（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第十三章 光 第3課時(shí) 光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、第3課時(shí) 光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長,研究選考把握考情,知識點(diǎn)一 楊氏干涉實(shí)驗(yàn),基 礎(chǔ) 梳 理,1.1801年，英國物理學(xué)家_成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。 2.雙縫干涉的裝置示意圖,圖1,托馬斯楊,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。 (1)單縫的作用：獲得一個(gè)_，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況。也可用激光直接照射雙縫。 (2)雙縫的作用：一束光被分成兩束_相同和_完全一致的相干光。 3.讓一束單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距很近，狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是_的。這兩個(gè)波源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加，發(fā)生干涉現(xiàn)象

2、，擋板后面的屏上得到_的條紋。這種現(xiàn)象證明光是一種_。,線光源,頻率,振動(dòng)情況,相同,明暗相間,波,1.產(chǎn)生干涉的條件：兩列光的頻率相同、相位相同、振動(dòng)方向相同。本實(shí)驗(yàn)中是靠“一分為二”的方法獲得兩個(gè)相干光源的。 2.干涉圖樣 (1)若用單色光作光源，則干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋。 (2)若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中間條紋是亮的。 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明光是一種波。,要 點(diǎn) 精 講,【例1】 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光頻率、波長均不相等，這

3、時(shí)( ) A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失 B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在 C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮 D.屏上無任何光亮 解析 分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光亮。 答案 C,知識點(diǎn)二 出現(xiàn)明暗條紋的條件,當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的_時(shí)(即恰好等于波長的_時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)_ ；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的_時(shí)，兩列光在這點(diǎn)_，這里出現(xiàn)暗條紋。,基 礎(chǔ) 梳 理,偶數(shù)倍,整數(shù)倍,亮條紋,奇

4、數(shù)倍,相互削弱,要 點(diǎn) 精 講,1.屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件 實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，雙縫S1、S2之間的距離為d，雙縫到屏的距離為l，屏上的一點(diǎn)P到雙縫的距離分別為r1和r2，路程差rr2r1。,圖2,【例2】 如圖3所示為雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置。當(dāng)使用波長為6107 m的橙色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上的P點(diǎn)及其上方的P1點(diǎn)形成兩條相鄰的明紋。若使用波長為4107 m的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在P點(diǎn)和P1點(diǎn)形成的明、暗紋情況是( ),圖3 A.P和P1都是明紋 B.P是明紋，P1是暗紋 C.P是暗紋，P1是明紋 D.P和P1都是暗紋,解析 根據(jù)形成明、暗條紋的條件可知：無論換用哪種波長的色光、波程差，rPS1P

5、S20，故P點(diǎn)總是明紋。橙色光在P1點(diǎn)形成第一級明紋，有rP1S2P1S1n16107 m6107 m，這對紫光來說：P1S2P1S11.5紫，故P1為暗紋。 答案 B,知識點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測量光的波長,要 點(diǎn) 精 講,操作指要 1.雙縫干涉儀是比較精密的實(shí)驗(yàn)儀器，不要隨便拆分遮光筒、測量頭等元件。 2.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等會(huì)粘附灰塵，只能用擦鏡紙輕輕擦拭，不要用其他物品擦拭或口吹氣除塵。 3.注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且豎直。 4.光源使用線狀長絲燈泡，調(diào)節(jié)時(shí)使之與單縫平行且靠近。,測量頭原理 1.測量頭由分劃板、目鏡、手輪構(gòu)

6、成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)，測量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心與條紋中心對齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心與另一條紋中心對齊，再次記下手輪上讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差表示這兩個(gè)條紋間距離。(如圖4甲、乙所示),圖4,【例3】 在“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖5所示。雙縫間的距離d3 mm。,圖5 (1)若測量紅光的波長，應(yīng)選用_色的濾光片。實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測定的物理量有_和_。,(2)若測得雙縫與屏之間的距離為0.70 m，通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500 mm)觀察第1條亮條紋的位置如圖6甲所示，觀察第5條亮條紋的位置如圖乙所示。則可求

7、出紅光的波長_ m。,圖6,答案 見解析,1.關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是( ) A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋 B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C.若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大 D.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 解析 用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)誤；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間，B正確；變小，x變小，C錯(cuò)誤；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯(cuò)誤。 答案 B,2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6 m，若分別用頻率為f15.01

8、014 Hz和f27.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)現(xiàn)出明、暗條紋的情況是( ) A.用單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋 B.用單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋 C.用單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋 D.用單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)明條紋,答案 C,3.礦井中的瓦斯對人危害極大，某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干涉的原理設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測儀，在雙縫前面放置兩個(gè)完全相同的透明容器A、B，其中A與干凈空氣相通，B與礦井中的氣體相通，觀察屏上的干涉條紋，如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說明B中氣

9、體( ),A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯 C.不一定含瓦斯 D.無法判定 解析 如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說明從雙縫到屏的路程差發(fā)生了變化，所以B中氣體一定含瓦斯。 答案 A,圖7,4.用雙縫干涉測光的波長，實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件： A.白熾燈 B.單縫片 C.光屏 D.雙縫 E.濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上),圖8 (1)把以上元件安裝在光具座上時(shí)，正確的排列順序是：A_(A已寫好)。 (2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有： 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；,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； 用米尺測量雙縫到屏的距離； 用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離。 在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_和_。 (3)正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光干涉條紋，用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a；改用綠色濾光片，其他條件不變，用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b，則一定有_大于_。,解析 (1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)楣庠础V光片、單縫、雙縫、屏。 (2)單縫與雙縫的間距為5 cm10 cm，使單縫與雙縫相互平行。保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在遮光筒軸線上。,答案 (1)EBDC (2)單縫與雙縫的間距為5 cm10 cm 使單縫與雙縫相互平行 (3)a b,