(共6张PPT)
1.光通过单缝后,再经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与光
屏到双缝的距离l、双缝间距d及入射光的波长λ之间满足Δx= λ。
知识点 1 实验原理
必备知识 清单破
5 实验：用双缝干涉测量光的波长
2.测量Δx的方法
测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图甲所示,测量时先转动手轮,使分划板中心刻线对
齐某条亮纹的中央,记下手轮上的读数a1;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a2,并记下测量的条纹数n,则相邻两亮条纹间距Δx= 。
1.组装器材:首先把遮光管架在支架环上,在遮光管的一端装上双缝,再装好单缝管,使单缝与
双缝平行,点亮灯泡,并调节让灯泡灯丝及透镜中心与单缝、双缝中心等高。
2.进行实验:在遮光管的另一端装上测量头,在单缝管上装上拨杆,边观察边移动拨杆,直至看
到白光的彩色干涉条纹最清晰。
特征:中央为一条白色亮条纹,其余亮条纹都是彩色的,彩色条纹的排列以中央亮条纹为中心
左右对称。在第一级彩色亮条纹中红色在最外侧。
3.测量数据:绕光轴转动测量头,使分划线与干涉条纹平行,固定好测量头后测量相邻两亮条
纹间距Δx。
4.重复实验:改变双缝间距d,再测量一次。
知识点 2 实验操作
1.测双缝到屏的距离l带来的误差,可通过选用毫米刻度尺,进行多次测量求平均值的办法减
小。
2.测条纹间距Δx带来的误差。
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)分划板中心刻线与干涉条纹不平行,或没有恰好位于条纹中央。
(3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确。
知识点 3 实验误差分析
知识辨析
1.在双缝干涉实验中,双缝的作用是什么
2.在双缝干涉实验中,用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹吗
3.用测量头测出n条亮条纹中央间的距离为a,则相邻两条亮条纹中央间的距离是 吗
一语破的
1.双缝的作用是产生两列相干光波。
2.不是。用白光作为光源,屏上将呈现彩色条纹。
3.不是。n条亮条纹之间有n-1个间隔,所以相邻两条亮条纹中央间的距离是 。第四章 光及其应用
5 实验:用双缝干涉测量光的波长
基础过关练
题组一 实验原理与实验步骤
1.在多个玻璃片上涂墨汁,晒干后用刀片分别划出两条相距不远的直缝,做成多个双缝。按如图所示的装置,让激光束通过自制的双缝,观察在光屏上出现的现象。
(1)保持玻璃片到光屏的距离不变,换用两条直缝间距不同的玻璃片。两条直缝间距越大,光屏上明暗相间的条纹间距 (填“越大”或“越小”)。
(2)用不同颜色的光照射同一玻璃片,保持光屏与玻璃片位置不变。用红光照射时屏上明暗相间条纹的间距比用蓝光照射时 (填“大”或“小”)。
(3)若所用激光的波长为5.300×10-7 m,屏上某点P距玻璃片上两条直缝S1和S2的路程差为1.855×10-6 m(图中未标出P、S1和S2),则在P点处出现的应是 (填“明条纹”或“暗条纹”)。
2.(经典题)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中,将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1),并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知,毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L,接通电源使光源正常工作,发出白光。
(1)组装仪器,若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处,则 。
A.可观察到水平方向的干涉条纹
B.可观察到竖直方向的干涉条纹
C.看不到干涉现象
(2)若取下红色滤光片,其他实验条件不变,则在目镜中 。
A.观察不到干涉条纹
B.可观察到明暗相间的白色条纹
C.可观察到彩色条纹
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可 。
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
(4)若实验中在屏上得到的干涉图样如图2所示,毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时,游标卡尺的读数分别为x1、x2,则入射的单色光波长的表达式为λ= 。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示,则其读数为 mm。
题组二 数据处理与误差分析
3.某同学用双缝干涉实验测量光的波长。
(1)该同学在本实验中先在双缝上分别放上一个红色和绿色滤光片,那么在光屏上 (填“能”或“不能”)看到明暗相间的条纹。
(2)该同学只在光源和单缝间放上一红色滤光片,通过测量头观测到了明暗相间的条纹,并调节测量头的位置,使分划板中心刻线对齐某明条纹的中心,如图所示,则此时手轮的读数为 mm。
(3)若实验测得相邻7条明条纹中心间的距离为4.500 mm,已知双缝的间距为d=0.4 mm,双缝到光屏的距离为L=0.5 m,则对应的光的波长为λ= m。
4.某同学用图甲所示装置测定光的波长。
(1)已知单缝到双缝的距离为100 mm,双缝到光屏的距离为500 mm,双缝之间的距离为0.50 mm。该同学在实验中移动分划板,第1条明条纹对应的游标卡尺读数如图乙所示,第5条明条纹对应的游标卡尺读数如图丙所示,则入射光的波长为 m(结果保留两位有效数字)。
(2)在撰写实验报告时,需将目镜中所观察到的现象描绘出来。小张和小李分别画了转动手轮时所观察到的初、末两个视场区的示意图如图丁、戊所示。由图可判断, (选填“丁”或“戊”)图存在造假现象。
题组三 实验原理的迁移与创新
5.洛埃在1834年设计了一种更简单的观察光的干涉现象的装置——洛埃镜。如图所示,从单缝S发出的光,一部分入射到平面镜后反射到光屏上,另一部分直接投射到光屏上,在光屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝S通过平面镜成的像是S'。
(1)通过洛埃镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹,这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果S被视为其中的一个缝, 相当于另一个“缝”。
(2)实验表明,光从光疏介质射向光密介质,在界面处发生反射时,若入射角接近90°,反射光与入射光相比,相位有π的变化,即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触,接触点P处是 (填“亮条纹”或“暗条纹”)。
(3)实验中,已知单缝S到镜面所在平面的距离为h=0.15 mm,单缝S到光屏的距离为D=1.2 m,观测到第3条亮条纹的中心与第12条亮条纹的中心之间的距离为22.78 mm,则该单色光的波长λ= m(结果保留3位有效数字)。
答案与分层梯度式解析
第四章 光及其应用
5 实验:用双缝干涉测量光的波长
基础过关练
1.答案 (1)越小 (2)大 (3)暗条纹
解析 (1)由Δx=λ可知,玻璃片到光屏的距离L不变,光的波长不变,两条直缝间距d越大,光屏上明暗相间的条纹间距越小。
(2)用红光和蓝光分别照射同一玻璃片,直缝间距d不变,L不变,由于红光的波长大于蓝光的波长,由Δx=λ可知用红光照射时屏上明暗相间条纹的间距比用蓝光照射时大。
(3)由n===7可知,屏上点P距玻璃片上两条直缝S1和S2的路程差为半波长的奇数倍,故在P点处出现的应是暗条纹。
2.答案 (1)B (2)C (3)B (4) 30.45
解析 (1)该实验是双缝干涉实验,a是单缝,b是双缝,单缝竖直放置,双缝也竖直放置,故产生的干涉条纹沿竖直方向,B正确。
(2)若取下红色滤光片,白光发生干涉,则干涉条纹为彩色的,C正确。
(3)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,需要减小条纹间距,由公式Δx=λ可知,需要减小双缝到屏的距离L或增大双缝之间的距离d,故B正确,A、C、D错误。
(4)根据题意可知条纹间距Δx=,根据条纹间距公式有Δx=λ,联立得λ=。此游标卡尺的精确度为0.05 mm,读数等于主尺读数与游标尺读数之和,故有x=30 mm+0.05 mm×9=30.45 mm。
3.答案 (1)不能 (2)1.180 (3)6.0×10-7
解析 (1)红光和绿光的频率不同,不能发生干涉,因此在光屏上不能看到明暗相间的条纹。
(2)手轮固定刻度读数为1 mm,可动刻度读数为18.0×0.01 mm=0.180 mm,则手轮的读数为1 mm+0.180 mm=1.180 mm。
(3)根据公式Δx=λ得λ=Δx=××10-3 m=6.0×10-7 m。
4.答案 (1)5.2×10-6 (2)丁
解析 (1)10分度游标卡尺的分度值为0.1 mm,第1条明条纹对应的游标卡尺读数为x1=1 cm+5×0.1 mm=10.5 mm,第5条明条纹对应的游标卡尺读数为x5=3.1 cm+4×0.1 mm=31.4 mm,则有Δx== mm=5.225 mm,根据Δx=可得入射光的波长为λ== m≈5.2×10-6 m。
(2)由图丁可看到初、末条纹是同一条纹,丁图存在造假现象。
5.答案 (1)S经平面镜成的像S' (2)暗条纹
(3)6.33×10-7
解析 (1)如果S被视为双缝中的一个缝,S经平面镜成的像S'相当于另一个“缝”。
(2)如果把光屏移动到和平面镜接触,入射角接近90°,反射光与入射光相比相位有π的变化,即有半波损失,所以接触点P处是暗条纹。
(3)第3条亮条纹中心到第12条亮条纹中心的距离为22.78 mm,则相邻两条亮条纹间距
Δx= m≈2.53×10-3 m,
等效双缝间的距离
d=2h=0.30 mm=3.0×10-4 m,
根据双缝干涉条纹间距公式
Δx=λ,得λ== m≈6.33×10-7 m。
7
