高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測量光的波長專題精講課件

實(shí)驗(yàn)十四實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測量光的波長用雙縫干涉測量光的波長核心考點(diǎn)導(dǎo)學(xué)【了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?觀察白光、單色光的干涉圖樣2測定單色光的波長【知道實(shí)驗(yàn)器材】雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺【熟習(xí)實(shí)驗(yàn)步驟】1. 觀察干涉條紋將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如圖所示接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約510 cm，這時，可觀察白光的干涉條紋在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋2. 測定單色光的波長安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋如圖所示使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)a2； 【警惕注意事項(xiàng)】1. 雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且注意保養(yǎng)2. 安裝時，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、雙縫平行且間距適當(dāng)3. 光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近4. 調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致，干涉條紋不清晰一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié)【細(xì)辨誤差分析】1. 雙縫到屏的距離l的測量存在誤差2. 測條紋間距x帶來的誤差：干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度誤認(rèn)為x為亮(暗)條紋的寬度分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清考向案例研究 例1如下圖是用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖：(1)圖中是光源，是光屏，它們之間的依次是_、_和_(2)以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離()A增大和之間的距離B增大和之間的距離C將紅色濾光片改為綠色濾光片D增大雙縫之間的距離(三)同類提升演練12012濰坊一模在觀察光的干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，將兩片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；按下圖所示的方法，讓激光束通過自制的雙縫(1)保持縫到光屏的距離不變，換用不同間隙的雙縫，雙縫的間隙越小，屏上明暗相間的條紋間距_(選填“越大”或“”越小)；(2)保持雙縫的間隙不變，光屏到縫的距離越大，屏上明暗相間的條紋間距_(選填“越大”或“越小”)；(3)在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件下，用不同顏色的光做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用藍(lán)色光做實(shí)驗(yàn)在屏上明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時_(選填“大”或“小”)答案：(1)越大(2)越大(3)小例2現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長(1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_、_、_、A.(2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：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還應(yīng)注意_和_(3)若測得雙縫間距為3.0 mm，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)動一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500 mm)觀察到第1條亮紋的位置如圖(a)所示，觀察第5條亮紋的位置如圖(b)所示，則可求出紅光的波長_m(保留一位有效數(shù)字)(二)調(diào)用所學(xué)解題(1)E、D、B(2)見解析(3)7107(三)同類提升演練2在“用雙縫干涉測光的波長”實(shí)驗(yàn)中，將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上(如圖1)，并選用縫間距d0.2 mm的雙縫屏從儀器注明的規(guī)格可知，像屏與雙縫屏間的距離L700 mm.然后，接通電源使光源正常工作(1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第1次映入眼簾的干涉條紋如圖2(a)所示，圖2(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號，此時圖2(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x11.16 mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖3(a)所示，此時圖3(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2_mm.(2)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離x_mm；這種色光的波長_nm.解析：由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知x215.0 mm10.02 mm15.02 mm圖2(a)中暗紋與圖3(a)中暗紋間的間隔為6個，故x(x2x1)/6(15.021.16) mm/62.31 mm由xl/d可知dx/l0.20 mm2.31 mm/700 mm6.6102 nm.答案：15.022.316.6102例3登山運(yùn)動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴(yán)重?fù)p傷視力有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡他選用的薄膜材料的折射率為n1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.11014 Hz.(1)他設(shè)計(jì)的這種“增反膜”所依據(jù)的原理是_.(2)這種“增反膜”的厚度至少是多少？(3)以下有關(guān)薄膜干涉的說法正確的是 ()A薄膜干涉說明光具有波動性B如果薄膜的厚度不同，產(chǎn)生的干涉條紋一定不平行C干涉條紋一定是彩色的D利用薄膜干涉也可以“增透”(一)名師分析解題(1)為了減少進(jìn)入眼睛的紫外線，應(yīng)使入射的紫外線分別從該膜的前后兩個表面反射后形成的反射的紫外線疊加后加強(qiáng)，從而使透射的紫外線減弱(3)干涉和衍射都證明光具有波動性；如果薄膜厚度均勻變化，則干涉條紋一定平行；白光的干涉為彩色條紋，單色光的干涉則為該色光顏色；當(dāng)膜的厚度為四分之一波長時，兩反射光疊加后減弱則會“增透”故選項(xiàng)A、D正確(二)調(diào)用所學(xué)解題(1)兩反射的紫外線疊加后加強(qiáng)(2)1.23107 m(3)A、D