高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十三章 光4 实验：用双缝干涉测量光的波长复习ppt课件

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双缝干涉图样的特点【例证1】（2011·北京高考）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以（ ）A. 增大S1与S2的间距 B. 减小双缝屏到光屏的距离C. 将绿光换为红光 D. 将绿光换为紫光
【解析】选C.双缝干涉的条纹间距公式： 增大S1与S2的间距就是增大d，所以条纹间距变小，A错误；减小双缝屏到光屏的距离就是减小l，条纹间距减小，B错误；红光波长比绿光波长长，紫光波长比绿光波长短，所以将绿光换为红光可使条纹间距增大，C正确，D错误.
实验的操作与数据处理【例证2】（2011·潍坊高二检测）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，如图甲所示，并选用缝间距d=0.2 mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=700 mm.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，副尺上有50个分度.某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1=1.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2=_____mm；(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx=_____mm；这种色光的波长λ=_____nm.
【解析】(1)由游标尺的读数规则可知x2=(15.0+1×0.02) mm=15.02 mm；(2)图乙(a)中暗纹与图丙(a)中暗纹间的间隔为6个，故Δx= =2.31 mm；由Δx= 可知λ= =6.6×102 nm.答案：(1)15.02 (2)2.31 6.6×102
一、选择题1.某同学在做双缝干涉实验时，安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于( )A.光束的中央轴线与遮光筒不一致，相差较大B.滤光片、单缝、双缝的中心在同一高度C.单缝与双缝不平行D.光源发出的光太强
【解析】选A、C.安装实验器材时要注意：光束的中央轴线与遮光筒的轴线要重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒的轴线，单缝与双缝要互相平行才能使实验成功.当然还要使光源发出的光束不能太暗，据上述分析可知选项A、C正确.
2.(2011·沈阳高二检测)做双缝干涉实验时，要增大屏上相邻亮条纹之间的距离，可以采取的措施是( )A.减小双缝到屏的距离 B.增大光的频率C.增大双缝之间的距离 D.增大光的波长【解析】选D.由双缝干涉中条纹宽度的表达式Δx= 可知，增大条纹宽度Δx，可以增大双缝到屏的距离l、减小双缝之间的距离d,或者增大光的波长λ，故A、C错，D对；增大光的频率，则减小了光的波长，条纹宽度减小，故B错.
3.(2011·连云港高二检测)用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰为第三条亮纹，现改用频率较高的单色光照射，其他的条件不变，那么( )A.P处仍为第三条亮纹B.P处可能是第四条亮纹C.P处可能是第二条亮纹D.若将光屏向双缝移近一些，在P处可能看到第二条亮纹【解析】选B.频率高，则波长短，双缝到P点光程差不变，故A、C错，B对；若将光屏向双缝移近一些，条纹间距变小，故D错.
4.(2011·赣州高二检测)某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功.若他在此基础上对仪器的安装有如下改动，则仍能使实验成功的是( )A.将遮光筒的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B.将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C.将单缝向双缝移动少许，其他不动D.将单缝与双缝的位置互换，其他不动
【解析】选A、B、C.干涉条纹是双缝发出的光叠加的结果，双缝后面的区域处处存在光，所以移动光屏，条纹仍然有，故A、C对；将滤光片移至单缝和双缝之间，照到双缝上的光仍是振动情况完全一样的光源，故B对；将单缝与双缝的位置互换，失去了产生干涉的条件，故D错.
5.(2011·镇江高二检测)用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是( )A.相邻干涉条纹之间距离相等B.中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的两倍C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
【解析】选A.由于干涉条纹间的距离Δx= ·λ，相邻干涉条纹之间的距离相等，因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝.双缝与屏之间的距离越大，干涉条纹间的距离越大，故A正确,B、C、D均错.
二、非选择题6.某同学自己动手制作如图所示的装置观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,整个装置位于一暗箱中,实验过程如下:
(1)该同学用一束太阳光照射A屏时,屏C上没有出现干涉条纹;移去B后,在屏上出现不等间距条纹，此条纹是由于_____产生的.(2)移去A后,遮住缝S1或缝S2中的任一个,C上均出现一窄亮斑.出现以上实验结果的主要原因是______________________.【解析】(1)移去B后只剩下单缝,故发生单缝衍射形成条纹，故此条纹是由于光的衍射产生的.(2)没有出现条纹而只出现一个窄亮斑,说明衍射现象不明显，故主要原因是双缝S1、S2太宽.答案：(1)光的衍射 (2)双缝S1、S2太宽
7.(2011·长沙高二检测)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，调节分划板的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，测量如图所示，此时螺旋测微器的读数是_____mm.转动手轮，使分划线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置，由螺旋测微器再读出一组数.若实验测得的4条亮条纹中心间的距离Δx=0.960 mm.已知双缝间距d=1.5 mm，双缝到屏的距离l=100 cm，则对应的光波波长为λ=_____cm.
【解析】根据螺旋测微器的读数规则，读数为1.180 mm；根据公式解得λ=4.8×10-7 m=4.8×10-5 cm.答案：1.180 4.8×10-5
8.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E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)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)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意_____和_____.
(3)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，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数_____mm，求得相邻亮纹的间距Δx为_____mm.
(4)已知双缝间距d为2.0×10-4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ=_____，求得所测红光波长为_____m.
【解析】(1)该实验仪器放置的顺序：C、E、D、B、A.(2)在安装时，应注意单缝与双缝平行、单缝与双缝竖直(3)图乙的读数是2.320 mm，图丙的读数是13.870 mm，则Δx= =2.310 mm.(4)由公式Δx= λ得λ= Δx，代入数据解得λ=6.6×10-7 m.答案：(1)E、D、B (2)单缝与双缝平行 单缝与双缝竖直(3)13.870 2.310 (4) Δx 6.6×10-7