江苏版高考物理一轮复习第13章实验19用双缝干涉实验测量光的波长课件

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1．干涉条纹要调整到最清晰的程度。2．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关，与光的波长有关。3．分划板刻线与干涉条纹需平行，中心刻线要恰好位于条纹中心。
[题组训练]1．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲装置测量红光的波长：(1)图甲中标示的器材 “A”应为________。甲 乙
(2)图乙中测量头的读数为________ mm。
(3)下列操作正确的是________。A．先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再装上测量头B．接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压C．观察到条纹比较模糊，可以调节拨杆进行调整 D．测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线与该亮纹边缘重合
(4)下列图示中条纹间距表示正确是________。 　A　　　 B　 　 C　　　D
[解析]　(1)图甲中标示的器材 “A”应为红光滤色片；(2)图乙中测量头的读数为：10 mm＋18×0.02 mm＝10.36 mm; (3)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验操作步骤可知，安装器材的过程中，先调节光源高度，观察到光束沿遮光筒的轴线传播后再安装单缝、双缝以及装上测量头，故A正确；若要小灯泡正常发光，则接通电源前把输出电压调到小灯泡额定的电压，故B正确；观察到条纹比较模糊，可能是单缝与双缝不平行，可以调节拨杆进行调整，故C正确；测量某亮条纹位置时，目镜分划板中心刻度线与该亮纹的中心重合，故D错误。
(4)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，故图C是正确的，图A、B、D错。[答案]　(1)红光滤色片(写滤光片也对)(2)10.36　 (3)ABC　(4)C
2．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和滤光片E等光学元件，要把它们放在如图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)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A。(2)本实验所用的滤光片应选用________色滤光片，实验时需要测量的物理量是________和________。
(3)本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；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用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮(暗)条纹间的距离。在操作步骤②时还应注意________和________。
[解析]　(1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上，所以排列顺序为：C、E、D、B、A。(2)红色滤光片能透过红光，而吸收其他颜色的光，所以应选用红色滤光片。根据实验原理，实验时需要测量的物理量有：双缝到屏的距离和n条亮(暗)条纹的距离。
(3)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使单缝与双缝相互平行，且单缝、双缝距离为5～10 cm；要使光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上。[答案]　(1)E、D、B　 (2)红　双缝到屏的距离　n条亮(暗)条纹的距离　(3)使单缝与双缝相互平行，且单缝、双缝距离为5～10 cm　使光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上
3．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中。(1)在观察红光的干涉图样时，现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、透镜D、单缝E等光学元件，如图甲所示将白光光源C放在光具座最右端，依次放置其他光学元件，由右至左，表示各光学元件的字母排列顺序应为：______(选填①或②)。①C、D、E、B、A；②C、D、B、E、A。
(2)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐。如图乙所示若要使两者对齐，该同学应如何调节________。A．仅左右转动透镜B．仅旋转单缝C．仅旋转双缝D．仅旋转测量头(3)图丙为实验中用测量头测得某次条纹位置的局部图像，则x＝________ mm。
(4)为了使测得单色光的条纹间距增大，在其他条件不变情况下，以下做法合适的是________。A．增大单缝与双缝间距B．增大双缝与毛玻璃屏间距C．更换双缝间距更小的双缝片D．增强光源亮度
[解析]　 (1)为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，在光屏上可以观察到干涉条纹，因此，由右至左，各光学元件排列顺序应为白光光源、透红光的滤光片、单缝、双缝、毛玻璃屏，故为CDEBA，故选：①。(2)发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应调节测量头，故A、B、C错误，D正确。
(3)游标卡尺的主尺刻度读数为1 mm，游标读数为0.02×16 mm＝0.32 mm，所以最终读数为：x＝1 mm＋0.32 mm＝1.32 mm。
[答案]　(1)①　 (2)D　(3)1.32　(4)BC
4．(2019·全国卷Ⅱ)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＝________。(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为______ nm(结果保留3位有效数字)。
[题组训练]1．用双缝干涉测光的波长。实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝间的距离L1＝100 mm，双缝与屏的距离L2＝700 mm，双缝间距d＝0.25 mm。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(如图乙所示)，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。
(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，手轮上的读数如图丙所示，则对准第1条时读数x1＝2.190 mm、对准第4条时读数x2＝________ mm。(2)根据以上条件，可算出这种光的波长λ＝_______ nm。(保留三位有效数字)
(3)在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，下列操作中可以使条纹变稀疏的是________。A．改用波长较短的光(如紫光)做入射光B．增大双缝到屏的距离C．减少双缝间距D．增大双缝间距
[解析]　(1)螺旋测微器的固定刻度为7.5 mm，可动刻度为36.8×0.01 mm＝0.368 mm，所以最终读数为7.5 mm＋0.368 mm＝7.868 mm，所以对准第4条时读数为x2＝7.868 mm。
[答案]　(1)7.868　(2)675　(3)BC
2．(2022·常州期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1)，并选用间距为d的双缝屏，从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。图1
(1)组装仪器时，在光具座①②③位置处固定相应装置，正确的顺序是 ________；A．①单缝，②滤光片，③双缝B．①滤光片，②单缝，③双缝C．①单缝，②双缝，③滤光片
(2)若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中 ________；A．观察不到干涉条纹B．可观察到明暗相间的白条纹C．可观察到彩色条纹
(3)若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2(已知x1＜x2)，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝________。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为 ________ mm；图2 图3
(4)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图4所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值 ________实际值。(填“大于”“小于”或“等于”)图4
[解析]　(1)双缝干涉实验中，光先通过滤光片，获取单色光，之后经过单缝，使入射光线变成线光源，再通过双缝，形成相干光源，最后打到光屏上，故固定的顺序为滤光片、单缝和双缝，故B正确，A、C错误。(2)取下滤光片，白光的干涉条纹为彩色的，故C正确，A、B错误；故选C。
游标卡尺的分度值为0.05 mm，不需要估读，则示数为d＝52 mm＋7×0.05 mm＝52.35 mm。(4)从图4中可以看出，若条纹倾斜，测得的间距比实际的大。
3．用如图甲所示的实验装置做“双缝干涉测光的波长”实验：甲
(1)以下实验装置操作及现象说法正确的是________。A．测完了紫光的波长后，要再测量红光的波长，只需要更换滤光片，不需要再调节单缝及双缝就可以直接测量B．去掉滤光片就观察不到干涉现象C．若将光源换成激光，则不需要滤光片及单缝也能通过干涉现象测出光波的波长D．若将光源换成激光，则不需要滤光片及双缝也能通过干涉现象测出光波的波长
(2)在实验中，双缝间距d＝0.5 mm，双缝与光屏间距离L＝0.5 m，某次实验在分划板上得到清晰的干涉图像，分划板中心与第一条亮条纹中心， 第八条亮条纹中心对齐时游标卡尺读数如图乙所示，则分划板在第八条亮条纹中心对齐时游标卡尺读数为________ mm，单色光的波长为________ m(结果保留2位有效数字)。 乙
[答案]　(1)AC　(2)15.5 mm　6.3×10－7 m
1．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质，1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验)。
类型2　实验拓展与创新
(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源，M为平面镜，试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域。(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹，写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx的表达式。
2．(2023·溧阳高级中学月考)小明同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验。(1)其中部分器材如下：A．白炽灯　B．凸透镜　C．单缝片D．滤光片 E．测量头 F．双缝片将以上器材安装在光具座上时，自光源起合理的顺序是(填字母)：A、B、________、________、F、E。
(2)某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测量，下列方法能够使条纹亮度增加的是________。A．增加光源的功率B．将毛玻璃换成透明玻璃C．换一个面积更大的凸透镜D．调节测量头的位置
(3)下列图示中条纹间距表示正确的是________。A　　　　　　　BC　　　　　　　D
(4)小沈同学又参考课本上的“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，得到的结果如图所示，甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中的________。甲　　　　　　　　乙
A．单缝与双缝之间的距离一定较大B．光强度较小C．光源离双缝的距离较大D．双缝离光传感器的距离可能较小
[解析]　(1)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知，从左向右依次为：白色光源、凸透镜、滤光片、单缝片、双缝片、测量头。将以上器材安装在光具座上时，自光源起合理的顺序是：A、B、D、C、F、E。
(2)为了便于测量，要使条纹亮度增加，即单位时间内的光子数目增多，当增加光源的功率时，单位时间内的光子数目增多，故A正确；将毛玻璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B错误；换一个面积更大的凸透镜，则光的强度增强，条纹亮度增加，故C正确；调节测量头的位置，条纹亮度不变，故D错误。故选AC。
(3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，故图C是正确的，图A、B、D错误。