第十三章 第3講

1、第十三章目標(biāo)定位1.知道光的干涉現(xiàn)象，知道光是一種波.2.理解相干光源和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件.3.理解明暗條紋的成因及出現(xiàn)明暗條紋的條件.4.了解雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)原理，能夠利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量單色光的波長(zhǎng).第3講光的干涉實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 2 課堂講義 理解深化探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 4 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一、楊氏干涉實(shí)驗(yàn)1.1801年，英國(guó)物理學(xué)家 成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象.2.讓一束單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距很近，狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)

2、方向總是 的.這兩個(gè)波源發(fā)出的光在擋板后面的空托馬斯楊相同5 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)間互相疊加，發(fā)生干涉現(xiàn)象，擋板后面的屏上得到_的條紋.這種現(xiàn)象證明光是一種 .二、出現(xiàn)明、暗條紋的條件當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的 時(shí)(即恰好等于波長(zhǎng)的 時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn) ；當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的 時(shí)，兩列光在這點(diǎn) ，這里出現(xiàn)暗條紋.明暗相間波偶數(shù)倍整數(shù)倍亮條紋奇數(shù)倍相互削弱6 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)三、實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1.實(shí)驗(yàn)原理：相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋的中心間距是x ，根據(jù)這個(gè)公式，可以測(cè)出波長(zhǎng).2

3、.觀察雙縫干涉圖樣時(shí)注意使單縫與雙縫相互 ，盡量使縫的中點(diǎn)位于遮光筒的軸線上.平行7 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)3.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)在x 中，雙縫間的距離d是已知的，雙縫到屏的距離l可以用 測(cè)出，相鄰兩條亮條紋間的距離x需用_測(cè)出.米尺測(cè)量頭8 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)想一想實(shí)驗(yàn)中為什么不直接測(cè)出相鄰兩條亮條紋間的距離x，而要測(cè)出n個(gè)亮條紋間的距離，再求平均值？答案由于光的波長(zhǎng)很小，實(shí)驗(yàn)中條紋寬度很小，直接測(cè)出一條條紋的寬度不準(zhǔn)確或較難實(shí)現(xiàn)，只能先測(cè)出n個(gè)條紋間距，再求相鄰亮條紋間的距離，這樣既便于測(cè)量，又可以減小誤差.課堂講義 理解深化探究9 第3講光的

4、干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1.雙縫干涉的裝置示意圖圖110 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，有光源、單縫、雙縫和光屏.(1)單縫的作用：獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況.也可用激光直接照射雙縫.(2)雙縫的作用：一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光.2.產(chǎn)生干涉的條件：兩列光的頻率相同、相位相同、振動(dòng)方向相同.本實(shí)驗(yàn)中是靠“一分為二”的方法獲得兩個(gè)相干光源的.11 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)3.干涉圖樣(1)若用單色光作光源，則干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋.(2)若用白光作光源，則干涉條

5、紋是彩色條紋，且中間條紋是白色的.4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明光是一種波.12 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)例1 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)()A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失13 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上無(wú)任何光亮解析分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅

6、光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光亮.答案C14 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)借題發(fā)揮明確兩列光波發(fā)生干涉的條件，知道不同色光的頻率不同，是對(duì)此類問題做出正確判斷的關(guān)鍵. 15 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)二、屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件1.亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍.即：|PS1PS2|k2k (k0,1,2,3，)k0時(shí)，PS1PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級(jí)亮條紋.k為亮條紋的級(jí)次.16 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波

7、長(zhǎng)2.暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.即：|PS1PS2|(2k1) (k1,2,3，)k為暗條紋的級(jí)次，從第1級(jí)暗條紋開始向兩側(cè)展開.17 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)例2 如圖2所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長(zhǎng)為600 nm 的橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點(diǎn)上方的P1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮條紋(即P1到S1、S2的光程差為一個(gè)波長(zhǎng))，現(xiàn)換用波長(zhǎng)為400 nm的紫光源照射單縫，則()A.P和P1仍為亮點(diǎn) B.P為亮點(diǎn)，P1為暗點(diǎn)C.P為暗點(diǎn)，P1為亮點(diǎn) D.P、P1均為暗點(diǎn)圖218 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)

8、量光的波長(zhǎng)解析從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點(diǎn)到S1、S2距離相等，即分別由S1、S2射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此是亮條紋中心，因而，無(wú)論入射光是什么顏色的光，波長(zhǎng)多大，P點(diǎn)都是中央亮條紋中心.而分別由S1、S2射出的光到P1點(diǎn)的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長(zhǎng)，即|P1S1P1S2|600 nm橙.當(dāng)換用波長(zhǎng)為400 nm的紫光時(shí)，|P1S1P1S2|600 nm 紫，則兩列19 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)光波到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即分別由S1、S2射出的光到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)相互削弱，因此，在P1點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋.綜上所述，選項(xiàng)B正確.答案B

9、20 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)借題發(fā)揮判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的路程差(光程差)與波長(zhǎng)的比值，要記住光程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處為暗條紋，還要注意這一結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源情況完全相同.21 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1r2|應(yīng)為()圖322 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)答案D23 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)三、用雙縫干涉測(cè)光

10、的波長(zhǎng)1.實(shí)驗(yàn)原理(1)光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光，單色光通過單縫后相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，通過屏可以觀察到明暗相間的干涉條紋.24 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(2)若雙縫到屏的距離用l表示，雙縫間的距離用d表示，相鄰兩條亮紋間的距離用x表示，則入射光的波長(zhǎng)為 .實(shí)驗(yàn)中d是已知的，測(cè)出l、x即可測(cè)出光的波長(zhǎng).25 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按如圖4所示安裝儀器.圖4(2)將光源中心、單縫中心、雙縫中心調(diào)節(jié)在遮光筒的中心軸線上.26 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(3)使光源發(fā)光，在光源和單縫之間加紅(綠)色

11、濾光片，讓通過后的條形光斑恰好落在雙縫上，通過遮光筒上的測(cè)量頭，仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡，觀察單色光的干涉條紋；撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋(彩色條紋).27 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(4)加裝濾光片，通過目鏡觀察單色光的干涉條紋，同時(shí)調(diào)節(jié)手輪，分劃板的中心刻線對(duì)齊某一條紋的中心，記下手輪的讀數(shù)，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使分劃板移動(dòng)，直到分劃板的中心刻線對(duì)齊另一條紋中心，記下此時(shí)手輪讀數(shù)和移過分劃板中心刻度線的條紋數(shù)n.28 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(5)將兩次手輪的讀數(shù)相減，求出n個(gè)亮條紋間的距離a，由x ，算出條紋間距，然后利用公式 x，求出此單色光的波長(zhǎng)(d、l儀器中都

12、已給出).(6)換用另一濾光片，重復(fù)步驟(3)、(4)，并求出相應(yīng)的波長(zhǎng).29 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)3.注意事項(xiàng)(1)單縫、雙縫應(yīng)相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心軸線上，雙縫到單縫的距離應(yīng)相等.(2)測(cè)雙縫到屏的距離l時(shí)，用毫米刻度尺測(cè)多次取平均值.(3)測(cè)條紋間距x時(shí)，采用累積法，即用測(cè)量頭測(cè)出n條亮條紋間的距離a，求出相鄰的兩條亮條紋間的距離x .30 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)例3 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，要把它們放在圖5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).(1)將白光光源C放

13、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.圖531 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析濾光片E是從白光中選出單色紅光，單縫屏是獲取線光源，雙縫屏是獲得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上.所以排列順序?yàn)椋篊、E、D、B、A.答案(1)E、D、B32 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(2)本實(shí)驗(yàn)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(cè)量雙縫到屏的距離；用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離.在

14、操作步驟時(shí)還應(yīng)注意_.33 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析在操作步驟時(shí)還應(yīng)注意：放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行.答案放置單縫、雙縫時(shí)，必須使縫平行34 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖6甲所示.然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖乙中手輪上的示數(shù)_ mm，求得相鄰亮紋的間距x為_ mm.圖635 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析測(cè)量頭的讀數(shù)應(yīng)該：先讀整數(shù)刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可動(dòng)刻度，題圖乙讀數(shù)為13.870 m

15、m，題圖甲讀數(shù)為2.320 mm，所以相鄰條紋間距x mm2.310 mm.答案13.8702.31036 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(4)已知雙縫間距d為2.0104 m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計(jì)算式_，求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_ nm.6.6102對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋37 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果()A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C.若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大D.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩

16、色條紋38 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間，B對(duì)；變小，x變小，C錯(cuò)；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯(cuò).答案B39 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)明、暗條紋的判斷2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6 m，若分別用頻率為f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是()A.用單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)明條紋B.用單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋C.用單色光

17、f1照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋D.用單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)明條紋40 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析單色光f1的波長(zhǎng)：?jiǎn)紊鈌2的波長(zhǎng)：因P點(diǎn)到雙縫的距離之差x0.6 m1，41 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)所以用單色光f1照射時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋.x0.6 m 2，所以用單色光f2照射時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，故選項(xiàng)C正確.答案C42 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)3.如圖7所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，P處為第二條暗條紋，改用頻率較低的單色光重做上述實(shí)驗(yàn)(其他條件不變)時(shí)，則同側(cè)第二條暗條紋的位置()A.仍在P

18、處B.在P點(diǎn)上方C.在P點(diǎn)下方D.要將屏向雙縫方向移近一些才能看到圖743 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析由 知f變小，變大.若出現(xiàn)第二條暗條紋，則P到雙縫的光程差r ，當(dāng)變大時(shí)，r也要變大，故第二條暗條紋的位置向上移，在P點(diǎn)上方，B正確.答案B44 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)4.在“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，若已知雙縫間的距離d.(1)若測(cè)定綠光的波長(zhǎng)，應(yīng)選用_色的濾光片.實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)定的物理量有_和_.解析由于測(cè)量綠光的波長(zhǎng)，因此應(yīng)用綠色濾光片.由x 可知要想測(cè)必須測(cè)定雙縫到屏的距離l和條紋間距x.綠雙縫到屏的距離 相鄰條紋間距45 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)(2)已知雙縫到光屏之間的距離L500 mm，雙縫之間的距離d0.50 mm，單縫到雙縫之間的距離s100 mm，某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，調(diào)整手輪，在測(cè)量頭目鏡中先看到分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)A條亮紋的中心，然后他繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)B條亮紋的中心，前后兩次游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖8所示.則入射光的波長(zhǎng)_ m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).46 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)圖847 第3講光的干涉 實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)解析游標(biāo)卡尺讀數(shù)精確度為0