13.4實(shí)驗(yàn)-用雙縫干涉測光的波長習(xí)題

.9/913.4實(shí)驗(yàn)用雙縫干涉測光的波長習(xí)題考情分析考試大綱考綱解讀實(shí)驗(yàn)十五用雙縫干涉測光的波長二、考點(diǎn)知識梳理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.明確實(shí)驗(yàn)器材的構(gòu)成及其作用.2.觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣.3.測定單色光的波長.實(shí)驗(yàn)原理：圖14-11、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,經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,干涉條紋可從屏上觀察到.圖樣中相鄰兩條亮<暗>紋間的距離△x與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離L、單色光的波長λ之間滿足.通過測量d、L、Δx就可計(jì)算出光的波長.圖14-12、雙縫間的距離d是已知的,雙縫到屏的距離L可以用________測出,相鄰兩條亮〔暗紋間的距離Δx用_________〔如圖實(shí)14-1測出.測量頭由______、_______、_______等構(gòu)成.轉(zhuǎn)動手輪,分劃板會左右移動.測量時,應(yīng)使分劃板中心刻線對齊條紋的_______〔如圖實(shí)14-2,記下此時手輪上的讀數(shù).圖14-2轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心,記下此時手輪上的讀數(shù).圖14-2兩次讀數(shù)________就表示這兩條條紋間的距離.實(shí)驗(yàn)器材：雙縫干涉儀、米尺、測量頭.三、考點(diǎn)知識解讀剖析：〔一、實(shí)驗(yàn)步驟：①、觀察雙縫干涉圖樣：1．如圖實(shí)14-3所示,把直徑約10cm、長約1m的遮光簡水平放在光具座上,筒的一端裝有雙縫,另一端裝有毛玻璃屏.圖14-3圖14-32．取下雙縫,打開光源,調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮.

3．放好單縫和雙縫,單縫和雙縫間的距離約為5cm～10cm,使縫相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線上,這時在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣.

4.在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的雙縫干涉圖樣.

5．分別改變?yōu)V光片和雙縫,觀察干涉圖樣的變化.②測定單色光的波長：6．已知雙縫間的距離,用米尺測出雙縫到屏的距離,用測量頭測出相鄰兩條亮<暗>紋間的距離,由,算單色光的波長.為了減小誤差,可測出條亮紋<暗>紋間的距離,則可以求出相鄰兩條亮〔暗紋間的距離.例如,轉(zhuǎn)動測量頭上的手輪,把分劃板上的刻線對準(zhǔn)視場左邊的某一亮條紋〔記下讀數(shù),把分劃板向右移動,使之對齊第7條亮條紋〔記下讀數(shù),則.圖14-4圖14-47．換用不同顏色的濾光片,觀察干涉條紋間距的變化,并求出相應(yīng)色光的波長.〔二、注意事項(xiàng)：1．單縫雙縫應(yīng)相互平行,其中心位于遮光筒的軸線上,雙縫到單縫的距離應(yīng)相等.

2．測雙縫到屏的距離,可用米尺測多次取平均值.

3．測條紋間距時,用測量頭測出條亮〔暗紋間的距離,求出相鄰的兩條明〔暗紋間的距離.4.雙縫干涉儀是比較精密的儀器,應(yīng)輕拿輕放,不要隨便拆解遮光筒,測量頭等元件。5.濾光片、單縫、雙縫、目鏡等如有灰塵,應(yīng)用擦鏡紙或干凈軟片輕輕擦去。6.安裝時,注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上,并使單縫、雙縫平行。7.光源燈絲最好為線狀燈絲,并與單縫平行且靠近。8.調(diào)節(jié)的基本依據(jù)是：照在像屏上的光很弱,主要原因是燈絲與單縫、雙縫,測量頭與遮光筒不共軸線所致,干涉條紋不清晰一般主要原因是單縫與雙縫不平行所致,故應(yīng)正確調(diào)節(jié)。〔三、數(shù)據(jù)處理方法單色光波長的求解：范例：用某種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,已知雙縫間距離的大小恰好是圖實(shí)14-5中游標(biāo)卡尺的讀數(shù),雙縫到毛玻璃屏間的距離的大小也由圖實(shí)14-6中毫米刻度尺讀出.實(shí)驗(yàn)時先移動測量頭上的手輪,把分化線對準(zhǔn)靠近最左邊的一條明條紋〔如圖實(shí)14-7所示,并記下螺旋測微器的讀數(shù)〔如圖實(shí)14-8所示,然后轉(zhuǎn)動手輪,把分劃線向右邊移動,直到對準(zhǔn)第7條明條紋并記下螺旋測微器的讀數(shù)〔如圖實(shí)14-9所示,試由以上測量數(shù)據(jù)求該單色光的波長.圖14-5圖14-5圖14-6圖14-6圖14-8圖14-8圖14-9圖14-7由圖實(shí)14-5讀得所用雙縫間距d＝0.25mm.

圖實(shí)14-6中雙縫的位置,毛玻璃屏的位置,則雙縫到屏的間距.

圖簡譜14-8和圖14-4-9中手輪的初始讀數(shù)為,轉(zhuǎn)動手輪,分劃板中心刻線移動到第7條線時手輪讀數(shù),則相鄰亮條紋間的距離.〔四、誤差來源及分析1.光波的波長很小,、的測量對波長的影響很大.2.在測量時,一般用毫米刻度尺,而測量時,用千分尺.3.多次測量求平均值減小偶然誤差.[例題]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,要把它們放在圖實(shí)14-10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.遮光筒⑴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)元件的字母排列順序應(yīng)為C、_________、A.遮光筒圖14-10圖14-10⑵本實(shí)驗(yàn)的步驟有：①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；②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；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭〔其讀數(shù)方法同螺旋測微器測量數(shù)條亮紋間的距離.在操作步驟②時還應(yīng)注意___________________和___________________.圖14-1103530104035圖14-12⑶將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊,將該亮紋定為第1條亮紋,此時手輪上的示數(shù)如圖實(shí)14-11所示.圖14-1103530104035圖14-12⑷已知雙縫間距d為2.0×10-4m,測得雙縫到屏的距離l為0.700m,由計(jì)算式λ=________,求得所測紅光波長為__________nm[思路點(diǎn)撥]⑴濾光片E是從白光中選出單色紅光,單縫屏是獲取點(diǎn)光源,雙縫屏是獲得相干光源,最后成像在毛玻璃屏.所以排列順序?yàn)椋?、、、?⑵在操作步驟②時應(yīng)注意的事項(xiàng)有：放置單縫、雙縫時,必須使縫平行；單縫、雙縫間的距離大約為5cm—10cm；要保證光源、濾光片、單縫、雙縫和光屏的中心在同一軸線上.⑶螺旋測微器的讀數(shù)應(yīng)該：先讀整數(shù)刻度,然后看半刻度是否露出,最后看可動刻度,讀數(shù)為13.870mm.圖中讀數(shù)為2.320mm,所以相鄰條紋間距：⑷由條紋間距公式得：,代入數(shù)值得：.[變式訓(xùn)練]在《用雙縫干涉測光的波長》實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上〔如圖實(shí)14-131,并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離L=700mm。然后,接通電源使光源正常工作。圖圖14-13①已知測量頭主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,第1次映入眼簾的干涉條紋如圖2〔a所示,圖2〔a中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號,此時圖2〔b中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1=1.16mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪,映入眼簾的干涉條紋如圖3〔a所示,此時圖3〔b中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2=；②利用上述測量結(jié)果,經(jīng)計(jì)算可得兩個相鄰明紋〔或暗紋間的距離=mm；這種色光的波長=nm。解析：由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知x2=15.0mm+1×0.02mm=15.02mm；圖2〔a中暗紋與圖3〔a中暗紋間的間隔為6個,故△x=〔x2-x1/6=<15.02-1.16>/6=2.31mm；由△x=Lλ/d可知λ=d△x/L=0.20mm×2.31mm/700mm=6.6×102nm。四、考能訓(xùn)練A基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,若在雙縫后各放置一個偏振片,當(dāng)兩個偏振片的透振方向相互垂直時<>A．光屏上仍有干涉條紋,但亮條紋的亮度減小B．光屏上仍有干涉條紋,但亮條紋的亮度增大C．干涉條紋消失,但仍有光照射到光屏上D．干涉條紋消失,光屏上一片黑暗2.關(guān)于雙縫干涉測光的波長實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是<>A．濾光片放在單縫與雙縫之間B．測量?時,分劃板刻線豎直放置C．從第1條到第n條亮紋中央距離為,則相鄰亮條紋間距為D．換用不同濾光片后應(yīng)調(diào)節(jié)單、雙縫間距才能看到干涉條紋3.用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是〔A．相鄰干涉條紋之間距離相等B．中央明條紋寬度是兩邊明紋寬度的兩倍C．屏與雙縫之間距離減小,則屏上條紋間的距離增大D．在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下,紅光的條紋間距小于藍(lán)光的條紋間距4.某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,在光屏上卻觀察不到干涉圖樣,這可能是因?yàn)?lt;>A．光源發(fā)出的光束太強(qiáng)B．單縫與雙縫不平行C．沒有安裝濾光片D．光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,相差較大5.如圖實(shí)14-14所示,在"用雙縫干涉測光的波長"實(shí)驗(yàn)中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏.對于某種單色光,為增加相鄰亮紋〔暗紋間的距離,可采取____________或_____________的方法.圖14-圖14-146.在用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)中,準(zhǔn)備了下列儀器：A．白熾燈 B．雙窄縫片C．單窄縫片D．濾光片E．毛玻璃光屏〔1把以上儀器安裝在光具座上,自光源起合理的順序是〔填字母_______________．〔2在某次實(shí)驗(yàn)中,用某種單色光通過雙縫在光屏上得到明暗相間的干涉條紋,其中亮紋、的位置利用測量頭上的分劃板確定,如圖所示.其中表示紋位置〔圖實(shí)14-14的手輪讀數(shù)為____________mm,紋位置〔圖實(shí)14-15的手輪讀數(shù)為_____________mm.圖14-14圖14-14圖14-15〔3如果上述實(shí)驗(yàn)中雙縫與光屏間距為0.500m,所用的雙窄縫片是相距0.18mm規(guī)格的雙窄縫片,則實(shí)驗(yàn)中所用單色光的波長為__________μm.〔結(jié)果保留3位有效數(shù)字7.如圖實(shí)14-16所示,某同學(xué)在做"用雙縫干涉測光的波長"實(shí)驗(yàn)時,第一次分劃板中心刻度線對齊條紋中心時<圖a>,游標(biāo)卡尺的示數(shù)為0.03cm,第二次分劃板中心刻度線對齊條紋中心時<圖b>,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖c所示,已知雙縫間距離為0.2mm,從雙縫到屏的距離為0.75m.則圖c中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為____________cm,所測光波的波長為____________nm.圖14-16圖14-168.<1>如圖實(shí)14-17所示,在"用雙縫干涉測光的波長"實(shí)驗(yàn)中,光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏.對于某種單色光,為增加相鄰亮紋〔暗紋間的距離,可采取或的方法。圖14-17圖14-179.用雙縫干涉測光的波長.實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)14-18所示,已知單縫與雙縫間的距離L1=100mm,雙縫與屏的距離L2=700mm,雙縫間距d=0.25mm.用測量頭來測量亮紋中心的距離.測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動手輪,使分劃板左右移動,讓分劃板的中心刻線對準(zhǔn)亮紋的中心〔如圖實(shí)14-19所示,記下此時手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)另一條亮紋的中心,記下此時手輪上的讀數(shù).〔1分劃板的中心刻線分別對準(zhǔn)第1條和第4條亮紋的中心時,手輪上的讀數(shù)如圖實(shí)14-20所示,則對準(zhǔn)第1條時讀數(shù)x1=_______mm、對準(zhǔn)第4條時讀數(shù)x2=_______mm〔2寫出計(jì)算波長λ的表達(dá)式,λ=_________〔用符號表示,λ=_____nm光源光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏圖14-18L1L2圖圖14-191515205100202515圖14-20第1條時讀數(shù)第4條時讀數(shù)152051003035404510.在用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)中：⑴已知雙縫到光屏之間的距離是600mm,雙縫之間的距離是0.20mm,單縫到雙縫之間的距離是100mm,某同學(xué)在用測量頭測量時,先將測量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮紋〔記作第1條的中心,這時手輪上的示數(shù)如圖實(shí)14-21左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動測量頭,使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第7條亮紋的中心,這時手輪上的示數(shù)如圖實(shí)14-21右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_______mm和______mm。由此可以計(jì)算出這次實(shí)驗(yàn)中所測得的單色光的波長為_______nm。00101505102530圖圖14-21⑵一下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離A．增大單縫和雙縫之間的距離B．增大雙縫和光屏之間的距離C．將紅色濾光片改為綠色濾光片D．增大雙縫之間的距離圖14-2211.〔09年上海物理如圖實(shí)14-22圖14-22五、寬乘高〔20XX北京卷21．〔1在《用雙縫干涉測光的波長》實(shí)驗(yàn)中,將雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀按要求安裝在光具座上〔如圖1,并選用縫間距d=0.2mm的雙縫屏。從儀器注明的規(guī)格可知,像屏與雙縫屏間的距離L=700=1\*GB3①已知測量頭主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后,從測量頭的目鏡看去,第1次映入眼簾的干涉條紋如圖2〔a所示,圖2〔a中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號,此時圖2〔b中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1