的距離l＝70cm.12345(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到干涉條紋比較模糊，要使條紋變得清晰，以下調(diào)節(jié)做法正確的是________．(單選)A．旋轉(zhuǎn)測(cè)量頭

B．移動(dòng)光源C．調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行

D．左右轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡[解析]

若單縫與雙縫不平行，則單縫上不同點(diǎn)發(fā)出的光在通過(guò)雙縫后形成的干涉條紋將不在相應(yīng)的位置重合，造成干涉條紋模糊，所以應(yīng)調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫重合．故選C.12345C(2)正確調(diào)節(jié)后，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭的手輪，使分劃板的中心刻線對(duì)齊亮條紋的中心，分劃板在圖乙中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)分別如圖丙所示．①分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為xA＝________mm，在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為xB＝________mm.②相鄰兩條紋間距Δx＝________mm.③根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出光的波長(zhǎng)λ＝________m(保留兩位有效數(shù)字)．1234510.1019.101.54.3×10-7

12345

5．利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，雙縫間距d＝0.4mm，雙縫到光屏間的距離l＝0.5m，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．12345(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12345

B(2)某種單色光照射雙縫得到干涉條紋如圖所示，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)也如圖中所示，則①分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為xA＝11.1mm，在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為xB＝________mm，相鄰兩條紋間距Δx＝________mm.②該單色光的波長(zhǎng)λ＝