人教版高中物理選擇性必修第一冊第四章4實驗用雙縫干涉測量光的波長課件

4．實驗：用雙縫干涉測量光的波長第四章

光[實驗目標]

1．掌握雙縫干涉測量波長的原理。2．學會安裝實驗器材，并能進行正確的實驗操作、測量光的波長。必備知識·自主預習儲備探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達成類型一實驗操作過程及儀器讀數(shù)【典例1】

1801年，英國的物理學家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。在托馬斯·楊的雙縫干涉實驗中，利用雙縫干涉可以測量光波的波長。某同學想利用雙縫干涉實驗來測量某種單色光的波長，該同學所使用的裝置如圖甲所示，光具座上放置的光學元件依次為光源、透鏡、M、N、P、遮光筒、毛玻璃屏、目鏡。(1)M、N、P三個光學元件依次為________。A．濾光片、單縫、雙縫B．單縫、濾光片、雙縫C．單縫、雙縫、濾光片D．濾光片、雙縫、單縫A(2)該同學通過測量頭的目鏡觀察單色光的干涉圖樣時，發(fā)現(xiàn)分劃板的中心刻線與亮條紋未對齊，如圖乙所示，下列操作中可使中心刻線與亮條紋對齊的是________。A．僅轉(zhuǎn)動目鏡

B．僅轉(zhuǎn)動雙縫C．僅轉(zhuǎn)動手輪

D．僅轉(zhuǎn)動測量頭D(3)通過調(diào)整，該同學從目鏡中看到如圖丙所示的圖像，轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準a時，手輪的讀數(shù)x1＝1.002mm，繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線對準b時，手輪的讀數(shù)如圖丁所示，x2＝________mm。9.762(4)計算通過單縫的光波波長的表達式為λ＝________，若已知雙縫間距d＝2.0×10-4m，雙縫到屏的距離l＝1.0m，則待測光的波長為________nm。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(5)若想減少從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可以______。A．將單縫向雙縫靠近B．將毛玻璃屏向靠近雙縫的方向移動C．將毛玻璃屏向遠離雙縫的方向移動D．使用間距更大的雙縫

438C(6)下列現(xiàn)象中能夠觀察到的有________。A．將濾光片由藍色的換成紅色的，干涉條紋間距變窄B．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失C．換一個縫寬較大的單縫片，干涉條紋間距變寬D．換一個兩縫間距較大的雙縫片，干涉條紋間距變窄D

類型二實驗數(shù)據(jù)處理【典例2】利用雙縫干涉測定單色光波長，某同學在做該實驗時，第一次分劃板中心刻線對齊A條紋中心時(圖甲)，游標卡尺的示數(shù)如圖丙所示，第二次分劃板中心刻線對齊B條紋中心時(圖乙)，游標卡尺的示數(shù)如圖丁所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m。圖丙中游標卡尺的示數(shù)為______mm，圖丁游標卡尺的示數(shù)為________mm。在實驗中，所測單色光的波長為____________m。在本實驗中如果在雙縫上各有一個紅色和綠色濾光片，那么在光屏上將________(選填“能”或“不能”)看到明暗相間的條紋。11.416.86.75×10-7不能

類型三創(chuàng)新實驗設計【典例3】

1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質(zhì)。1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱為洛埃鏡實驗)。(1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為一平面鏡。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接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域；(2)設光源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λ，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Δx的表達式。[解析]

(1)根據(jù)平面鏡成像特點(對稱性)，先作出S在鏡中的像S′，畫出邊緣光線，范圍如圖所示。

此范圍即為相交區(qū)域。

應用遷移·隨堂評估自測1．(2021·浙江6月選考)圖示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗中：243題號1(1)觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是________(單選)。A．旋轉(zhuǎn)測量頭B．增大單縫與雙縫間的距離C．調(diào)節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行(2)要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是________(單選)。A．減小單縫與光源間的距離

B．減小單縫與雙縫間的距離C．增大透鏡與單縫間的距離

D．增大雙縫與測量頭間的距離

243題號1CD

243題號12．在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，裝置如圖所示。雙縫間的距離d＝3mm。23題號14(1)若測定紅光的波長，應選用_____色的濾光片。實驗時需要測定的物理量有：__________________和_____________________。紅雙縫到屏的距離l

相鄰兩亮條紋間距Δx

(2)若測得雙縫與屏之間距離為0.70m，通過測量頭(與螺旋測微器原理相似，手輪轉(zhuǎn)動一周，分劃板前進或后退0.500mm)觀察到第1條亮條紋中心的位置如圖(a)所示，第5條亮條紋中心的位置如圖(b)所示。則可求出紅光的波長λ＝__________m。(保留三位有效數(shù)字)23題號146.86×10-7

23題號143．某同學利用如圖1所示裝置測量某種單色光波長。實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}：23題號41(1)關(guān)于本實驗下列說法正確的是________。A．若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因為光源、單縫、雙縫與遮光筒不共軸B．若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)應將毛玻璃屏向遠離雙縫方向移動C．使用間距更小的雙縫會使條紋間距變小23題號41A(2)某次測量時，選用的雙縫的間距為0.4mm，測得毛玻璃屏與雙縫間的距離為0.5m，用某種單色光實驗得到的干涉條紋如圖2所示，分劃板在圖中A、B位置時游標卡尺的讀數(shù)也如圖2所示，則A位置對應的讀數(shù)為______mm。已知B位置對應的讀數(shù)為15.6mm，則相鄰條紋中心的間距為______mm，所測單色光的波長為________nm。23題號4111.10.75600(3)若某次實驗觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行，如圖3所示，在這種情況測量某種單色光波長時，測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)實際值。23題號41大于

23題號41

23題號41

23題號414．某同學在實驗室找到了一臺陳舊的激光器，銘牌已模糊不清，為了測出該激光器發(fā)出光的波長，他在實驗室中進行了以下操作：a．將雙縫放置在距墻面恰好是5塊完整地板磚的位置；b．用激光器照射雙縫，在墻面上得到了如圖所示的清晰的干涉條紋。(圖中黑色為亮條紋)243題號1(1)圖中第五條亮條紋中心位置的讀數(shù)為________cm，相鄰兩條亮條紋間距Δx＝________cm。(2)已知所用雙縫的寬度d＝0.10mm，實驗室的地面由“80cm×80cm”的地板磚鋪成，則該激光器發(fā)出光的波長為_________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。243題號110.452.476.2×10-7

243題號1閱讀材料·拓寬物理視野鍍膜眼鏡地處高原的雪山上，紫外線和綠光都很強烈，它們對人眼有很大的危害。用什么辦法削弱它們呢？人們利用蒸鍍的方法，使眼鏡片覆蓋一層薄薄的氟化鎂薄膜，適當?shù)卣莆者@個薄膜的厚度，使紫外線和綠光在薄膜的兩個反射面上反射以后，均產(chǎn)生干涉加強。因此，綠光和紫外線在反光中的比例加大，透過鏡片的比例自然就減少了，進入眼睛的光線就弱得多了。為了同時使兩種不同波長的光都得到反射加強，常常把兩種不同的材料交替蒸鍍在鏡片，制成多層干涉濾光膜，這就是多層干