创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验15用双缝干涉测光的波长

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验15用双缝干涉测光的波长内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)观察白光及单色光的双缝干涉图样。 (2)测定单色光的波长。 图实151如图实151 所示，某单色光照到狭缝 S 上，在屏上得到了平行于双缝 2 亮暗相间的干涉条纹。 相邻两条亮( 暗) 条纹间的距离 x 与入射光波的波长 、双缝 2 间距离 d 及双缝与屏的距离 l 有关，其关系式为： x ，由此，只要测出 x、d、l 即可得出。 两条相邻亮 (暗)条纹间的距离 x 用测微目镜测出。 测微目镜由分划板、目镜、手轮等构成。 如图实152 所示。 图实152图实153转动手轮，分划板会左、右移动。 测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图实153 所示)，记下此 2、时手轮上的读数 动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的条纹中心时，记下手轮上的刻度数 次读数之差就是这两条条纹间的距离。 即 x|a 1a 2|。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，直接测量时相对误差较大，通常测出 n 条亮(暗)条纹间的距离 a，再推算相邻两条亮( 暗) 条纹间的距离 x。 1双缝干涉仪(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) 、学生电源、导线、刻度尺。 1观察双缝干涉图样(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图实154 所示。 图实154(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。 (3)调节各器件的高度，使光源灯 3、丝发出的光沿轴线到达光屏。 (4)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行，二者间距为几个厘米，这时，可观察到白光的干涉条纹。 (5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 2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。 (2)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 该条纹记为第1 条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第 n 条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数 3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离 l(d 是已知的)。 (4)重复测量、计算，求出波长的平均值。 (5)换用不同的滤光片，重复实验。 (1)条纹间距的计算： x。 |a1|n 1 4、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)波长计算： x。 )计算多组数据，求 的平均值。 (1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养。 (2)安装时，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。 (1)双缝到屏的距离 l 的测量存在误差。 (2)测条纹间距 x 带来的误差：干涉条纹没有调整到最清晰的程度。 误认为 x 为亮( 暗)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，此间距中的条纹数未数清。 实验原理与操作例 1(2012福 5、建高考)在“ 用双缝干涉测光的波长”实验中( 实验装置如图实155)：图实155(1)下列说法哪一个是错误的_。 ( 填选项前的字母)A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，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中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出 n 条亮纹间的距离 a，求出相邻两条亮纹间距 xan 1光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图实156，其示数为 _实156解析(1)调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，无须放上单缝和双缝，选项 A 错误。 (2)主尺的示数为 1.5 动尺的示数为 6、的示数为(答案(1)A(2) 2在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(图实 157 甲)，并选用缝间距 d0.2 双缝屏。 从仪器注明的规格可知，光屏与双缝屏间的距离 L700 然后，接通电源使光源正常工作。 图实157(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度。 某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a) 中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数 着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙 (b)中游标尺上的读数_世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)利用上 7、述测量结果，经计算可得两个相邻亮纹( 或暗纹)间的距离 x_ 种色光的波长 _ 解析(1)主尺读数为 15 标尺读数为 1者相加可得读数为 2)由于图中数字标记的是暗条纹，首先应根据暗条纹所标数字给亮条纹也标明条数，若乙图(a)中的中央刻线所对亮条纹记为第 1 条，则丙图的 (a)中，中央刻线所对亮纹为n7，则 x 的波长 102 nm。 1 x案(1)2)102创新实验设计例 3激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。 用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度 v 与二次曝光时间间隔 t 的乘积等于双缝间距。 实验中可测得二次曝光时间间隔 t、双缝 8、到屏间距离 l 以及相邻两条亮纹间距 y。 若所用激光波长为 ，则实验确定物体运动速度的表达式是 ()Av Bvv Dv析由 y 得 v。 ld 案B教材实验练基础1如图实158 所示，a、b、c、d 四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样。 分析各图样的特点可以得出的正确结论是()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 158Aa、b 是光的干涉图样Bc、 d 是光的干涉图样C形成 a 图样的光的波长比形成 b 图样光的波长长D形成 c 图样的光的波长比形成 d 图样光的波长短解析：选 涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b 图是干涉图样，c、d 图是衍射图样，故 A 项正确，B 项错误； 9、由公式 x 可知，条纹宽的入射光的波长长，所以 b 图样的光的波长长，故 C 项正确；c 图样的光的波长比 d 图样的光的波长长，故 D 项错误。 2某同学在做双缝干涉实验时，按图安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于()A光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B没有安装滤光片C单缝与双缝平行D光源发出的光束太强解析：选 A安装实验器件时要注意使光束的中央轴线与遮光筒的轴线重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝和双缝要在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，还要使光源发出的光束不要太暗，才能使实验成功。 3某同学按实验装置安装好仪器后，观察光的干涉现象，获 10、得成功，若他在此基础上对仪器的安装作如下改动，但还能使实验成功的是()A将遮光筒内的光屏，向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C将单缝向双缝移动少许，其他不动D将单缝与双缝的位置互换，其他不动光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：选 x 知：改变双缝到屏的距离 l 仍能得到清晰条纹，只不过条 A 正确；滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故 B 正确；单缝与双缝之间的距离移动少许对干涉无影响，故 C 正确；双缝发生干涉，而单缝发生衍射，故 D 错。 改进实验练能力1用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件： 11、()A白炽灯B单缝屏C光屏 D双缝屏E遮光筒F滤光片(其中双缝屏和光屏连在遮光筒上)(1)把以上元件安装在光具座上时，自光源起合理的排列顺序是_。 ( 只需填前面的字母)(2)正确调节后，在屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出 10 条红亮纹间的距离为 a，改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出 10 条绿亮纹间的距离为 b，则一定有 填“大于” “小于”或“等于”)(3)在双缝干涉实验中，滤光片的作用是_ ，单缝的作用是_，双缝的作用是_。 解析：各元件的作用及排列顺序为：白炽灯作为光源，滤光片的作用是获得单色光，单缝的作用是形成线光源，双缝的作用是形成相干光源，遮光筒的作用是形成暗室，光 12、屏承接干涉图样。 测量头是测量条纹间距，由于红光的波长大于绿光的波长，根据 x 可色光的干涉条纹宽度大于绿色光的干涉条纹宽度，因此 ab。 答案：(1)2)大于(3)获得单色光形成线光源形成相干光源2现有毛玻璃屏 A、双缝 B、白光光源 C、单缝 D 和透红光的滤光片 E 等光学元件，要把它们放在如图实159 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。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 159(1)将白光光源 C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为 C、 _、A。 (2)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；用测量头(其读数方法同螺旋测微器 )测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤时还应注意_和_。 (3)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 1 条亮纹，此时手轮上的示数如图实1510 甲所示。 然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数_求得相邻亮纹的间距 x 为_实1510(4)已知双缝间距 d 为 04 m，测得双缝到屏的距离 l 为 m，由计算公式_。