《（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(cè)量光的波長(zhǎng)課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（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(cè)量光的波長(zhǎng)課件 新人教版選修3-4.ppt（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3課時(shí) 光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng),[研究選考把握考情],知識(shí)點(diǎn)一 楊氏干涉實(shí)驗(yàn),[基 礎(chǔ) 梳 理],1.1801年，英國(guó)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)
2、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，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
3、放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光)，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(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(wú)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(shí)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(zhǎng)的________時(shí)(即恰好等于波長(zhǎng)的________時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這
4、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(zhǎng)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Δr＝r2－r1。,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(zhǎng)為610－7 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(zhǎng)為410－7 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
5、、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(wú)論換用哪種波長(zhǎng)的色光、波程差，Δr＝PS1－PS2＝0，故P點(diǎn)總是明紋。橙色光在P1點(diǎn)形成第一級(jí)明紋，有Δr＝P1S2－P1S1＝nλ＝1610－7 m＝610－7 m，這對(duì)紫光來(lái)說(shuō)：P1S2－P1S1＝1.5λ紫，故P1為暗紋。 答案 B,知識(shí)點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng),[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(cè)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
6、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(zhǎng)絲燈泡，調(diào)節(jié)時(shí)使之與單縫平行且靠近。,測(cè)量頭原理 1.測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)，測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心與條紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心與另一條紋中心對(duì)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(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖5所示。雙縫間的距離d＝3 mm。,圖5 (1)若測(cè)量紅光的波長(zhǎng)，應(yīng)選用____
7、______色的濾光片。實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)定的物理量有__________和__________。,(2)若測(cè)得雙縫與屏之間的距離為0.70 m，通過(guò)測(cè)量頭(與螺旋測(cè)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。則可求出紅光的波長(zhǎng)λ＝__________ 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(shuō)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
8、，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；λ變小，Δx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 μm，若分別用頻率為f1＝5.01014 Hz和f2＝7.51014 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
9、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(duì)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(cè)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(shuō)明B中氣體( ),A.一定含瓦斯 B.一定不含瓦斯 C.不一定含瓦斯 D.無(wú)法判定 解析 如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說(shuō)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(cè)光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件： A.白熾燈 B.
10、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： 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________。 (3)正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光干涉條紋，用測(cè)量頭測(cè)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(cè)量頭測(cè)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?、濾光片、單縫、雙縫、屏。 (2)單縫與雙縫的間距為5 cm～10 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 cm～10 cm 使單縫與雙縫相互平行 (3)a b,
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