（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第4節(jié) 實驗：用雙縫干涉實驗測量光的波長學(xué)案（含解析）.doc

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第4節(jié)　實驗：用雙縫干涉實驗測量光的波長 一、實驗?zāi)康? 1．理解雙縫干涉實驗原理。 2．觀察雙縫干涉圖樣，掌握實驗方法。 3．測定單色光的波長。 二、實驗原理 相鄰兩條亮條紋間距Δx與入射光波長λ，雙縫S1、S2間距d及雙縫與屏的距離l滿足關(guān)系式為：Δx＝λ。 三、實驗器材 雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、 雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺。 四、實驗步驟 1．安裝儀器 (1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。 (2)接好光源，打開開關(guān)，調(diào)節(jié)各部件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達(dá)光屏。 (3)安裝單縫和雙縫，注意使雙縫和單縫的縫平行，并盡量使它們的中心位于遮光筒的軸線上。 2．觀察與記錄 (1)調(diào)整單縫與雙縫間距為幾厘米時，觀察白光的干涉條紋。 (2)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋。 (3)調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻度線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板向一側(cè)移動，當(dāng)分劃板中心刻度線與第n條相鄰的亮條紋中心對齊時，記下手輪上的刻度數(shù)a2，則相鄰兩條紋間的距離Δx＝。 (4)換用不同的濾光片，測量其他色光的波長。 五、數(shù)據(jù)處理 用刻度尺測量出雙縫到光屏間的距離l，由公式Δx＝λ得λ＝Δx計算波長，重復(fù)測量、計算，求出波長的平均值。 [基礎(chǔ)考法] 1．在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示。 (1)某同學(xué)以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行調(diào)節(jié)并觀察了實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點，正確的是________。 A．燈絲與單縫和雙縫必須平行放置 B．干涉條紋與雙縫垂直 C．干涉條紋的疏密程度與單縫寬度有關(guān) D．干涉條紋的間距與光的波長有關(guān) (2)當(dāng)測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條紋的中心時，手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為________ mm。 (3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示。則在這種情況下測量干涉條紋的間距Δx時，測量值________實際值。(選填“大于”“小于”或“等于”) 解析：(1)為了獲得清晰的干涉的亮條紋，A正確；干涉條紋與雙縫平行，B錯誤；干涉條紋的間距Δx＝λ與單縫寬度無關(guān)，與光的波長有關(guān)，C錯誤，D正確。 (2)手輪的讀數(shù)為0.5 mm＋20.00.01 mm＝0.700 mm。 (3)條紋與分劃板不平行時，實際值Δx實＝Δx測cos θ，θ為條紋與分劃板間的夾角，故Δx實<Δx測。 答案：(1)AD　(2)0.700　(3)大于 2．在觀察光的雙縫干涉現(xiàn)象的實驗中： (1)將激光束照在如圖乙所示的雙縫上，在光屏上觀察到的現(xiàn)象是圖甲中的________。 (2)換用間隙更小的雙縫，保持雙縫到光屏的距離不變，在光屏上觀察到的條紋寬度將________；保持雙縫間隙不變，減小光屏到雙縫的距離，在光屏上觀察到的條紋寬度將________(以上均選填“變寬”“變窄”或“不變”)。 解析：(1)雙縫干涉圖樣是平行且等寬的明暗相間的條紋，A圖正確。 (2)根據(jù)Δx＝λ知，雙縫間的距離d減小時，條紋間距變寬；當(dāng)雙縫到屏的距離l減小時，條紋間距變窄。 答案：(1)A　(2)變寬　變窄 3．(2015全國卷Ⅰ)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，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比，Δx1________Δx2(選填“>”“＝”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。 解析：由公式Δx＝λ可知，Δx1＞Δx2。相鄰亮條紋之間的距離為Δx＝ mm＝2.1 mm，雙縫間的距離d＝，代入數(shù)據(jù)得d＝0.300 mm。 答案：>　0.300 4．在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，并選用縫間距d＝0.2 mm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 mm。然后，接通電源使光源正常工作。 (1)已知測量頭主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50個分度。某同學(xué)調(diào)整手輪后，從測量頭的目鏡看去，第一次映入眼簾的干涉條紋如圖乙(a)所示，圖乙(a)中的數(shù)字是該同學(xué)給各暗紋的編號，此時圖乙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x1＝1.16 mm；接著再轉(zhuǎn)動手輪，映入眼簾的干涉條紋如圖丙(a)所示，此時圖丙(b)中游標(biāo)尺上的讀數(shù)x2＝________ mm。 (2)利用上述測量結(jié)果，經(jīng)計算可得兩個相鄰明紋(或暗紋)間的距離Δx＝________ mm；這種色光的波長λ＝________ nm。 解析：(1)由游標(biāo)尺的讀數(shù)規(guī)則可知： x2＝(15.0＋10.02)mm＝15.02 mm。 (2)題圖乙(a)中暗紋與題圖丙(a)中暗紋間的間隔為6個，故Δx＝＝2.31 mm； 由Δx＝λ可知λ＝＝660 nm。 答案：(1)15.02　(2)2.31　660