（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 3 實(shí)驗(yàn)十三 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)（同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)型測(cè)量頭）教學(xué)案

《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 3 實(shí)驗(yàn)十三 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)（同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)型測(cè)量頭）教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 3 實(shí)驗(yàn)十三 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)（同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)型測(cè)量頭）教學(xué)案（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)十三　用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)型測(cè)量頭) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件． 2．觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣． 3．測(cè)定單色光的波長(zhǎng)． 4．練習(xí)使用測(cè)量頭． 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光經(jīng)過(guò)單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，我們通過(guò)光屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋．若用白光照射，通過(guò)兩狹縫可以在光屏上觀察到彩色條紋． 2．根據(jù)λ＝Δx可以計(jì)算出單色光的波長(zhǎng)．公式中d為雙縫間距離，Δx為相鄰兩條亮紋間的距離，l為雙縫到屏之間的距離，實(shí)驗(yàn)中d一般是已知的，所以測(cè)出l、Δx即可求出光的波長(zhǎng)．Δx的測(cè)

2、量可用測(cè)量頭完成．由于Δx較小，可測(cè)出n條亮(或暗)條紋的間距a，則相鄰亮條紋間的距離Δx＝. 三、實(shí)驗(yàn)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(cè)量頭組成)，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺． 四、實(shí)驗(yàn)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)接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光． (3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(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，二者間距約5～10 cm，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

3、，觀察單色光的干涉條紋． 2．測(cè)定單色光的波長(zhǎng) (1)安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋． (2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2，將該條紋記為第n條亮紋． (3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的距離l(d是已知的)．　 (4)重復(fù)測(cè)量． 五、數(shù)據(jù)處理 1．條紋間距Δx＝. 2．波長(zhǎng)λ＝Δx. 3．計(jì)算多組數(shù)據(jù)，求λ的平均值． 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，且注意保養(yǎng)． 2．安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均

4、在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)． 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(cè)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所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)． 七、誤差分析 1．雙縫到屏的距離l的測(cè)量存在誤差． 2．測(cè)條紋間距Δx帶來(lái)的誤差 (1)干涉條紋沒(méi)有調(diào)整到最清晰的程度． (2)誤認(rèn)為Δx為亮(暗)條紋的寬度． (3)分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒(méi)有恰好位于條紋中心． (4)測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清． 　對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作的考查 【典題

5、例析】 　在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中： (1)如圖所示，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．對(duì)于某種單色光，為增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取________或________的方法． (2)如果將燈泡換成激光光源，該實(shí)驗(yàn)照樣可以完成，這時(shí)可以去掉的部件是________(填數(shù)字代號(hào))． (3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋對(duì)齊，并將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)10等分的游標(biāo)卡尺位置如圖甲所示，其讀數(shù)為________ mm，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第7條亮紋中心對(duì)齊，此時(shí)游標(biāo)卡尺位

6、置如圖乙所示，其讀數(shù)為________ mm. (4)如果已經(jīng)量得雙縫的間距是0.30 mm、雙縫和光屏之間的距離是900 mm，則待測(cè)光的波長(zhǎng)是________m．(取三位有效數(shù)字) [解析]　(1)由實(shí)驗(yàn)原理可知②③④分別是濾光片、單縫、雙縫． 由Δx＝λ可知，要增加相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取的辦法有：①增大雙縫到光屏間的距離(或選用較長(zhǎng)的遮光筒)；②減小雙縫之間的距離． (2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③. (3)甲圖中游標(biāo)尺上第8條線與主尺刻度對(duì)齊，讀數(shù)為19 mm＋×8＝19.8 mm；乙圖中游標(biāo)尺上第3條線與主尺刻度對(duì)齊，讀數(shù)為30 mm＋×3＝

7、30.3 mm. (4)光的波長(zhǎng)λ＝＝5.83×10－7 m. [答案]　(1)濾光片　單縫　雙縫　增加雙縫到光屏間的距離(或選用較長(zhǎng)的遮光筒)　減小雙縫之間的距離　(2)②③　(3)19.8　30.3　(4)5.83×10－7 　利用如圖所示裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄 B．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬 C．將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬 D．換一個(gè)兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄 答案：ABD 　對(duì)儀器讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理的考查 【典題例析】 　用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)

8、，已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，如圖丁所示；雙縫到毛玻璃間的距離的大小由圖中的毫米刻度尺讀出，如圖丙所示；實(shí)驗(yàn)時(shí)先移動(dòng)測(cè)量頭(如圖甲)上的手輪，把分劃線對(duì)準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋(如圖乙所示)，并記下螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x1(如圖戊所示)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，把分劃線向右移動(dòng)，直到對(duì)準(zhǔn)第7條亮條紋并記下螺旋測(cè)微器的讀數(shù)x2(如圖己所示)，由以上測(cè)量數(shù)據(jù)求該單色光的波長(zhǎng)． [解析]　根據(jù)條紋寬度公式Δx＝λ可知，波長(zhǎng)λ＝Δx，只要根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)就可求解，由丁圖可直接讀出d＝0.25 mm＝0.000 25 m， 雙縫到屏的距離由丙圖讀出l＝749.8 mm＝0.74

9、9 8 m 由圖乙、戊、己可知，兩條相鄰亮條紋間的距離 Δx＝ mm＝2.400 mm＝0.002 400 m. 將以上數(shù)據(jù)代入得 λ＝＝ m≈8×10－7 m. [答案]　8×10－7 m 　(2020·杭州聯(lián)考)在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)按照題目要求回答下列問(wèn)題． (1)圖中甲、乙兩圖都是光的條紋形狀示意圖，其中干涉圖樣是________(選填“甲”或“乙”)． (2)將下表中的光學(xué)元件放在圖丙所示的光具座上組裝成“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)裝置，并用此裝置測(cè)量紅光的波長(zhǎng)． 元件代號(hào) A B C D E 元件名稱 光屏 雙縫 白光光

10、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(xué)元件，由左至右，各光學(xué)元件的排列順序應(yīng)為________(填寫元件代號(hào))． (3)已知該裝置中雙縫間距d＝0.50 mm，雙縫到光屏的距離L＝0.50 m，在光屏上得到的干涉圖樣如圖丁所示，分劃板在圖中A位置時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖戊所示，則其讀數(shù)為________ mm；在B位置時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖己所示．由以上所測(cè)數(shù)據(jù)可以得出形成此干涉圖樣的單色光的波長(zhǎng)為________ m. 解析：(1)干涉圖樣中條紋間距和寬度相同；衍射圖樣中條紋度不等，中央最寬． (2)光源發(fā)出的白光，各種頻率的光都有，加E后通過(guò)的就只有

11、紅光了，變成單色光，加上D和B，就得到兩頻率相同、步調(diào)一致的相干光，最后放置光屏，干涉條紋呈現(xiàn)在屏上，所以順序?yàn)镃EDBA. (3)A位置的示數(shù)為111.10 mm，B位置的示數(shù)為115.65 mm，圖丁中A、B之間的距離為(115.65－111.10)mm＝4.55 mm，則相鄰條紋的間距為Δx＝ mm，根據(jù)公式Δx＝λ，代入數(shù)據(jù)得波長(zhǎng)為6.5×10－7m. 答案：(1)甲　(2)EDBA (3)111.10　6.5×10－7 1．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以(　　) A．增大S1與S2的間距 B

12、．減小雙縫到光屏的距離 C．將綠光換為紅光 D．將綠光換為紫光 解析：選C.由Δx＝λ知，增大S1與S2的間距d或減小雙縫到光屏的距離l時(shí)，條紋間距變小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；將綠光換為紅光，波長(zhǎng)變大，條紋間距變大，選項(xiàng)C正確；將綠光換為紫光，波長(zhǎng)變小，條紋間距變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 2．如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為5.30×10－7 m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7 m，則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“亮條紋”或“暗條紋”)．現(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.30×10－7 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”

13、“變窄”或“不變”)． 解析：＝，即半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，所以出現(xiàn)暗條紋．根據(jù)條紋間距Δx＝λ，當(dāng)單色光的波長(zhǎng)變長(zhǎng)時(shí)，條紋間距變寬． 答案：暗條紋　變寬 3．在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖． (1)下列說(shuō)法不正確的是________．(填選項(xiàng)前的字母)　 A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫 B．測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊 C．為了減少測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝ (2)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖，其示數(shù)為________ mm. 解

14、析：(1)調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光 筒軸線照在屏中心時(shí)，無(wú)須放上單縫和雙縫，選項(xiàng)A錯(cuò)誤． (2)由題圖知，示數(shù)為1 mm＋0.05×5 mm＝1.25 mm. 答案：(1)A　(2)1.25 4．(2020·嘉興檢測(cè))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)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)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

15、頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離． 在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意________和________． (2)如圖所示，需要從標(biāo)尺上讀出某條亮紋的位置。圖中所示的讀數(shù)是________ mm. 　 若縫與縫間相距d，雙縫到屏間的距離為L(zhǎng)，相鄰兩個(gè)亮條紋中心的距離為Δx，則光的波長(zhǎng)表示為λ＝________(字母表達(dá)式)，某同學(xué)在兩個(gè)亮條紋之間測(cè)量，測(cè)出以下結(jié)果，其他數(shù)據(jù)為：d＝0.20 mm，L＝700 mm，測(cè)量Δx的情況如圖所示，由此可計(jì)算出該光的波長(zhǎng)λ＝________m. 解析：(1)單縫與雙縫的間距為5～10 cm，使單縫與雙縫相互平行． (2)圖中主尺讀數(shù)為5 mm，游標(biāo)尺上第12條線與主尺對(duì)齊，故讀數(shù)為5 mm＋12×0.02 mm＝5.24 mm，光的波長(zhǎng)λ＝Δx，代入題中數(shù)據(jù)得λ＝5.6×10－7 m. 答案：(1)單縫與雙縫的間距為5～10 cm　使單縫與雙縫相互平行　(2)5.24　Δx　5.6×10－7 8