(新课改省份专用)202x版高考物理一轮复习 第十四章 第4节 实验：用双缝干涉实验测量光的波长学案

实验十四用双缝干涉测量光的波长目标要求 1.掌握由Δx ＝l dλ测量光的波长的原理，并会测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法．实验技能储备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)条纹间距Δx 与双缝间距d 、双缝到屏的距离l 、单色光波长λ之间满足λ＝d lΔx .2．实验步骤(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃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调节各器件的高度和角度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏．④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．(2)测量单色光的波长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心，记下此时手轮上的读数a 1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n 条亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a n .③用刻度尺测量双缝与光屏间距离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．数据分析(1)条纹间距Δx ＝a n －a 1n －1.(2)波长λ＝dΔx.l(3)计算多组数据，求λ的平均值．4．注意事项(1)安装时，注意使光源、透镜、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：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；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行．考点一教材原型实验例1如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中：(1)在光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)．(2)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是________．A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失(3)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第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，则此示数为________mm，由此可求得相邻亮条纹的间距Δx为________mm.(4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ＝__________，求得所测红光波长为________nm.答案(1)单缝双缝(2)ABD(3)13.8702.310(4)Δxd l 660解析(1)由题图可知，③为单缝，④为双缝．(2)将光屏移近双缝，l 减小，则由Δx ＝l dλ可知，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故A 正确；将滤光片由蓝色的换成红色的，则波长λ变大，所以其他条件不变时，干涉条纹间距变大，故B 正确；将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变时，干涉条纹间距不变，故C 错误；换一个两缝之间距离更大的双缝，则d 变大，在其他条件不变时，干涉条纹间距变小，故D 正确；去掉滤光片，其他条件不变，会形成彩色干涉条纹，故E 错误．(3)由题图乙可得读数为x 2＝13.5mm ＋37.0×0.01mm ＝13.870mm ，由题图甲可得读数为x 1＝2mm ＋32.0×0.01mm ＝2.320mm ，则相邻亮条纹的间距Δx ＝x 2－x 15＝13.870－2.3205mm ＝2.310mm.(4)由Δx ＝l d λ可得λ＝d l Δx ，代入数据解得，波长为λ＝2.310×10－3×2.0×10－40.700m ＝6.6×10－7m ＝660nm.例2(2023·浙江省镇海中学模拟)(1)如图所示，小王同学做在“用双缝干涉测量光的波长”实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行________．A ．仅拨动拨杆B ．仅旋转单缝C ．仅前后移动凸透镜D ．仅旋转毛玻璃处的测量头(2)小王同学将分划板中心刻线与干涉条纹调平行后，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示，手轮上的示数是________mm.答案(1)D (2)50.15解析(1)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行，则仅旋转毛玻璃处的测量头即可，故选D.(2)手轮上的示数是50mm ＋0.05mm ×3＝50.15mm.考点二探索创新实验例3洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，单色光从单缝S 射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹．单缝S 通过平面镜成的像是S ′.(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S 被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”．(2)实验中已知单缝S 到平面镜的垂直距离h ＝0.15mm ，单缝到光屏的距离D ＝1.2m ，观测到第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78mm ，则该单色光的波长λ＝________m ．(结果保留1位有效数字)(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________．A ．将平面镜稍向上移动一些B ．将平面镜稍向右移动一些C ．将光屏稍向右移动一些D ．将光源由红色光改为绿色光答案(1)S ′(2)6×10－7(3)AC 解析(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S 被视为其中的一个缝，S ′相当于另一个“缝”．(2)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的间距为22.78mm ，则相邻亮条纹间距为Δx ＝22.78×10－312－3m ≈2.53×10－3m ，等效双缝间的距离为d ＝2h ＝0.30mm ＝3.0×10－4m ，根据双缝干涉条纹间距Δx ＝D d λ，则有λ＝d D Δx ＝3.0×10－4×2.53×10－31.2m ≈6×10－7m.(3)根据双缝干涉条纹间距Δx ＝D dλ可知，仅增大D 、仅减小d 或仅增大波长λ都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A 、C 正确．课时精练1．(2021·浙江6月选考·17(2))如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置．实验中：(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________．(单选)A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________．(单选)A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离答案(1)C(2)D解析(1)若粗调后看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，可尝试调节拨杆使单缝与双缝平行，故选C.(2)根据Δx＝lλ，可知要增大条纹间距，可以增大双缝到光屏的距离l或减小双缝的间距d，d故选D.2．可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域．某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长．(1)打开多层示警灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置．在光源和双缝之间还必须放置一个________(选填“滤光片”或“单缝”)，其目的是保证经双缝得到的两列光是________(选填“相干”或“非相干”)光；(2)已知双缝之间的距离为0.6mm，双缝到屏的距离为1.5m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128mm，在B位置时读数如图丙所示，为________mm，则该绿光的波长为________nm(计算结果保留三位有效数字)；(3)在不改变其他条件的情况下，该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测量了红光、黄光的波长(红光为625nm 、黄光为570nm)．图(a)、(b)、(c)是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图________(选填(a)、(b)或(c))．答案(1)单缝相干(2)6.526540(3)(c)解析(1)在光源和双缝之间还必须放置一个单缝，其目的是保证经双缝得到的两列光是相干光．(2)分划板中心刻线在B 位置时读数为6.5mm ＋2.6×0.01mm ＝6.526mm条纹间距为Δx ＝6.526－1.1284mm ＝1.3495mm 由Δx ＝l d λ解得该绿光的波长λ＝d l Δx ＝0.6×10－31.5×1.3495×10－3m ＝5.398×10－7m ≈540nm.(3)由波长关系λ红>λ黄>λ绿，可知在其他条件不变的情况下，干涉图样条纹间距Δx 红>Δx 黄>Δx 绿，所以绿光的条纹间距最小，则绿光产生的干涉图样是题图(c)．3．寒假期间小明利用图甲所示的物品，测量了某型号刀片的厚度．实验过程如下：(1)点燃蜡烛，用蜡烛火焰把玻璃片的一面熏黑；(2)并齐捏紧两片刀片，在玻璃片的熏黑面划出两条平直划痕；(3)如图乙所示，将激光光源和玻璃片固定在桌上，并将作为光屏的白纸固定在距离足够远的墙上．(4)打开激光光源，调整光源的高度并使激光沿水平方向射出，恰好能垂直入射在两划痕上．(5)观察白纸上的干涉条纹如图丙所示．用刻度尺测出a、b两点间的距离为________cm，则两相邻暗纹中心之间的距离Δy＝________cm.(6)测得玻璃片到光屏的距离L＝3.00m，已知该红色激光的波长λ＝700nm，利用公式求出双划痕间距d＝________mm，即为刀片厚度(结果保留两位有效数字)．答案(5)10.50 2.1(6)0.10解析(5)用刻度尺测出a、b两点间的距离为10.50cm，两相邻暗纹中心之间的距离为Δy＝10.50cm＝2.1cm.5(6)刀片的厚度为Δy＝Lλ，解得d＝0.10mm.d。

第四讲 光的波动性 电磁波 相对论一、光的干涉 1．产生条件两列光的频率相同，振动方向相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉图样． 2．两种典型的干涉 (1)杨氏双缝干涉． ①原理如图所示．②明、暗条纹的条件(Ⅰ)单色光：形成明暗相间的条纹，中心为明条纹．a ．光的路程差Δr ＝r 2－r 1＝kλ(k ＝0,1,2，…)，光屏上出现明条纹．b ．光的路程差Δr ＝r 2－r 1＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2，…)，光屏上出现暗条纹．(Ⅱ)白光：光屏上出现彩色条纹，且中心亮条纹是白色(填写颜色)． ③相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距公式：Δx ＝Ldλ. (2)薄膜干涉．①相干光：光照耀到透亮薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波．②图样特点：单色光照耀薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照耀薄膜时，形成彩色条纹．同一条亮(或暗)纹对应薄膜的厚度相等． 二、光的衍射 偏振 1．光的衍射(1)发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显． (2)衍射条纹的特点：①单缝衍射和圆孔衍射图样的比较：当光照到不透亮(现亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)． 2．光的偏振现象 (1)偏振光波只沿某一特定的方向的振动． (2)自然光太阳、电灯等一般光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫作自然光． (3)偏振光在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．光的偏振证明光是横波．自然光通过偏振片后，就得到了偏振光．三、用双缝干涉测光的波长1．试验原理：相邻两条明条纹间距Δx 与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝及屏的距离l 满意的关系式为Δx ＝l dλ.2．试验器材：双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺． 3．试验步骤 (1)安装仪器.①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．②接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光．调整各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． ③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． (2)视察与记录．①调单缝与双缝间距为5～10 cm 时，视察白光的干涉条纹． ②在单缝和光源间放上滤光片，视察单色光的干涉条纹．③调整测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，登记手轮上的读数a 1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n 条相邻的明条纹中心对齐时，登记手轮上的读数a 2，则相邻两条纹间的距离Δx ＝|a 1－a 2|n －1. ④换用不同的滤光片，测量其他色光的波长．(3)数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l ，由公式λ＝dlΔx 计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值．四、电磁场、电磁波、电磁波谱 1．麦克斯韦电磁场理论改变的磁场能够在四周空间产生电场，改变的电场能够在四周空间产生磁场． 2．电磁场改变电场在四周空间产生磁场，改变磁场在四周空间产生电场，改变的电场和磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场． 3．电磁波(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波．(2)电磁波的传播不须要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)． (3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小． (4)v ＝λf ，f 是电磁波的频率． 4．电磁波的放射(1)放射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(包括调幅和调频)． (2)调制方式①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变．调幅广播(AM)一般运用中波和短波波段． ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变．调频广播(FM)和电视广播都采纳调频的方法调制． 5．无线电波的接收(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象． (2)使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐．能够调谐的接收电路叫作调谐电路．(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫作检波．检波是调制的逆过程，也叫作解调． 6．电磁波谱五、狭义相对论的基本假设 质速关系、相对论质能关系式 1．狭义相对论的两个基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的.(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系． 2．相对论的质速关系(1)物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系：m ＝m 01－(v c)2.(2)物体运动时的质量总要大于静止时的质量m 0. 3．相对论质能关系用m 表示物体的质量，E 表示它具有的能量，则爱因斯坦质能方程为：E ＝mc 2.[小题快练]1．推断题(1)横波、纵波都能发生偏振现象．( × )(2)当振动状况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于0时，出现亮条纹．( √ ) (3)在双缝干涉试验中，双缝的作用是使白光变成单色光．( × ) (4)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．( × )(5)阳光在水面的反射光是偏振光．( √ )(6)电磁波的传播须要介质．( × )(7)电场四周肯定存在磁场，磁场四周肯定存在电场．( × )(8)电谐振就是电磁振荡中的“共振”．( √ )(9)无线电波不能发生干涉和衍射现象．( × )(10)波长不同的电磁波在本质上完全相同．( √ )(11)真空中的光速在不同惯性参考系中是不同的．( × )2．下列现象中，属于光的衍射的是( B )A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝视察日光灯可看到彩色条纹C．空中楼阁现象D．日光照耀在肥皂膜上出现彩色条纹3．电磁波已广泛运用于许多领域．下列关于电磁波的说法符合实际的是( C )A．电磁波不能产生衍射现象B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C．依据多普勒效应可以推断遥远天体相对于地球的运动速度D．光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同4．下列关于狭义相对论的说法中错误的是( D )A．狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B．狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C．狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系D．狭义相对论任何状况下都适用考点一光的干涉及衍射 (自主学习)单缝衍射与双缝干涉的比较1－1.[双缝干涉] 关于杨氏双缝干涉试验，下列说法正确的是( )A．单缝的作用是获得频率相同的两相干光源B．双缝的作用是获得两个振动状况相同的相干光源C．光屏上距两缝的路程差等于半个波长的整数倍处出现暗条纹D．照耀到单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹越宽答案：B1－2.[单缝衍射] (多选)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．视察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可推断细丝粗细的改变，下列叙述中正确的是( )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．假如屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．假如屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细答案：AD1－3.[干涉、衍射的图样] (多选)下列所示的图片、示意图大都来源于课本，关于这些图的下列推断中，精确无误的是( )A ．甲图是小孔衍射的图样，乙图为“泊松亮斑”B ．甲图为“泊松亮斑”，乙图是小孔衍射的图样C ．丙图是双缝干涉图样，丁图是单缝衍射图样D ．丙图是单缝衍射图样，丁图是双缝干涉图样 答案：AC考点二 光的偏振现象 (自主学习)自然光和偏振光的比较2－1.[偏振光的性质] 如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片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 两点光的强度改变状况是( )A ．A 、B 均不变 B ．A 、B 均有改变C ．A 不变，B 有改变D ．A 有改变，B 不变答案：C2－2. [偏振光的应用] 奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．(1)偏振片A的作用是．(2)偏振现象证明白光是一种．(3)以下说法中正确的是．A．到达O处光的强度会明显减弱B．到达O处光的强度不会明显减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案：(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD考点三电磁波相对论 (自主学习)电磁波与机械波的比较3－1.[电磁波的性质] 下列关于电磁波的说法，正确的是( )A．电磁波只能在真空中传播B．电场随时间改变时肯定产生电磁波C．做变速运动的电荷会在空间产生电磁波D．麦克斯韦第一次用试验证明白电磁波的存在答案：C3－2.[电磁波与机械波的区分] (多选)电磁波与声波比较，下列说法中正确的是( )A．电磁波的传播不须要介质，声波的传播须要介质B．由空气进入水中时，电磁波速度变小，声波速度变大C．由空气进入水中时，电磁波波长变小，声波波长变大D．电磁波和声波在介质中的传播速度，都是由介质确定的，与频率无关答案：ABC3－3.(多选)(2024·河南开封考试)关于电磁波谱，下列说法中正确的是( )A．X射线对生命物质有较强的作用，过量的X射线辐射会引起生物体的病变B．γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高C．紫外线比紫光更简单发生干涉和衍射D．在电磁波谱中，最简单发生衍射现象的是γ射线E．在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信解析：X射线具有较强的穿透实力，过量的X射线辐射会引起生物体的病变，故A正确；γ射线是波长最短的电磁波，它比X射线的频率还要高，故B正确；紫外线比紫光的波长短，更不简单发生衍射，故C错误；电磁波谱中，最简单发生衍射现象的是无线电波，故D错误；在电磁波谱中，无线电波一般可用于通信，选项E正确．答案：ABE考点四用双缝干涉测光的波长 (自主学习)4－1.[试验数据处理] (2015·全国卷Ⅰ)在双缝干涉试验中，分别用红色和绿色的激光照耀同一双缝，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Δx1Δx2(填“＞”“＜”或“＝”)．若试验中红光的波长为630 nm ，双缝到屏幕的距离为1 m ，测得第一条到第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：依据Δx ＝ldλ，因为红光的波长比绿光的长，所以红光的干涉条纹间距Δx 1比绿光的干涉条纹间距Δx 2大；由题意得相邻亮条纹的间距为Δx ＝10.55mm ＝2.1×10－3m ，再由Δx ＝l d λ可以解得d ＝0.300 mm.答案：＞ 0.3004－2.[试验操作] (2024·武汉模拟)在视察光的双缝干涉现象的试验中： (1)将激光束照在如图甲所示的双缝上，在光屏上视察到的现象是图乙中的 ．(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上视察到的条纹宽度将 ；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上视察到的条纹宽度将 (以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)． 解析：(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A 图正确．(2)依据Δx ＝ldλ知，双缝间的距离d 减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l 减小时，条纹间距变窄． 答案：(1)A (2)变宽 变窄1．(多选)以下说法中正确的有( BCD )A ．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的衍射现象B ．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的C ．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象D ．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明白光是一种波E ．“未见其人先闻其声”说明声波有衍射现象而光波没有衍射现象 2．(多选)下列说法正确的是( ACD )A ．手机通话时放射的无线电波都是经过调制的B ．当敌机靠近时，战机携带的雷达接收反射波的频率小于其放射频率C ．当变压器的铁芯不闭合时，其原副线圈的电压比不等于其匝数比D ．LC 振荡电路中产生随时间t 按 i ＝a sin bt 的规律改变的振荡电流时，放射的电磁波的波长为2πcb(c 为真空中的光速)3．(多选)下列说法中正确的是( CDE )A ．若两列机械横波相遇，在相遇区肯定会出现干涉现象B ．机械波在传播过程中，沿传播方向上，在任何相等时间内传播相同的距离C ．光波在介质中传播的速度与光的频率有关D ．狭义相对论认为：一切物理规律在不同的惯性参考系中都是相同的E ．紫光的双缝干涉条纹间距可能大于红光双缝干涉条纹间距4．(2024·福建永安三中月考)用双缝干涉测光的波长．试验装置如图甲所示，已知双缝与屏的距离L ，双缝间距d .用测量头来测量亮纹中心的距离．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，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心，登记此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，登记此时手轮上的读数．(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，手轮上的读数如图乙所示，则对准第1条时读数x 1、 对准第4条时读数x 2＝ _ mm(2)写出计算波长λ的表达式，λ＝ _(用x 1、 x 2 、L 、d 表示，不用计算)． (3)在屏上视察到了干涉条纹．假如将双缝的间距变大，则屏上的干涉条纹的间距将 _解析：(1)第4条时读数x 2＝7.5＋0.01×36.9＝7.869mm.(2)依据Δx ＝L d λ，可得：λ＝Δxd L ＝d (x 2－x 1)3L(3)依据Δx ＝L dλ知双缝间距d 增大时条纹间距变窄． 答案：(1) 7.869 (2)d (x 2 －x 1 )3L(3)变窄[A 组·基础题]1．(2024·北京卷)下列说法正确的是( A ) A ．电磁波在真空中以光速c 传播 B ．在空气中传播的声波是横波 C ．声波只能在空气中传播D．光须要介质才能传播2．如图甲所示，在安静的水面下有一个点光源S，它发出的是两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a光的颜色(见图乙)．则以下说法中正确的是( C )A．a光的频率比b光的大B．水对a光的折射率比b光的大C．a光在水中的传播速度比b光的大D．在同一装置的杨氏双缝干涉试验中，a光的干涉条纹比b光的窄3．如图所示，两束平行单色光a、b从空气射入玻璃三棱镜，出射光为①和②，对这两束光，下列说法正确的是( C )A．出射光①是a光B．在该三棱镜中a光的传播速度比b光的大C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角比b光的小D．分别通过同一双缝干涉装置，a光形成的相邻亮条纹间距大4．(多选)关于光的干涉现象，下列说法正确的是( BC )A．在波峰与波峰叠加处，将出现亮条纹；在波谷与波谷叠加处，将出现暗条纹B．在双缝干涉试验中，光屏上距两狭缝的路程差为1个波长的某位置，将出现亮纹C．把入射光由黄光换成紫光，两相邻亮条纹间的距离变窄D．当薄膜干涉的条纹是等间距的平行线时，说明薄膜的厚度到处相等5．(多选)(2024·长春模拟)应用麦克斯韦的电磁场理论推断如图所示的表示电场产生磁场(或磁场产生电场)的关系图象中(每个选项中的上图表示改变的场，下图表示改变的场产生的另外的场)，正确的是( BC )解析：A图中的上图磁场是稳定的，由麦克斯韦的电磁场理论可知四周空间不会产生电场，A图中的下图是错误的；B 图中的上图是匀称改变的电场，应当产生稳定的磁场，下图的磁场是稳定的，所以B图正确；C图中的上图是振荡的磁场，它能产生同频率的振荡电场，且相位差为π2，C 图是正确的；D 图的上图是振荡的电场，可在其四周空间产生同频率振荡的磁场，但是下图中的图象与上图相比较，相位差为π，故D 图不正确．6．(多选)(2024·岳阳模拟)如图所示为用a 、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样，现让a 、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是( AD )解析：因为单色光斜射入平行玻璃砖时的出射光线应平行于入射光线，故选项B 错误；依据干涉图样，a 光的干涉条纹间距较大，所以a 光的波长较长，在同种介质中的折射率较小，故沿相同方向斜射入平行玻璃砖时a 光的侧移量小，选项A 正确；由于a 光的折射率小，临界角较大，则更不易发生全反射，选项C 错误，选项D 正确． 7．(多选)关于波的现象，下列说法正确的有( ADE ) A ．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生改变 B ．光波从空气进入水中后，更简单发生衍射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，都满意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8．(多选)以下说法正确的是( BCD )A ．单摆做简谐运动的回复力是重力和摆线拉力的合力B ．照相机镜头采纳镀膜技术增加透射光，这是利用了光的薄膜干涉原理C ．古代某寺庙里的磬常自鸣自响，属于声音的共振现象D ．假如某一遥远星球离地球远去，那么地球上接收到该星球发出光的波长要变长E ．不同波长的声波在同一介质中传播时，传播速度一样；不同频率的光波在同一介质中传播时，频率越高，波速越大[B 组·实力题]9．下列说法正确的是( C )A ．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B ．只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力频率C ．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D ．鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小 10．(多选)下列说法正确的是( BDE ) A ．光在介质中传播的速度仅由介质本身所确定B ．雨后路面上的油膜形成的彩色条纹是由光的干涉形成的C ．杨氏双缝干涉试验中，当两缝间的距离以及挡板和屏的距离肯定时，红光干涉条纹的相邻条纹间距比蓝光干涉条纹的相邻条纹间距小D ．光的偏振特征说明光是横波E ．水中的气泡看起来特殊光明，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的原因11. 如图所示，市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照耀物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的缘由之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消退不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的最小厚度应为( B )A.18λ B ．14λ C.12λ D ．λ12．如图所示，在同一匀称介质中有S 1和S 2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同， 且振动的步调完全一样，S 1与S 2之间相距为4 m ，若S 1、S 2振动频率均为10 Hz ，两列波的波速均为10 m/s ，B 点为S 1和S 2连线的中点，今以B点为圆心，以R ＝BS 1为半径画圆． (1)该波的波长为多少？(2)在S 1、S 2连线之间(S 1和S 2两波源点除外)振动减弱的点有几个？ (3)在该圆周上(S 1和S 2两波源点除外)共有几个振动加强的点？解析：(1)由公式λ＝v f ＝1010m ＝1 m.(2)S 1、S 2之间恰好有4个波长，振动减弱点距两波源的距离之差Δr ＝λ2(2n ＋1)，故当n ＝0、1、2、3时，Δr ＝12，32，52，72.由对称性可知B 点左右各4各点，一共8个点． (3)振动加强点距两波源距离之差Δr ＝nλ.当n ＝0、1、2、3，时，距离差值小于4个波长．依据对称性，在上半圆上共有7个，由对称可知下半圆上也有7个，故共有14个． 答案：(1)1 m (2)8个减弱点 (3)14个加强点。

4.实验:用双缝干涉测量光的波长一、实验目的1.了解光波产生稳定干涉现象的条件。

2.观察白光及单色光的双缝干涉图样。

λ测量光的波长。

3.会用公式Δx=ld二、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、光屏及测量头)、学生电源、导线、刻度尺。

三、实验原理与设计1.实验原理:λ可知,在双缝干涉实验中,d是双缝间距,是已知的;l是双缝到屏的距离,可以由公式Δx=ld测出,那么只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx,即可由公式λ=dΔx计算出l入射光波长的大小。

2.物理量的测量:(1)l的测量:刻度尺;(2)Δx的测量:测量头(由分划板、目镜、手轮等构成);(3)d的测量:由双缝的型号决定,可直接读出。

思考测量长度的工具有:毫米刻度尺、米尺、螺旋测微器、游标卡尺等。

光波的波长该用什么来测量呢?提示:不是用某一把尺子,而是用双缝干涉仪来测量,在这个仪器中有毫米刻度尺和螺旋测微器(或游标卡尺)。

一、实验步骤1.按图所示安装仪器:2.将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的中心轴线上。

3.使光源发光,在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片,让通过后的条形光斑恰好落在双缝上,通过遮光筒上的测量头,仔细调节目镜,观察单色光的干涉条纹,撤去滤光片,观察白光的干涉条纹(彩色条纹)。

4.加装滤光片,通过目镜观察单色光的干涉条纹,同时调节手轮,分划板的中心刻线对齐某一条纹的中心,记下手轮的读数,然后继续转动使分划板移动,直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心,记下此时手轮读数和移过分划板中心刻线的条纹数n。

,算出条纹间距,然后利5.将两次手轮的读数相减,求出n条亮纹间的距离a,利用公式Δx=an-1Δx,求出此单色光的波长λ(d仪器中已给出,l可用刻度尺测出)。

用公式λ=dl6.用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。

7.重复测量、计算,求出波长的平均值。

8.换用另一滤光片,重复实验。

4 实验：用双缝干涉测量光的波长[学习目标] 1.掌握双缝干涉测量光的波长的原理(重点)。

2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作测量光的波长(重难点)。

一、实验思路1．实验原理光源发出的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光，把单缝照亮。

单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。

来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。

遮光筒的一端装有毛玻璃屏，可以在这个屏上观察到干涉条纹，并由λ＝d lΔx 计算出光的波长。

透镜的作用是使射向单缝的光更集中。

2．物理量的测量(双缝间的距离d 已知)(1)l 的测量：双缝到屏的距离l 可以用刻度尺测出。

(2)Δx 的测量：相邻两条亮条纹间的距离Δx 需用测量头测出。

测量头由分划板、目镜、手轮等构成。

二、实验装置1．实验装置如图所示2．实验器材光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃、测量头。

另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。

三、进行实验1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃依次安放在光具座上。

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的轴线到达光屏。

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，两者间距5～10 cm ，这时可观察白光的双缝干涉条纹。

5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。

6．测量双缝到屏的距离l 和相邻两条亮条纹间的距离Δx 。

7．分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长。

四、数据分析1.安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。

如图所示。

2．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a 1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a 2，将该条纹记为第n 条亮条纹，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屏间的距离l (d 是已知的)。

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。

第4讲实验:用双缝干涉实验测光的波长1.(2023江苏四地统考二模)对于以下的光学现象说法正确的是()A.图甲是双缝干涉示意图,若只增大两个狭缝S1、S2间的距离d,相邻亮条纹间距离Δx将增大B.图乙是单色光单缝衍射实验现象,若在狭缝宽度相同情况下,图乙中上面图对应光的波长较短C.图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D.图丁中的P、Q是偏振片,当P固定不动,缓慢转动Q时,光屏上的光亮度将一明一暗交替变化,此现象表明光波是纵波2.(2021浙江卷)“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置如图所示。

实验中:(1)观察到较模糊的干涉条纹,要使条纹变得清晰,值得尝试的是。

A.旋转测量头B.增大单缝与双缝间的距离C.调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距,正确的做法是。

A.减小单缝与光源间的距离B.减小单缝与双缝间的距离C.增大透镜与单缝间的距离D.增大双缝与测量头间的距离3.(2024浙江模拟)某同学在实验室用黄光做“双缝干涉测量光的波长”实验的器材如图甲所示,观察到如图乙所示的干涉条纹,图乙中灰色部分表示暗条纹,于是他使分划板中心刻线与暗条纹中心对齐,移动测量头进行测量,下列说法正确的是()A.该同学测条纹间距时必须将分划板中心刻度线与亮条纹中心对齐B.在实验过程中拿掉双缝,将观察不到明暗相间的条纹C.该干涉条纹虽然倾斜,但测得的波长值仍正确D.若需得到竖直的条纹与分划板刻度线平行只需逆时针转动测量头即可4.某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。

用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板,双缝间的宽度d=0.2 mm。

激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示,由刻度尺读出A、B=两亮纹间的距离x= mm。

通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L=2.0 m,已知λdΔx(Δx为相邻两条亮纹间的距离),由此则可以计算该激光的波长λ= m。