高考物理一轮复习-专题57-双缝干涉测光的波长(测)(含解析)1
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物理实验:用双缝干涉测量光的波长各地方试卷集合及解析(1)一、实验:用双缝干涉测量光的波长实验题1.如图甲所示,在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,将实验仪器按要求安装在光d=的双缝屏.从仪器注明的规格可知,像屏与双缝屏间具座上,并选用缝间距0.20mmL=.然后,接通电源使光源正常工作.的距离700mm①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米,副尺(游标尺)上有20分度.某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐,如图乙所示,此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示,此示数为__________mm;接着再转动手轮,使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐,测得A到B条纹间的距离为8.40mm.利用上述测量结果,经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=__________m(保留2位有效数字).②另一同学按实验装置安装好仪器后,观察到光的干涉现象效果很好.若他对实验装置作了一下改动后,在像屏上仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加.以下改动可能实现这个效果的是__________.A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B.仅将单缝远离双缝移动少许C.仅将单缝与双缝的位置互换 D.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片2.(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取__________________或__________________的方法.(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是________(选填数字代号).(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央,手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央,手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm 、双缝和光屏之间的距离是900 mm ,则待测光的波长是________m(取三位有效数字).3.小明和小强两位同学根据老师的要求到实验室想利用双缝干涉实验仪测量光的波长,实验老师给他提供(如图甲所示的)实验仪器。
用双缝干涉测光的波长知识元用双缝干涉测光的波长知识讲解一、实验目的观察干涉图样,测定光的波长.二、实验原理双缝干涉中相邻两条明(暗)条纹间的距离△x与波长λ、双缝间距离d及双缝到屏的距离L 满足△x=λ.因此,只要测出△x、d和L,即可求出波长λ.三、实验器材双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头)、刻度尺.四、实验步骤1.观察双缝干涉图样①将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.④安装双缝,使双缝与单缝的缝平行,二者间距5~10cm.⑤观察白光的干涉条纹.⑥在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.2.测定单色光的波长(1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,转动手轮,使分划板中心刻线移动,记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数a2,a1与a2之差即n条亮纹的间距.(3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的).(4)重复测量、计算,求出波长的平均值.(5)换用不同滤光片,重复实验测量其他单色光的波长.五、注意事项1.安装器材时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直.2.光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.3.调节的基本依据是:照在屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致,干涉条纹不清晰的主要原因是单缝与双缝不平行.4.光波波长很短,△x、l的测量对波长λ的影响很大,l用毫米刻度尺测量,△x利用测量头测量.可测多条亮纹间距再求△x,采用多次测量求λ的平均值法,可减小误差.例题精讲用双缝干涉测光的波长例1.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将所用器材按要求安装在如图甲所示的光具座上,然后接通电源使光源正常工作。
高考物理专题复习:用双缝干涉实验测量光的波长一、单选题1.下列说法正确的是()A.在用单摆测定重力加速度实验中,误将30次全振动记成了31次,则所测加速度偏小B.在用双缝干涉测量光的波长实验中,仅将红色滤光片换成蓝色滤光片,光屏上观察到的干涉条纹间距变小C.在测定玻璃的折射率实验中,必须选用两面平行的玻璃砖D.用油膜法测分子直径时,若撒的痱子粉过多,所测分子直径偏小2.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中(实验装置如图),下列说法正确的是()A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.为了减小测量误差,可用测量头测出n条亮条纹间的距离a,求出相邻两条亮条纹间距ax∆=nC.测量某条干涉亮条纹位置时,应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐D.将滤光片放在单缝与双缝之间将改变实验结果3.如图所示,某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中,将实验仪器按要求安装在光具座上,调节后观察到光的干涉现象效果很好。
若他对实验装置作了改动后,仍能观察到清晰的条纹,且条纹数目有所增加。
以下改动可能实现这个效果的是()A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间B.仅将单缝远离双缝移动少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片4.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如图所示,若要使两者对齐,小张同学应如何调节()A.仅顺时针旋转单缝B.仅顺时针旋转双缝C.仅逆时针旋转测量头D.仅逆时针旋转整个遮光筒5.如图甲,是一双缝干涉实验的装置示意图,在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象,在不调整实验装置的情况下,仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则()A.空气中毛玻璃上显示的条纹数目多B.介质中毛玻璃上显示的条纹数目多C.空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多D.条纹数目多少无法确定6.利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
【创新方案】2019年高考物理一轮复习 实验十五 用双缝干涉测光的波长(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样。
(2)测定单色光的波长。
图实-15-1如图实-15-1所示,某单色光照到狭缝S 上,在屏上得到了平行于双缝S 1、S 2亮暗相间的干涉条纹。
相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx 与入射光波的波长λ、双缝S 1、S 2间距离d 及双缝与屏的距离l 有关,其关系式为:Δx =ld λ,由此,只要测出Δx 、d 、l 即可得出波长λ。
两条相邻亮(暗)条纹间的距离Δx 用测微目镜测出。
测微目镜由分划板、目镜、手轮等构成。
如图实-15-2所示。
图实-15-2图实-15-3转动手轮,分划板会左、右移动。
测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图实-15-3所示),记下此时手轮上的读数a 1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时,记下手轮上的刻度数a 2,两次读数之差就是这两条条纹间的距离。
即Δx =|a 1-a 2|。
Δx 很小,直接测量时相对误差较大,通常测出n 条亮(暗)条纹间的距离a ,再推算相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx =an -1。
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺。
1.观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图实-15-4所示。
图实-15-4(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。
(3)调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光沿轴线到达光屏。
(4)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行,二者间距为几个厘米,这时,可观察到白光的干涉条纹。
(5)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
2.测定单色光的波长(1)安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a 1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至第n 条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a 2。
高考物理一轮复习:考点集训(五十七) 第5节 实验:测定玻璃的折射率 用双缝干涉测光的波长1.一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,除中央白色亮纹外,两侧还有彩色条纹,其原因是( )A .各色光的波长不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B .各色光的速度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C .各色光的强度不同,因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D .上述说法都不正确[解析] 白光包含各种颜色的光,它们的波长不同,在相同条件下做“双缝干涉”实验时,它们的干涉条纹间距不同,所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹.[答案] A2.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示).实验的主要过程如下:A .把白纸用图钉固定在木板上,在白纸上作出直角坐标系xOy ,在白纸上画一条线段AO 表示入射光线.B .把半圆形玻璃砖M 放在白纸上,使其底边aa′与x 轴重合.C .用一束平行于纸面的激光从y>0区域沿y 轴负方向射向玻璃砖,并沿x 轴方向调整玻璃砖的位置,使这束激光从玻璃砖底面射出后,仍沿y 轴负方向传播.D .在AO 线段上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2.E .在坐标系y<0的区域内竖直地插上大头针P 3,并使得从P 3一侧向玻璃砖方向看去,P 3能同时挡住P 1和P 2的像.F .移开玻璃砖,连接O 、P 3,用圆规以O 点为圆心画一个圆(如图中虚线所示),此圆与AO 线交点为B ,与OP 3线的交点为C.确定出B 点到x 轴、y 轴的距离分别为y 1、x 1,C 点到x 轴、y 轴的距离分别为y 2、x 2.(1)若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa′与x 轴重合,而是向y>0方向侧移了一些,这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比________(选填“偏大”“不变”或“偏小”).(2)若实验中该同学在y<0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P 1、P 2,为能透过玻璃砖看到P 1、P 2,应采取的措施是:____________________________________.[解析] (1)折射率n =x 2x 1,玻璃砖的底边aa′与x 轴未重合而向y>0方向侧移了一些,导致测量的x 2偏大,x 1不变,所以玻璃的折射率的测量值与真实值相比偏大.(2)在y<0的区域内,从任何角度都无法透过玻璃砖看到P 1、P 2,说明光线AO 在界面aa′上发生了全反射,应该减小光线AO 的入射角.[答案] (1)偏大 (2)减小光线AO 的入射角3.如图所示,ABC 为玻璃制成的三棱镜,某同学运用“插针法”来测量此三棱镜的折射率,在AB 左边插入P 1、P 2二枚大头针,在AC 右侧插入二枚大头针,结果P 1、P 2的像被P 3挡住,P 1、P 2的像及P 3被P 4挡住.现给你一把量角器,要求回答以下问题:(1)请作出光路图,并用所测量物理量(须在光路图中标明)表示三棱镜的折射率n =________.(2)若某同学在作出玻璃界面时,把玻璃右侧界面画成AC′(真实界面为AC),则此同学测量出三棱镜折射率比真实值________(填“大”“小”或“相等”).[解析] (1)光路图如图所示根据折射定律得,三棱镜的折射率n =sin θ1sin θ2.(2)若某同学在作出玻璃界面时,把玻璃右侧界面画成AC′(真实界面为AC),由图可知,折射角θ2偏大,则此同学测量出三棱镜折射率比真实值小.[答案] (1)光路图见解析 sin θ1sin θ2(2)小 4.(多选)图示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置,从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏.下列说法正确的是________.A .③、④分别是双缝、单缝B .减小双缝之间的距离,可以增大相邻暗条纹间的距离C .先放上单缝和双缝,调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心D .若双缝的间距为d ,④与光屏的间距为l ,用测微目镜测出6条红色条纹间的距离为a ,则该红光的波长λ=ad 5lE .假若把此装置置于某液体中测量某单色光的波长,测得结果要比在真空中测得该光的波长短[解析] 光源产生的光经滤光片变成单色光,通过单缝成为线光源,经过双缝获得相干波源,③、④分别是单缝、双缝,A 错误;由Δx =l dλ知,要增大相邻暗条纹间的距离,可减小双缝之间的距离d 或增大双缝到屏的距离l ,B 正确;先不放单缝和双缝,调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心,然后再放单缝和双缝,调节其位置使光屏上出现干涉条纹,C 错误;相信两条红色条纹间的距离Δx =a n -1=a 5,又Δx =l d λ,得该红光的波长λ=ad 5l ,D 正确;假若把此装置置于某种液体中,由于液体的折射率大于1,所以结果将比在真空中测得光的波长短,E 正确.[答案] BDE5.某校开展研究性学习,某研究小组根据光学知识,设计了一个测液体折射率的仪器,如图所示.在一个圆盘上,过其圆心O 作两条相互垂直的直径BC 、EF.在半径OA 上,垂直盘面插上两枚大头针P 1、P 2并保持位置不变.每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中,而且总使得液面与直径BC 相平,EF 作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P 1、P 2.同学们通过计算,预先在圆周EC 部分刻好了折射率的值,这样只要根据P 3所插的位置,就可以直接读出液体折射率的值.(1)若∠AOF=30°,OP 3与OC 之间的夹角为45°,则在P 3处刻的刻度值为________.(2)若在同一液体中沿AO 方向射入一束白光,出射点P 3最靠近OC 边的是________色的光,增大入射角度,________色的光在刻度盘上先消失.[解析] (1)由图可知,∠AOF 是入射角,∠EOP 3是折射角,但在定义折射率时光是从真空或空气射向介质的,所以用光路的可逆性转化可得n =sin ∠EOP 3sin ∠AOF,代入数据可得n = 2. (2)由于介质对紫光的折射率最大,所以紫光偏折得最多,故最靠近OC 边的是紫光.增大入射角,所有单色光的折射角增大,而紫光的折射角依然最大,故紫光在刻度盘上先消失.[答案] (1) 2 (2)紫 紫6.如图所示,在双缝干涉测波长的实验中,已知两缝间的距离为0.3 mm ,以某种单色光照射双缝时,在离双缝1.2 m 远的光屏上,将测量头的分划板中心刻线与O 处亮条纹的中心对齐,并将其定义为第0条亮条纹,测得第1条亮纹到第10条亮纹中心间的距离为22.78 mm ,则该单色光的波长为λ=________m ,双缝到第10条亮纹中心的光程差为s =________m ,若换用频率更大的单色光照射双缝,则其形成的干涉条纹的间距将________(选填“变小”“不变”或“变大”).(计算结果均保留两位有效数字)[解析] 由Δx =L d λ,可得λ=d LΔx ,代入数据计算可得λ=6.3×10-7 m ;双缝到第10条亮纹中心的光程差为s =10λ,即s =6.3×10-6m ;若换用频率更大的单色光照射时,其波长变短,则由Δx =L dλ可知,干涉条纹的间距将变小. [答案] 6.3×10-7 6.3×10-6 变小7.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,请按照题目要求回答下列问题。
高中物理一轮复习-光的波动性(实验:用双缝干涉测光的波长)考点一光的干涉1.定义:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮纹,某些区域的光被减弱,出现暗纹,且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象.2.条件:两列光的频率相等,且具有恒定的相位差,才能产生稳定的干涉现象.3.双缝干涉:由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是频率相等的相干光波,屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹;路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹.相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx=ldλ.4.薄膜干涉:利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同.命题视角1双缝干涉(2014·高考江苏卷)某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到甲图所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如乙图所示.他改变的实验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源[审题点睛]利用双缝干涉条纹的宽度Δx=ldλ来判断哪些条件变化可引起Δx增大.[解析]在双缝干涉中,相邻明条纹间的距离Δx=ldλ,由题图知干涉条纹间距变宽,故可增大l、λ或减小d.根据c=λν知要增大λ,应减小ν.选项B正确,选项A、C、D错误.[答案] B命题视角2薄膜干涉如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置,所用单色光是用普通光源加滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面[解析]样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄层,用单色光从这个空气薄层上表面照射,入射光从空气薄层的上、下表面反射回两列光波形成干涉条纹.空气薄层的上、下表面就是a的下表面和b的上表面.[答案] C1.[视角1](2014·高考大纲全国卷)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589 nm 的光,在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样.图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ,则双缝的间距为( )A .2.06×10-7 mB .2.06×10-4 mC .1.68×10-4 mD .1.68×10-3 m解析:选C.在双缝干涉实验中,相邻明条纹间距Δx 、双缝间距d 与双缝到屏的距离L 间的关系为Δx =L d λ,则双缝间距d =L λΔx =1.00×589×10-90.350×10-2m ≈1.68×10-4 m. 2.[视角2]如图甲所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是( )A .干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B .干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C .干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D .干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的E .若使用半径小一些的凸薄透镜,则干涉条纹的间距要变大解析:选ACE.由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜,所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面,故A 正确,B 错.由于凸透镜的下表面是圆弧面,所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的,形成不等间距的干涉条纹,故C 正确,D 错.若使用半径小一些的凸薄透镜,则空气薄膜上的厚度变化更快,则形成的干涉条纹的间距要变大.1.双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件:两光的频率相同,振动步调相同.(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的,两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比,即Δx =ld λ.(3)用白光照射双缝时,形成的干涉条纹的特点:中央为白条纹,两侧为彩色条纹. 2.薄膜干涉(1)如图所示,竖直的肥皂薄膜,由于重力的作用,形成上薄下厚的楔形.(2)光照射到薄膜上时,在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来,形成两列频率相同的光波,并且叠加,两列光波同相叠加,出现明纹;反相叠加,出现暗纹.(3)条纹特点:①单色光:明暗相间的水平条纹;②白光:彩色水平条纹.考点二光的衍射1.光的衍射现象光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射.2.光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小,或者跟光波波长相差不多时,光才能发生明显的衍射现象.3.衍射图样(1)单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同.白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光.(2)圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环.(3)泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一.(2014·高考上海卷)如图,在“观察光的衍射现象”实验中,保持缝到光屏的距离不变,增加缝宽,屏上衍射条纹间距将________(选填“增大”“减小”或“不变”);该现象表明,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在____________情况下,光才可以看做是沿直线传播的.[思路点拨]解答本题注意以下两点:(1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律.(2)知道光发生明显衍射现象的条件.[解析]缝宽增加,衍射条纹间距变小,衍射现象逐渐不明显.光的衍射现象表明,光不沿直线传播,光沿直线传播只是一种近似规律,只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下,光才可以看做是沿直线传播的.[答案]减小光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多3.下列现象中,属于光的衍射的是()A.雨后天空出现彩虹B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C.海市蜃楼现象D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹E.一束白光通过三棱镜形成彩色光带解析:选B.出现彩虹是大气对光的散射造成的;海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的;肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果;一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射现象;通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象,选项B正确.4.(2016·郑州模拟)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细,如图所示,观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()A.这里应用的是光的衍射现象B.这里应用的是光的干涉现象C.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变粗D.如果屏上条纹变宽,表明抽制的丝变细E.如果屏上条纹变细,表明抽制的丝变粗解析:选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用,考查光的衍射现象,若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小,衍射现象较明显.通过观察屏上条纹的变化情况,从而监测抽制的丝的情况,故选ADE.1.单缝衍射与双缝干涉的比较2.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加,从本质上看,干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理,都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波,在屏上叠加形成的.考点三光的偏振现象1.偏振光:在跟光传播方向垂直的平面内,光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光.光的偏振现象证明光是横波(选填“横波”或“纵波”).2.自然光:太阳、电灯等普通光源发出的光,包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫做自然光.3.偏振光的产生自然光通过起偏器:通过两个共轴的偏振片观察自然光,第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光,叫做起偏器.第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光,叫做检偏器.如图所示,白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q,A点位于P 、Q之间,B点位于Q右侧,旋转偏振片P,A、B两点光的强度变化情况是()A.A、B均不变B.A、B均有变化C.A不变,B有变化D.A有变化,B不变[审题点睛]光通过偏振片得到强度始终相同的偏振光,但振动方向随偏振片的旋转而变化.[解析]旋转偏振片P,A处得到的是强度始终相同的偏振光,偏振光再经过偏振片Q,在B处光强随着P 的转动而变化,当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时,B处的光强为零.[答案] C5.(2016·西安模拟)如图所示,电灯S发出的光先后经过偏振片A和B,人眼在P处迎着入射光方向,看不到光亮,则()A.图中a光为偏振光B.图中b光为偏振光C.以SP为轴将B转过180°后,在P处将看到光亮D.以SP为轴将B转过90°后,在P处将看到光亮E.以SP为轴将A转过90°后,在P处将看到光亮解析:选BDE.自然光沿各个方向发散是均匀分布的,通过偏振片后,透射光是只沿着某一特定方向振动的光.从电灯直接发出的光为自然光,则A错;它通过A偏振片后,即变为偏振光,则B对;设通过A的光沿竖直方向振动,P点无光亮,则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光,将B转过180°后,P处仍无光亮,C 错;若将B转过90°,则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片,则偏振光能通过B,即在P处有光亮,D对;同理E也对.6.(2016·江西南昌联考)假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置,使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激,也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体.以下措施中不可行的是() A.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向是水平的B.前窗玻璃的透振方向是竖直的,车灯玻璃的透振方向也是竖直的C.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D.前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°,车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°E.前窗玻璃的透振方向是斜向左上45°,车灯玻璃的透振方向也是斜向左上45°解析:选ABC.首先,司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线,所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行;其次,他不能看到对面车灯发出的强光,所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直.A、B、C不可行,D、E可行.偏振光的理论意义及应用(1)理论意义:光的偏振现象说明了光波是横波.(2)应用:照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等.考点四实验:用双缝干涉测光的波长1.实验原理单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=dΔx/l.2.实验步骤(1)观察干涉条纹①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如图所示.②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.③调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏.④安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时,可观察白光的干涉条纹.⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹.③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量.3.数据处理(1)条纹间距Δx=|a2-a1n-1|.(2)波长λ=dlΔx.(3)计算多组数据,求λ的平均值.4.注意事项(1)安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当.(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.(3)调节的基本依据是:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴所致,干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致,故应正确调节.(2015·高考全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1________Δx2(选填“>”“=”或“<”).若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为________ mm.[解析]由公式Δx=Ldλ可知,Δx1>Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx=10.55mm=2.1 mm,双缝间的距离d=LλΔx,代入数据得d=0.300 mm.[答案]>0.3007.在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图):(1)下列说法哪一个是错误的________.(填选项前的字母)A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减小测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距Δx=a/(n-1) (2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为________mm.解析:(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,首先应取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮,故A错误;根据实验操作可知B、C正确.(2)读数为1.5 mm+47.0×0.01 mm=1.970 mm.答案:(1)A(2)1.9708.(2016·浙江名校模拟)(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时,某次游标卡尺的示数如图甲所示,则两测脚间狭缝的宽度为________.用激光照射该狭缝,在屏上出现衍射条纹,如果减小狭缝的宽度,衍射条纹的宽度将变________.甲(2)在用如图乙所示的装置研究光的双缝干涉现象时,有下面几种方法:乙A.将观察屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失其中正确的是________.答案:(1)0.36 mm大(2)ABD一、选择题(每小题至少有一个选项正确)1.(2016·济南阶段测试)以下说法中正确的是()A.肥皂泡在阳光的照射下会呈现彩色,这是由于光的衍射造成的色散现象B.光的偏振现象说明光是横波C.用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点D.当观察者向静止的声源运动时,观察者接收到的声源频率低于声源发出的频率E.通过手指间的缝隙观察日光灯可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象[导学号76070601]解析:选BCE.肥皂泡在阳光的照射下会呈现彩色,这是由光的干涉形成的,故A错误;光的偏振现象说明光是一种横波,故B正确;由于激光的平行度好,因此常用于读取光盘上的信息,故C正确;当观察者向静止的声源运动时,接收到的频率将高于声源发出的频率,故D错误;通过手指间的缝隙观察日光灯看到彩色条纹,这属于光的单缝衍射现象,E正确.2.(2015·高考全国卷Ⅱ)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b两束光线.则()A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中,a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距[导学号76070602]解析:选ABD.通过光路图可看出,折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度,玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率,选项C错误.a光的频率大于b光的频率,波长小于b光的波长,选项B正确.由n=cv 知,在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,选项A正确.入射角增大时,折射率大的光线首先发生全反射,a光首先消失,选项D正确.做双缝干涉实验时,根据Δx=Ldλ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,选项E错误.3.(2016·江西八校联考)以下说法中正确的是()A.对于同一障碍物,波长越大的光波越容易绕过去B.白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象C.红光由空气进入水中,波长变长、颜色不变D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉E.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的[导学号76070603]解析:选ADE.对于同一障碍物,它的尺寸d不变,波长λ越长的光越容易满足d≤λ,会产生明显的衍射现象,越容易绕过障碍物,所以A项正确.白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象,B 项错.波的频率由波源决定,波速由介质决定,所以红光从空气进入水中,频率f不变,波速v变小,由v=λf 得,波长λ变小,所以C项错.检查平面的平整度是利用了光的干涉,所以D项对.由光速不变原理知,E项正确.4.(2016·湖南六校联考)下列说法正确的是()A.泊松亮斑是光的衍射现象,玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象B.在电磁波接收过程中,使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C.一简谐横波以速度v沿x轴正方向传播,t=0时传播到坐标原点,此质点正从平衡位置以速度v0向下振动,已知质点的振幅为A,振动角频率为ω,则x轴上横坐标为34λ处质点的振动方程为y=-A sin ω⎝⎛⎭⎫t-3λ4v D.在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变窄E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源、观察者间的相对运动没有关系[导学号76070604]解析:选ACE.在电磁波接收过程中,使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调,B错;在光的双缝干涉实验中,若仅将入射光由绿光改为红光,则干涉条纹间距变宽,D错.5.(2014·高考浙江卷)关于下列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽[导学号76070605]解析:选CD.在介质中,红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光随着频率的增大,其折射率也增大,根据v=cn知,水中蓝光的传播速度比红光慢,选项A错误;光从光密介质射入光疏介质时,才可能发生全反射,光从空气射入玻璃时,不会发生全反射,选项B错误.在岸边观察水中的鱼,视深h′=hn,故视深h′小于鱼的实际深度h,选项C正确;蓝光比红光的波长短,由干涉条纹宽度Δx=ldλ知,用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽,选项D正确.6.下列说法中正确的是()A.照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的衍射原理B.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性好的特点C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度D.海市蜃楼是光的干涉形成的E.利用光的干涉现象可以检查平面的平整度[导学号76070606]解析:选BCE.照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的薄膜干涉原理,A错误;全息照片用激光来拍摄,利用了激光的相干性好的特点,B正确;照相机镜头前加偏振片可以减小反射光的强度,C 正确;海市蜃楼是光的全反射现象,D错误.通过形成的干涉条纹的弯曲方向可以判断平面的平整度,E正确.7.双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝S后,投射到具有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝的距离相等,光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.屏上O 点距双缝S1和S2的距离相等,P点是距O点最近的第一条亮条纹.如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是() A.O点是红光的亮条纹B.O点不是蓝光的亮条纹C.红光的第一条亮条纹在P点的上方D.蓝光的第一条亮条纹在P点的上方E.蓝光的第一条亮条纹在P点的下方[导学号76070607]解析:选ACE.O点处波程差为零,对于任何光都是振动加强点,均为亮条纹,A正确;红光的波长较长,蓝光的波长较短,根据Δx=ldλ可知,C、E正确.8.关于波的现象,下列说法正确的有()A.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化B.光波从空气进入水中后,更容易发生衍射C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D.不论机械波、电磁波,都满足v=λf,式中三参量依次为波速、波长、频率E.电磁波具有偏振现象[导学号76070608]解析:选ADE.由波的性质可知,A正确;光波从空气进入水中,波速变小,波长变短,故不容易发生衍射,B错;由多普勒效应可判断,波源靠近接收者的过程中,接收者接收到波信号的频率会比波源频率高,则C错误;波速的计算公式v=λ·f(v波速,λ波长,f频率)对机械波和电磁波通用,则D正确;光波具有偏振现象,光波是电磁波,则E正确.二、非选择题(按题目要求作答)9.(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取____________或____________的方法.(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是________(填数字代号).(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm,则待测光的波长是______m(取三位有效数字).[导学号76070609]解析:(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝.由Δx=ldλ可知,要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取的办法有:①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒);②减小双缝之间的距离.(2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是②、③.(3)甲图读数是0.045 mm,乙图读数是14.535 mm,它们的差值是14.490 mm,中间跨越了10-1=9个亮条纹间距,所以相邻两亮条纹间距是Δx=14.4909mm=1.610 mm.(4)光的波长:λ=Δx·dl=5.37×10-7 m.答案:(1)滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)②③(3)1.610(4)5.37×10-7。
用双缝干涉测量光的波长一、知识点梳理1.实验目的(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样. (2)掌握用公式Δx =ld λ 测定波长的方法.(3)会用测量头测量条纹间距离. 2.实验原理相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx 与入射光波长λ之间的定量关系推导如图所示,双缝间距d ,双缝到屏的距离l 。
双缝S 1、S 2的连线的中垂线与屏的交点为P 0。
对屏上与P 0距离为x 的一点P ,两缝与P 的距离PS 1=r 1,PS 2=r 2。
在线段PS 2上作PM =PS 1,则S 2M =r 2-r 1,因d ≪l ,三角形S 1S 2M 可看作直角三角形。
则r 2-r 1=d sin θ(令∠S 2S 1M =θ)。
另x ≈l tan θ≈l sin θ则r 2-r 1=d x l , 若P 处为亮纹,则d xl =±k λ,(k =0,1,2,……),解得x =±k l d λ。
(k =0,1,2……),相邻两亮纹或暗纹的中心间距Δx =ld λ。
3.实验器材:双缝干涉仪:包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等. 4.实验步骤 (1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上,如图所示. ②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏.④安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝平行,二者间距约为5~10 cm ,这时可观察到白光的干涉条纹.⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹. (2)测定单色光的波长①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹. ②使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央,如图所示,记下手轮上的读数a 1;转动手轮,使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a 2,得出n 个亮条纹间的距离为a =|a 2-a 1|,则相邻两亮条纹间距Δx =|a 2-a 1|n -1.③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l (d 是已知的).④重复测量、计算,求出波长的平均值. ⑤换用不同的滤光片,重复实验.5.数据处理(1)条纹间距的计算:Δx =|a 2-a 1|n -1. (2)波长计算:λ=dl Δx . (3)计算多组数据,求λ的平均值.6.注意事项(1)双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放,不要随便拆分遮光筒、测量头等元件. (2)安装时,要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上,并使单缝、双缝平行且竖直.(3)光源使用线状长丝灯泡,调节时使之与单缝平行且靠近.(4)实验中会出现屏上的光很弱的情况,主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致;干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关. 7.误差分析实验中的双缝间距d 是器材本身给出的,因此本实验要注意l 和Δx 的测量.光波的波长很小,l 、Δx 的测量对波长的影响很大.(1)l 的测量:l 用毫米刻度尺测量,如果可能,可多次测量求平均值.(2)条纹间距Δx 的测定:Δx 利用测量头测量.可利用“累积法”测n 条亮纹间距,再求Δx =an -1,并且采用多次测量求Δx 平均值的方法进一步减小误差.二、针对练习1、某实验小组的同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
物理实验:用双缝干涉测量光的波长各地方试卷集合及解析(1)一、实验:用双缝干涉测量光的波长实验题1.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,某同学安装实验装置如图甲所示,调试好后能观察到清晰的干涉条纹.(1)根据实验装置知,②、③、④依次是______、______、______.(2)某次实验时,该同学调节分划板的位置,使分划板中心刻线对齐某亮纹的中心,如图乙所示,此时螺旋测微器的读数为______mm.(3)转动手轮,使分划线向一侧移动到另一条亮纹的中心位置,再次从螺旋测微器上读数.若实验测得4条亮纹中心间的距离为∆x1=0.960mm,已知双缝间距为d=1.5mm,双缝到屏的距离为L=1.00m,则对应的光波波长λ=______mm.2.(1)在“单摆测重力加速度”实验中,测量周期时,秒表指针如图1所示,读数为_____秒(2)在“双缝干涉测量光的波长”实验中,某同学观察到如图2所示的干涉条纹,于是他使分划板中心刻线与亮条纹中央对齐,移动测量头进行测量,在这种情况下光的波长的测量值(__________)A.偏小 B.偏大 C.不变3.利用如图甲所示装置研究双缝干涉现象,安装好仪器,调整光源的位置,使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏。
放置单缝和双缝,使缝相互平行,调整各部件的间距,观察白光的双缝干涉图样,在光源和单缝间放置滤光片,使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样。
用米尺测出双缝到屏的距离L,用测量头测出相邻的两条亮(或 ,换用不同颜色的滤光片,观察干涉图样的异同,并求出相应的波暗)纹间的距离x长。
(1)关于该实验,下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A.增大单缝到双缝的距离。
干涉条纹间距变窄B.将蓝色滤光片换成红色滤光片,干涉条纹间距变窄C.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄D.去掉滤光片后,将观察到彩色的干涉条纹(2)实验装置中分划板与螺旋测微器相连,第一次分划板中心刻度线对齐第1条亮纹中心,螺旋测微器读数为1.990mm,转动手轮第二次分划板中心刻度线对齐第10条亮纹中心,螺旋测微器的示数如图乙所示。
专题62 双缝干涉测光的波长【满分:110分 时间:90分钟】一、实验题(共10题,每题11分,共110分。
)1. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲):(1)下列说法哪一个是错误的________。
(填选项前的字母)A. 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝。
B. 测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C. 为了减小测量误差,可用测微目镜测出n 条亮纹中心间的距离a ,求出相邻两条亮纹间距x=1a n ∆- (2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图甲所示。
然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图乙所示,则图乙读数为________mm ,求得这种色光的波长λ=______ nm 。
(已知双缝间距d =0.2 mm ,双缝到屏间的距离L =700 mm【答案】 (1)A (2)13.870 660(2)图甲中螺旋测微器的固定刻度读数为2mm ,可动刻度读数为0.01×32.0mm=0.320mm,所以最终读数为2.320mm .点睛:解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法:螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读;知道双缝干涉的条纹间距公式lxdλ∆=.2.在用双缝干涉测光的波长的实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上,从仪器注明的规格可知,双缝间距d=0.20mm。
现测得像屏与双缝屏间的距离L=60.0cm。
然后,接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米(mm),游标尺上有50个分度。
某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,映入眼帘的干涉条纹如图所示,他将分划板上的三条竖线对准a条纹,此时游标尺上的读数为x1=3.60mm;接着再转动手轮,将分划板上的三条竖线对准b条纹,此时游标尺上的读数如左图,则x2=_________mm。
取夺市安慰阳光实验学校实验:用双缝干涉测光的波长一、实验:用双缝干涉测光的波长 1.实验原理如实验原理图甲所示,电灯发出的光,经过滤光片后变成单色光,再经过单缝S 时发生衍射,这时单缝S 相当于一个单色光源,衍射光波同时到达双缝S 1和S 2之后,S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源,相邻两条明(暗)条纹间的距离Δx 与入射光波长λ,双缝S 1、S 2间距离d 及双缝与屏的距离l有关,其关系式为:λdlx =∆,因此,只要测出Δx 、d 、l 即可测出波长λ。
两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx 用测量头测出。
测量头由分划板、目镜、手轮等构成。
如实验原理图乙所示。
2.实验器材双缝干涉仪,即:光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头,另外还有学生电源、导线、刻度尺。
3.实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如实验原理图丁所示。
②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。
③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。
④安装双缝和单缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝平行,二者间距约5 cm~10 cm 。
⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹。
(2)测定单色光的波长①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹。
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的,记下手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的,记下此时手轮上的读数;将该条纹记为第n 条亮纹,测出n 个亮条纹间的距离a ,则相邻两亮条纹间距1-=∆n ax 。
③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l (d 是已知的)。
④重复测量、计算,求出波长的平均值。
二、实验中的注意事项 1.数据处理(1)条纹间距的计算:移动测量头的手轮,分划板刻线在第1条亮纹时读数为a 1,在第n 条亮纹时读数为a n ,则。
(2)根据条纹间距与波长的关系λdl x =∆得x ld ∆=λ,其中d 为双缝间距,l 为双缝到屏的距离。
质对市爱慕阳光实验学校高三物理 用双缝干预条纹测光的波长全章复习一. 本周教学内容::用双缝干预条纹测光的波长 全章复习 二. 知识要点:1. 通过安装调节仪器,使学生了解光波产生稳的干预现象的条件。
让学生观察白光及单色光的双缝干预图样,并测单色光波的波长。
2. 本章知识梗概 三. 、难点解析: 1. 原理:光源发出的光经滤色片成为单色光,单色光通过单缝后,相当于线光源。
通过双缝后,变成频率相同、相〔位〕差恒的相干光,可以在光屏上产生稳的干预图样根据计算波长的公式:lxd ∆=λ,测出双缝间的距离d ,双缝到光屏的距离l ,同种相邻干预条纹间的距离Δx ,即可算出单色光的波长。
方法:仪器安装调节好后,换上测量头,把测量头的游标尺置10mm 左右,调节目镜,在视场中出现清晰的干预条纹及分划板上的刻线,然后在单缝前套上或绿色滤色片即可开始测量。
分划板上的刻线形状如下图,一条水平刻线、二条竖直刻线。
竖直刻线与干预条纹平行。
假设不平行,松开测量头上的紧固螺钉,转动测量头,使竖直划线与干预条纹平行.在双缝距d 及缝屏距l 的条件下。
测出相邻两条亮〔或暗〕条纹的间距Δx ,就可计算波长λ。
假设直接测Δx ,测量的相对误差较大,因此可先测6条明〔或暗〕条纹的总间距.再计算出Δx 。
转动手轮,把分划板刻线对齐左边某一条清晰的亮〔或暗〕条纹,记下游标尺上的读数x 1,然后把分划板移向右边,把刻线对齐第七条亮〔或暗〕条纹,记下游标尺读数x 7,如下图。
6条条纹的总间距为x 7一x 1.那么617x x x -=∆。
分划板刻线能否对齐干预条纹,对测量结果影响很大,由于明暗条纹的单线不很清晰,测量时对齐干预明〔或暗〕条纹的中心。
方法如下:把明〔或暗〕条纹嵌在分划板两根短刻线之间,使条纹的两边边缘与短刻线的距离相,这时,中心刻线就对齐在条纹的中心,如下图。
为减小测量误差,x 1及x 7的读数重复测几次,取其平均值。
计算波长时,双缝缝距标在双缝座上,在安装仪器时就要把d 值记下来。
专题57 双缝干涉测光的波长(测)【满分:110分 时间:90分钟】实验题(共10小题,每题11分)1.某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图(a )所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片上出现一排等距的亮点。
图(b )中的黑点代表亮点的中心位置。
(1)这个现象说明激光具有__________性。
(2)通过量出相邻光点的距离可以算出激光的波长.据资料介绍:如果双缝的缝间距离为d ,双缝到感光片的距离为L ,感光片上相邻两光点间的距离为∆x ,则光的波长∆=d x Lλ。
该同学测得L = 1.000m ,缝间距d =0.220mm ,用带10分度游标的卡尺测得感光片上第1到第4个光点的距离如图(b )所示,该距离是__________mm ,实验中激光的波长λ=m .(保留2位有效数字)(3)如果实验时将红色激光换成绿色激光,屏上相邻两点间的距离将_________。
【答案】(1)波动 (2)8.5 6.2×10-7 (3)减小【名师点睛】考查光的干涉现象,关键是搞清试验的原理及实验的步骤等;同时掌握游标卡尺的读数,理解各色光的波长关系。
2.在利用双缝干涉测量光的波长实验中,转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,读出手轮的读数0.045mm ,如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,如图乙所示,读出手轮的读数为mm 。
如果已经量得双缝的间距是0.30 mm ,双缝和光屏之间的距离是900 mm,则待测光的波长是_____________m.(结果保留三位有效数字)【答案】14.535;5.37×10-7【名师点睛】解决本题的关键知道双缝干涉实验的原理及操作步骤,以及掌握螺旋测微器的读数方法:螺旋测微器的读数等于主尺读数加上游标读数,需估读;记住双缝干涉条纹的间距公式L xd λ=V。
3.现有等光学元件,要把它们放在图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长。
(1)本实验的步骤有:①调节单缝与双缝的间距为5~10cm,并使单缝与双缝相互平行;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③取下遮光筒右侧的元件,打开光源,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;④用米尺测出双缝到屏的距离;用测量头(读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离;⑤将测得的数据代入公式求出红光的波长。
以上步骤合理的顺序是________。
(只填步骤代号)(2)将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图乙所示;然后同方向转动测量头,使分划板的中心刻线与第5条亮纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丙所示。
则图乙中手轮上的示数是________mm;图丙中手轮上的示数是________mm。
(3)已知双缝到屏的距离为0.500 m,使用的双缝间距为2.8×10-4m,由此可求得所测红光波长为λ=________m(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)③②(1)④⑤(2)1.1305.880(3)6.23×10-7【名师点睛】此题考查了用双缝干涉测定光的波长实验;解题的关键是搞清实验的原理及实验步骤等;关键掌握条纹的间距公式,会对螺旋测微器正确读数。
4.在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,某同学安装实验装置如图所示,调试好后能观察到清晰的干涉条纹(1)根据实验装置可知,②.④分别是__________________。
(2)某次实验时,该同学调节划分板的位置,使分划板中心刻度线对齐某亮纹的中心,如图②所示,此时螺旋测微器的读数为_________(3)转动手轮,使分划线向一侧移动到另一亮纹的中心位置,再次从螺旋测微器上读数,若实验测得4条亮纹中心间的距离为x ∆=0.960mm ,已知双缝间距为d=1.5mm ,双缝到屏的距离为L =1.00m ,则对应的光波波长λ=_________ 【答案】(1)滤光片双缝(2)1.181mm (3)44.810mm -⨯【解析】 (1)该实验是让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样,所以光具座上放置的光学元件依次为光源.滤光片.单缝.双缝.遮光筒.光屏.注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上.(2)螺旋测微器的固定刻度读数为1mm ,可动刻度读数为0.01×18.0mm=0.180mm ,所以最终读数为1.179~1.181mm .(3)根据L x d λ∆= 得,431.50.320 4.810110xd mm mm L λ-∆⨯===⨯⨯ 【名师点睛】解决本题的关键掌握光具座上放置的光学元件依次为光源.滤光片.单缝.双缝.遮光筒.光屏.注意调节光学元件各中心位于遮光筒的轴线上,螺旋测微器的读数方法,以及掌握双缝干涉条纹的间距公式L x d λ∆=。
5.双缝干涉测光的波长.实验装置如图1所示,已知单缝与双缝的距离L 1=60mm ,双缝与屏的距离L 2=700mm ,单缝宽d 1=0.10mm ,双缝间距d 2=0.25mm .用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,(如图2所示),记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度.(1)板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如图3所示,则对准第1条时读数x1=mm,对准第4条时读数x2=mm,相邻两条亮纹间的距离△x=mm.(2)波长的公式λ=;求得的波长值是nm.【答案】(1)2.190,7.868(2),676(2)根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ,得:λ==.代入数据得:λ==676n m.故答案为:(1)2.190,7.868 (2),676.【点评】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法,螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数,需估读.根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ.6.在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜。
如图所示。
(1)M、N、P三个光学元件依次为______。
A.滤光片、单缝、双缝B.单缝、滤光片、双缝C.单缝、双缝、滤光片D.滤光片、双缝、单缝(2)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数x A=11.1mm,x B=______mm,相邻两条纹间距Δx=_____mm;【答案】)(1)A(2)15.6 0.75【名师点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读,结合A、B的距离求出相邻条纹的间距.7.利用双缝干涉测定光的波长实验中,已知单缝与双缝间的距离L1,双缝与屏的距离L2,双缝间距d。
用某种单色光照射双缝得到干涉图象如图甲所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺的读数如图乙所示,图中A位置的游标卡尺读数为x1=__________cm,B位置的游标卡尺读数为x2=__________cm;单色光的波长为______________。
(用上述字母表示。
)A B甲【答案】0.92 ,1.90 ,212 7)(L dxx-【名师点睛】此题考查了双缝干涉实验以及游标卡尺的读数问题;解题的关键是掌握游标卡尺的读数规则,掌握条纹间距的表达式lxd λ∆=,并要明确公式中各个物理量的含义;游标卡尺及螺旋测微器的读数总是考试的重点,需熟练掌握读数方法.8.利用双缝干涉测定光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏间的距离l=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出,则:(1)分划板在图中A 、B 位置时游标卡尺读数分别为x A =__________ mm ,x B =________ mm ,(2)用波长的表达式计算出单色光的波长为λ=________;(3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将________(填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】(1)11.1 15.6 (2)m 106.0-7⨯ (3)变小 【解析】 (1)游标卡尺读数时:一要注意精确度,二要注意读数时主尺读数应为游标尺零刻度线所对主尺位置的读数;三要注意单位,无论是主尺读数还是游标尺读数都要以mm 为单位读取.本题中还要注意主尺上的数字的单位是cm ,不是mm .由图可知m m 1.11=A x ,m m 6.15=B x ,()0.75mm mm 11.1-15.661=⨯=∆x 由λdl x =∆得m 106.0m 1075.05.0104.07-33⨯=⨯⨯⨯=∆=--x l d λ 从λdl x =∆可知,波长越长的光,干涉条纹间距越大,根据频率、光速与波长的关系可知,频率越大的光,波长越短,所以干涉条纹间距越小。
【名师点睛】此题考查了双缝干涉实验以及游标卡尺的读数问题;解题的关键是掌握游标卡尺的读数规则,掌握条纹间距的表达式l x dλ∆=,并要明确公式中各个物理量的含义;游标卡尺及螺旋测微器的读数总是考试的重点,需熟练掌握读数方法.9.某同学设计了一个测定激光的波长的实验装置如图所示,激光器发出一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮线.(1)这个现象说明激光具有性.(2)某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时,第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时如图(1)所示,游标卡尺的示数如图(3)所示;第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心线时如图(2)所示,游标卡尺的读数如图(4)所示.已知双缝间距为0.5 mm,从双缝到屏的距离为1 m,则图(3)中游标卡尺的示数为mm,图(4)中游标卡尺的示数为mm,所测光波的波长为m(波长值保留两位有效数字)。
【答案】(1)相干(2)11.4 16.8 ,6.8×10-7m【名师点睛】游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读,结合A、B的距离求出相邻条纹的间距.10.用双缝干涉测光的波长。
实验装置如下图a所示,已知单缝与双缝的距离L1=60mm,双缝与屏的距离L2=700mm,单缝宽d1=0.10mm,双缝间距d2=0.25mm。
用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离。
测量头由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,使分划板左右移动,让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心,(如下图b所示),记下此时手轮的读数,转动测量头,使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心,记下此时手轮上的刻度。
(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时,手轮上的读数如下图c 所示,则对准第1条时读数x 1=________mm ,对准第4条时读数x 2=________mm ,相邻两条亮纹间的距离Δx =________mm 。