2019版高考物理一轮复习实验增分专题16用双缝干涉测量光的波长学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 实验十六 用双缝干涉测量光的波长 考纲要求 考情分析 命题趋势 用双缝干涉测量光的波长 2016 江苏卷，12B(2) 高考主要侧重考查以下三个方面：1.实验操作的规范性考查； 2.实验数据的记录和分析； 3.实验误差分析 知识梳理 夯实基础 一、实验目的 1理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器 2观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样 3掌握利用公式 x ld 测波长的方法 二、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 的距离 x 与双缝间的距离 d、双缝到屏的距离 l、单色光的波长 之间满足 xl d 三、实验

2、器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺 附：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，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度两次读数之差就表示这两个亮条纹间 的距离 实际测量时，要测出 n 条亮条纹 (暗条纹 )的间距，设为 a，那么 x an 1 四、实验步骤 1安装仪器 (1)将光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示 【 精

3、品教育资源文库 】 (2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光调节各部件的高度，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观察与记录 (1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹 (2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的 干涉条纹 (3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第 1 条亮条纹的中心，记下手轮上的读数 a1；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 条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数 a2，则相邻两条纹间的距离 x |a1 a2|n 1 . (4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波

4、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 dl x 计算波长重复测量、计算，求出波长的平均值 五、误差分析 测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距 x 测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差 六、注意事项 1调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮 2放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上 3调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读

5、数之差就表示这两条纹间的距离 4不要直接测 x，要测多个亮条纹的间距再计算 得 x，这样可以减小误差 5白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层 核心考点 分层突破 考点 1 实验原理和操作 例 1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 【 精品教育资源文库 】 (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、 _E_、 _D_、 _B_、 A (2)本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件，调节光源高

6、度，使光束能沿遮 光筒的轴线把屏照亮； 按合理的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； 用刻度尺测量双缝到屏的距离； 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 时还应注意 _放置单缝、双缝时，必须使缝平行 _和 _单缝、双缝间的距离要适当 _ 解析 (1)滤光片 E 可以从白光中选出单色红光，单缝 D 是获取线光源，双缝 B 是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏 A 上所以排列顺序为： C、 E、 D、 B、 A。 (2)在操作步骤 时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、 双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双

7、缝和光屏的中心在同一轴线上 实验记忆口诀 亮光源、滤光片，单缝双缝成一线； 遮光筒、测量头，中间有屏把像留； 单缝双缝平行放，共轴调整不能忘； 分划线，亮条纹，对齐平行测得准； n 条亮纹读尺数，相除可得邻间距； 缝距筒长记分明，波长公式要记清 考点 2 数据处理和误差分析 例 2在 “ 用双缝干涉测光的波长 ” 的实验中，实验装置如图甲所示 (1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点 A灯丝与单缝和双缝必须平行放置 B干涉条纹与双缝垂直 C干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关 D干涉条纹的间距与光的波长有关 【 精品教育资源文库 】 以上几点中，你认为

8、正确的是 _D_ (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为 _0.700_mm (3)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，如图丙所示则在这种情况下来测量干涉条纹的间距 x 时，测量值 _大于 _实际值 (选填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或“ 等于 ”) 解析 (1)光源的形状、大小及放置方式对实验没有影响， A 错误；干涉条纹与双缝平行， B 错误；干涉条纹的疏密 x ld 与单缝宽度无关， C 错误， D 正确 (2)手轮的读数为 0.5 mm 20.00.01 mm 0.700 mm (3)条纹与分划板不平行时，实际值 x 实

9、x 测 cos ， 为条纹与分划板间的夹角，故 x 实 _ x2(选填“ ”“ ” 或 “ ”) 若实验中红光的波长为 630 nm，双缝 到屏幕的距离为 1.00 m，测得第 1 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 _0.300_mm 解析 双缝干涉条纹宽度 x ld ，因为红光波长长，故 x1 x2；其中 x1 10.55 mm 2.1 mm， l 110 3 mm， 6.3010 4 mm，代入解得 d 0.300 mm 2在 “ 用双缝干涉测光的波长 ” 实验中 (实验装置如下图 )： (1)下列说法哪一个是错误的 _A_(填选项前的字母 ) A调节

10、光源高度使光束沿遮 光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝 B测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐 C为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两条亮纹间距 x an 1. (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为 _1.970_mm 【 精品教育资源文库 】 解析 (1)在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故选项 A 错误；因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故选项 B 正确；微小量累积法可有效减小测量中的 偶然误差，故选项 C 正确 (2)手轮上固定刻度读数为 1

11、.5 mm，可动刻度读数为 47.00.01 mm ，故测量结果为 1.5 mm 47.00.01 mm 1.970 mm 3用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件 A白炽灯 B单缝片 C光屏 D双缝 E遮光筒 F滤光片 (其中双缝和光屏连在遮光筒上 ) (1)正确调节装置后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出 10 条红亮条纹间的距离为 a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出 10 条绿亮条纹间的距离为 b，则 一定有 a_大于 _b(选填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) (2)在双缝干涉实验中，滤光片的作用是 _获得单色光 _，单缝的作用是 _

12、形成线光源_，双缝的作用是 _形成相干光源 _ 解析 由于红光的波长大于绿光的波长，根据 x ld 可知，红色光的干涉条纹间距大于绿色光的干涉条纹间距，因此 ab (2)各元件的作用为：滤光片的作用是获得单色光，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成相干光源 4在观察光的双缝干涉现象的实验中： (1)将激光束照在如图乙所示的双缝上 ，在光屏上观察到的现象是图甲中的 _A_ (2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将_变宽 _；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将 _变窄 _.(以上均选填 “ 变宽 ”“ 变窄 ” 或 “ 不变

13、 ”) 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 【 精品教育资源文库 】 (2)根据 x ld 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 5在 “ 观察光的干涉现象 ” 的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有 墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象 (1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距 _越大 _.(选填 “ 越大 ” 或 “ 越小 ”) (2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距 _越大 _.(选填 “ 越大 ” 或 “ 越小 ”) (3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时 _小 _.(选填 “ 大 ” 或“ 小 ” ) (4)在该实验中，若所用激光的波长为 5.3010 7 m，屏上 P 点距双缝 S1和 S2的路程差为 1.8510 6 m，则在这里出现的应是 _暗条纹 _.(选填 “ 亮条纹 ” 或 “ 暗条纹 ”) 解析 (1)由 x ld