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1、實驗十六用雙縫干涉測光的波長,,大一輪復(fù)習(xí)講義,,第十四章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點,回扣基礎(chǔ)知識 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點,,過好雙基關(guān),,,,基本實驗要求,,,圖1,1.實驗原理 如圖1所示，光源發(fā)出的光，經(jīng)過濾光片后變成單色光，再經(jīng)過單縫S時發(fā)生衍射，這時單縫S相當(dāng)于一個單色光源，衍射光波同時到達(dá)雙縫S1和S2之后，S1、S2雙縫相當(dāng)于兩個步調(diào)完全一致的單色相干光源，相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離x與入射光波長，雙縫S1、S2間距離d及雙縫與屏的 距離l有關(guān)，其關(guān)系式為：x ，因此，只要測出x、 d

2、、l即可測出波長.,兩條相鄰亮(暗)條紋間的距離x用測量頭測出.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖2所示.,圖2,2.實驗器材 雙縫干涉儀，即：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭，另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺.,3.實驗步驟 (1)觀察雙縫干涉圖樣 將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖3所示.,圖3,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 到達(dá)光屏. 安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫平行，二者間距約為510 cm. 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

3、波長 安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋.,遮光筒軸線,使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，如圖4所示，記下此時手輪上的讀數(shù)，將該條紋記為第1條亮條紋；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)，將該條紋記為第n條亮條紋，測出n條亮條紋間的距離a，則 相鄰兩亮條紋間距x . 用刻度尺測量雙縫到光屏間距離l(d是已知的). 重復(fù)測量、計算，求出波長的平均值.,圖4,,規(guī)律方法總結(jié),,,1.數(shù)據(jù)處理 (1)條紋間距的計算：轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，分劃板中心刻線在第1條亮條紋中央 時讀數(shù)為a1，在第n條亮條紋中央時讀數(shù)為an，則x . (2)根據(jù)條紋間距與波長的

4、關(guān)系x 得 ，其中d為雙縫間距，l為雙縫 到光屏的距離. (3)測量時需測量多組數(shù)據(jù)，求的平均值.,2.注意事項 (1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮. (2)放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上. (3)調(diào)節(jié)測量頭時，應(yīng)使分劃板中心刻線和亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線和另一亮條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)，兩次讀數(shù)之差就表示這兩條亮條紋間的距離. (4)不要直接測x，要測多條亮條紋的間距再計算得到x，這樣可以減小誤差. (5)白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅

5、色在最外層.,3.誤差分析 (1)雙縫到光屏的距離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為亮條紋的寬度. 分劃板中心刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于亮條紋中心. 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.,,研透命題點,,,例1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5甲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.,,,,命題點一教材原型實驗,甲,圖5,(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)元件的字母排列最佳順序應(yīng)

6、為C、_________、A.,E、D、B,解析通過濾光片獲得單色光，通過單縫獲得線光源，通過雙縫獲得相干光，故最佳順序為C、E、D、B、A.,甲,(2)本實驗的步驟有： 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)條亮條紋間的距離. 在操作步驟時還應(yīng)注意________和________.,答案見解析,解析單縫和雙縫間距為510 cm，使單縫與雙縫相互平行.,甲,(3)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮條紋中心對齊，將該亮條紋

7、定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示.然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，記下此時圖丙中手輪上的示數(shù)為______ mm，求得相鄰亮條紋的間距x為______ mm.,13.870,2.310,(4)已知雙縫間距d為2.0104 m，測得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計算式 ____，求得所測紅光波長為________ nm.,6.6102,變式1(多選)(2017全國卷34(1))在雙縫干涉實驗中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣.若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是 A.改用紅色激光 B.改用藍(lán)色激光 C.減小雙縫

8、間距 D.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動 E.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動,,,,變式2用某種單色光做雙縫干涉實驗時，已知雙縫間的距離d的大小恰好是圖6丁中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)；雙縫到毛玻璃屏間的距離的大小由圖丙中的毫米刻度尺讀出；實驗時先移動測量頭(如圖甲所示)上的手輪，把分劃線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條亮條紋中心(如圖乙所示)，并記下手輪上的讀數(shù)x1(如圖戊所示)，然后轉(zhuǎn)動手輪，把分劃線向右移動，直到對準(zhǔn)第7條亮條紋中心并記下手輪上的讀數(shù)x2(如圖己所示)，由以上測量數(shù)據(jù)求該單色光的波長.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),圖6,答案8.0107 m,例2在雙縫干涉實驗中，分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后

9、的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比，x1__x2 (填“”“”或“”).若實驗中紅光的波長為630 nm，雙縫與屏幕的距離為1.00 m，測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5 mm，則雙縫之間的距離為____ mm.,,,,命題點二實驗拓展與創(chuàng)新,,0.3,變式31801年，托馬斯楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)，1834年，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實驗).,圖7,(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖7所示，S為單色光源，M為平面鏡，試用平面鏡成像作圖法畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直線發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域.,答案見解析,解析如圖所示,(2)設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為，在光屏上形成干涉條紋，寫出相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間距離x的表達(dá)式.,答案見解析,