高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)課件

實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新新設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)訓(xùn)訓(xùn)練練高高效效提提能能考考點(diǎn)點(diǎn)核核心心突突破破基基礎(chǔ)礎(chǔ)要要點(diǎn)點(diǎn)整整合合實(shí)驗(yàn)十四實(shí)驗(yàn)十四 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng) 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件 2觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣 3測(cè)定單色光的波長(zhǎng) 【實(shí)驗(yàn)原理】 1光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光經(jīng)過單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，我們通過光屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋若用白光照射，通過兩狹縫可以在光屏上觀察到彩色條紋基礎(chǔ)要點(diǎn)整合基礎(chǔ)要點(diǎn)整合 圖實(shí)1 【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(cè)量頭組成)，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1觀察干涉條紋 (1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如圖實(shí)2所示圖實(shí)圖實(shí)2(2)接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光(3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏達(dá)光屏(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，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，二者間距約使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約510 cm，這時(shí)，這時(shí)，可觀察白光的干涉條紋可觀察白光的干涉條紋(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋條紋 2測(cè)定單色光的波長(zhǎng) (1)安裝測(cè)量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋 (2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)x1，將該條紋記為第1條亮紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)xn，將該條紋記為第n條亮紋 (3)用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的距離l(d是已知的) (4)重復(fù)測(cè)量 3光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近 4照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測(cè)量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條紋不清晰的一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié) 【誤差分析】 (1)雙縫到屏的距離l的測(cè)量存在誤差 (2)測(cè)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好位于條紋中心測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清中的條紋數(shù)未數(shù)清 (2012福建理綜)在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)3所示)：考點(diǎn)核心突破考點(diǎn)核心突破考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作圖實(shí)圖實(shí)3圖圖4(2)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖實(shí)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖實(shí)4，其示數(shù)為，其示數(shù)為_mm. 解析(1)在不放置單縫和雙縫時(shí)才能根據(jù)光屏上光斑的形狀來判定光束是否沿遮光筒的軸線傳播，故A錯(cuò)誤因條紋寬度是指相鄰亮紋中心或相鄰暗紋中心之間的距離，故B正確微小量累積法可有效減小測(cè)量中的偶然誤差，故C正確答案為A. (2)手輪上固定刻度讀數(shù)為1.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為47.00.01 mm，故測(cè)量結(jié)果為1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm. 答案(1)A(2)1.970 現(xiàn)有毛玻璃屏現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫、雙縫B、白光光源、白光光源C、單縫、單縫D和透紅光的濾光片和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖等光學(xué)元件，要把它們放在如圖實(shí)實(shí)5所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)測(cè)量紅光的波長(zhǎng)考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析圖實(shí)圖實(shí)5(1)將白光光源將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他放在光具座最左端，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)為序應(yīng)為C、_、_、_、A.(2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有：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；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；元件的中心位于遮光筒的軸線上；用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；用測(cè)量頭用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離紋間的距離在 操 作 步 驟在 操 作 步 驟 時(shí) 還 應(yīng) 注 意時(shí) 還 應(yīng) 注 意 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 和和_(3)若測(cè)得雙縫間距為若測(cè)得雙縫間距為3.0 mm，雙縫與屏之間的距離，雙縫與屏之間的距離為為0.70 m通過測(cè)量頭通過測(cè)量頭(與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪與螺旋測(cè)微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退轉(zhuǎn)動(dòng)一周，分劃板前進(jìn)或后退0.500 mm)觀察到第觀察到第1條條亮紋的位置如圖實(shí)亮紋的位置如圖實(shí)6(a)所示，觀察第所示，觀察第5條亮紋的條亮紋的位 置 如 圖位 置 如 圖 ( b ) 所 示 則 可 求 出 紅 光 的 波 長(zhǎng)所 示 則 可 求 出 紅 光 的 波 長(zhǎng) _m(保留一位有效數(shù)字保留一位有效數(shù)字) 圖實(shí)6 解析(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)椋汗庠础V光片、單縫、雙縫、屏，因此應(yīng)填：E、D、B. (2)安裝光學(xué)元件時(shí)，應(yīng)注意單縫與雙縫間的距離為5 cm10 cm，同時(shí)使單縫與雙縫相互平行 答案(1)EDB (2)單縫與雙縫的間距為5 cm10 cm使單縫與雙縫相互平行 (3)7107 在觀察光的干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，將兩片刀片在觀察光的干涉現(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合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；按圖實(shí)縫；按圖實(shí)7所示的方法，讓激光束通過自制的所示的方法，讓激光束通過自制的雙縫雙縫實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖實(shí)圖實(shí)7(1)保持縫到光屏的距離不變，換用不同間隙的雙縫，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 距雙 縫 的 間 隙 越 小 ， 屏 上 明 暗 相 間 的 條 紋 間 距_(選填選填“越大越大”或或“越小越小”)；(2)保持雙縫的間隙不變，光屏到縫的距離越大，屏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上明暗相間的條紋間距_(選填：選填：“越大越大”或或“越小越小”)；(3)在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件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)在屏上得到的明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)屏上得到的明暗相間的條紋間距比用紅色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)_(選填選填“大大”或或“小小”) 答案(1)越大(2)越大(3)小