2023年高考物理一轮复习课件——用双缝干涉实验测光的波长

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爱看书的康强 第4讲 实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测光的波长

基础巩固

1.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确,且均以aa'、bb'为界面画光路图,则

(1)甲同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(2)乙同学测得的折射率与真实值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(3)丙同学测得的折射率与真实值相比 。

2.如图1所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。

图1

图2

①此后正确的操作步骤是 。(选填选项前的字母)

A.插上大头针P3,使P3挡住P2的像

B.插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像

C.插上大头针P4,使P4挡住P3的像

D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像

②正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线,如图2甲、乙所示。在图2中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图 (选填“甲”或“乙”),所测玻璃折射率的表达式n= (用代表线段长度的字母ED、FG表示)。 爱看书的康强

爱看书的康强 3.[2017北京丰台二模,21(1)]某同学利用“双缝干涉实验装置”测定红光的波长。已知双缝间距为d,双缝到屏的距离为L,将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐,并将该条纹记为第1亮条纹,其示数如图所示,此时的示数为 mm。然后转动测量头,使分划板中心刻线与第5亮条纹的中心对齐,读出示数,并计算第5亮条纹与第1亮条纹的中心线间距离为Δx。由此可得该红光的波长表达式为

第 1 页 共 10 页 专题14.7 实验十六 用双缝干涉测量光的波长

【考情分析】

1.了解光波产生稳定的干涉现象的条件．

2．观察白光和单色光的双缝干涉图样．

3．测定单色光的波长.

【重点知识梳理】

知识点一、实验器材

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)，另外还有学生电源、导线、刻度尺.

1.相邻两条亮条纹的间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2的间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为Δx＝ldλ.

2．测量头的构造及使用

如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．

甲 乙

两次读数之差就表示这两条条纹间的距离．

实际测量时，要测出n条亮纹(暗纹)的宽度，设为a，那么Δx＝an－1. 第 2 页 共 10 页 知识点二、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5～10 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)重复测量．

知识点三、数据处理

(1)条纹间距Δx＝a2－a1n－1.

(2)波长λ＝dlΔx.

第1页，共19页

《用双缝干涉测光的波长》

一、实验题

1. 某同学用如图甲所示实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，相邻两条亮纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头测出，测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，则此时手轮上的示数为0.070𝑚𝑚，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，如图乙所示，此时手轮上的示数为______𝑚𝑚.已知双缝间距离为𝑑=0.400𝑚𝑚，测得双缝到毛玻璃屏的距离为𝐿=0.600𝑚，求得相邻亮纹间距离为△𝑥，写出计算被测量波长的表达式𝜆=______，并算出其波长𝜆=______nm．

2. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 ；

A.将单缝向双缝靠近

B.将屏向靠近双缝的方向移动

C.将屏向远离双缝的方向移动

D.使用间距更小的双缝

(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为𝛥𝑥，则单色光的波长𝜆= ； 第2页，共19页 (3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 𝑚𝑚，测得屏与双缝间的距离为1.20 𝑚，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 𝑚𝑚。则所测单色光的波长 𝑛𝑚(结果保留3位有效数字)。

3. 用双缝干涉测光的波长．实验装置如图1所示，已知单缝与双缝间的距离𝐿1=100𝑚𝑚，双缝与屏的距离𝐿2=600𝑚𝑚，单缝宽𝑑1=0.10𝑚𝑚，双缝间距𝑑2=0.20𝑚𝑚.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹到中心的距离．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屏上亮纹的中心，(如图2所示)，记下此时手轮上的读数为0.640𝑚𝑚，转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心(如图3所示)记下此时手轮上的读数______𝑚𝑚.由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长______𝑚(结果保留两位有效数字)在本实验中如果增大双缝与屏的距离则光屏上得到的条纹间距______(填增大、减小或不变)．

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．