三维设计新课标高考物理一轮总复习实验十五用双缝干涉测光的波长课件.pptx

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1、图实图实151三、实验器材三、实验器材双缝干涉仪双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生，另外还有学生电源、导线、刻度尺。电源、导线、刻度尺。四、实验步骤四、实验步骤1观察干涉条纹观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图实如图实152所示。所示。图实图实152(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到调节各器件的高度，使光源发出

2、的光能沿轴线到达光屏。达光屏。(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约使双缝与单缝的缝平行，二者间距约510 cm，这时，这时，可观察白光的干涉条纹。可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。条纹。2测定单色光的波长测定单色光的波长(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数手轮上的读数a1，

3、将该条纹记为第，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数手轮上的读数a2，将该条纹记为第，将该条纹记为第n条亮纹。条亮纹。(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的是已知的)。(4)重复测量。重复测量。(3)计算多组数据，求计算多组数据，求的平均值。的平均值。六、注意事项六、注意事项(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。注意保养。(2)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的安装

4、时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当。间距适当。(3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。(4)照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。缝与双缝不平行所致，故应正确调节。七、误差分析七、误差分析(1)双缝到屏的距离双缝到屏的距离l的测量存在误差

5、。的测量存在误差。(2)测条纹间距测条纹间距x带来的误差：带来的误差：干涉条纹没有调整到最清晰的程度。干涉条纹没有调整到最清晰的程度。误认为误认为x为亮为亮(暗暗)条纹的宽度。条纹的宽度。分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。条纹中心。测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。纹数未数清。实验原理与操作实验原理与操作例例1(2013太原模拟太原模拟)(1)如图实如图实153所示，在所示，在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学实验

6、中，光具座上放置的光学元件依次为元件依次为光源、光源、_、_、_、遮光筒、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹增加相邻亮纹(暗纹暗纹)间的距离，可采取间的距离，可采取_或或_的方法。的方法。图实图实153(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是这时可以去掉的部件是_(填数字代号填数字代号)。(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图实条亮条纹，读下手轮的读数如图实154甲所示。继甲所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线

7、对准第续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是下手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是_mm。图实图实154(4)如果已经量得双缝的间距是如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光、双缝和光屏之间的距离是屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是，则待测光的波长是_m。(取三位有效数字取三位有效数字)(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是、。答案答案(1)滤光片单缝双缝滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒或选用较长的遮光筒)减小

8、双缝之间的距离减小双缝之间的距离(2)(3)1.610(4)5.37107题组演练题组演练1如图实如图实155所示的双缝干涉实验，用绿光照射单所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝缝S时，在光屏时，在光屏P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以间距更大的干涉图样，可以 ()A增大增大S1与与S2的间距的间距B减小双缝屏到光屏的距离减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光将绿光换为红光 D将绿光换为紫光将绿光换为紫光图实图实155答案：答案：C2(2012福建高考福建高考)在在“用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长”实验中实验中(实实验装置如图实验

9、装置如图实156)：图实图实156(1)下列说法哪一个是错误的下列说法哪一个是错误的_。(填选项填选项前的字母前的字母)A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，调节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中心刻线与该亮纹的中心对齐(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图实测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图实157，其示数为其示数为_mm。图实图实157解析：解析：(1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心

10、时，无需放上单缝和双缝，选项心时，无需放上单缝和双缝，选项A错误。错误。(2)主尺的示数为主尺的示数为1.5 mm，可动尺的示数为，可动尺的示数为47.00.01 mm0.470 mm，总的示数为，总的示数为(1.50.470)mm1.970 mm答案：答案：(1)A(2)1.970数据处理与误差分析数据处理与误差分析例例2现有毛玻璃屏现有毛玻璃屏A、双缝、双缝B、白光光源、白光光源C、单缝、单缝D和透红光的滤光片和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图等光学元件，要把它们放在如图实实158所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以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。测量红

11、光的波长。图实图实158(1)本实验的实验步骤有：本实验的实验步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各按合理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；元件的中心位于遮光筒的轴线上；用米尺测量双缝到屏的距离；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头用测量头(其读数方法同螺旋测微器其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹测量数条亮纹间的距离。间的距离。在操作步骤在操作步骤时还应注意时还应注意_和和_。(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮

12、纹中心对齐，将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图实条亮纹，此时手轮上的示数如图实159甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距，求得相邻亮纹的间距x为为_mm。图实图实159(3)已知双缝间距已知双缝间距d为为2.0104 m，测得双缝到屏的，测得双缝到屏的距离距离l为为0.700 m，由计算式，由计算式_，求得所测红，求得所测红光波长为光波长为_n

13、m。解析解析(1)单缝与双缝的间距为单缝与双缝的间距为510 cm，使单缝，使单缝与双缝相互平行。与双缝相互平行。题组演练题组演练3如图实如图实1510所示，在杨氏所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长双缝干涉实验中，激光的波长为为5.30107 m，屏上，屏上P点距双点距双缝缝S1和和S2的路程差为的路程差为7.95107 m，则在这里出现的应是则在这里出现的应是_(选填选填“明条纹明条纹”或或“暗条暗条纹纹”)。现改用波长为。现改用波长为6.30107 m的激光进行上述实的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_(选填选填“变宽变宽”

14、“变窄变窄”或或“不变不变”)。图实图实1510答案：暗条纹变宽答案：暗条纹变宽4用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是图实的大小恰好是图实1511中游标卡尺的读数，如图中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图如图甲甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数，并记下螺旋

15、测微器的读数x1(如图戊所如图戊所示示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第，然后转动手轮，把分划线向右移动，直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长。由以上测量数据求该单色光的波长。图实图实1511答案：答案：8107 m5用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上，效果更好，图像更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感

16、光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是说法正确的是()图实图实1512A当做单缝实验时，光强分布图如乙所示当做单缝实验时，光强分布图如乙所示B当做单缝实验时，光强分布图如丙所示当做单缝实验时，光强分布图如丙所示C当做双缝实验时，光强分布图如乙所示当做双缝实验时，光强分布图如乙所示D当做双缝实验时，光强分布图如丙所示当做双缝实验时，光强分布图如丙所示解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮解析：当做单缝实验时，中间是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如图乙所示，如图乙所示，A项正确，项正确，B项错误；当做双缝实验时，在项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如图丙所示，其光强分布图如图丙所示，C项错误，项错误，D项正确。项正确。答案：答案：AD章末验收评章末验收评估见估见“阶段阶段验收评估验收评估（十二）（十二）”