备战2024年高考物理二轮重难点复习用双缝干涉实验测光的波长(原卷版).docx

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实验17用双缝干涉实验测光的波长1.掌握由Δx=λ测光的波长的原理,并能测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样,掌握测量头测量条纹间距的方法.1.实验原理单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ=Δx.2.实验过程(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上,如图所示.②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.③调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.④安装单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行,二者间距约为5~10cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第1条亮条纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数,将该条纹记为第n条亮条纹.③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量.3.数据处理(1)条纹间距Δx=.(2)波长λ=Δx.(3)计算多组数据,求λ的平均值.4.注意事项学科网(北京)股份有限公司 (1)安装时,注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当.(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.(3)调节的基本依据:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴;干涉条纹不清晰,一般原因是单缝与双缝不平行.【典例1】(2022·全国·高三课时练习)洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置。如图所示,单色光从单缝射出,一部分入射到平面镜后反射到屏上,另一部分直接投射到屏上,在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。(1)通过洛埃德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。如果被视为其中的一个缝,___________相当于另一个“缝”;(2)实验中已知单缝到平面镜的垂直距离,单缝到光屏的距离,观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为,则该单色光的波长___________。(结果保留1位有效数字)(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离___________。A.将平面镜稍向上移动一些B.将平面镜稍向右移动一些C.将光屏稍向右移动一些D.将光源由红色光改为绿色光【典例2】(2022·全国·高三课时练习)我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验:(1)在本实验中,需要利用关系式来求解某色光的波长,其中和一般为已知量,所以测量是本实验的关键,观察下面的图像,你认为在实际操作中应选下列图中的___________图(填写“甲”或“乙”)更为合适?学科网(北京)股份有限公司 (2)在实际操作中,我们通常会通过测n条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差。已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成,使用50分度的游标卡尺。某同学在成功观察到干涉图像后,开始进行数据记录,具体操作如下:从目镜中观察干涉图像同时调节手轮,测量了第1条亮条纹与第6条亮条纹之间的距离,初末位置游标卡尺的示数如图所示,则相邻两条亮条纹的间距___________。(3)若在实验当中,某同学观察到以下图像,即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上。若继续移动目镜观察,将会使测量结果出现偏差,所以需要对仪器进行调整,使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上。下面操作中可行的有___________。A.调节拨杆方向B.其他不动,测量头旋转一个较小角度C.其他不动,遮光筒旋转一个较小角度D.将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度(4)在写实验报告时,实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来,甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初末两个视场区,你觉得___________的图像存在造假现象。【典例3】(2022·辽宁沈阳·三模)某实验小组利用图1装置测量某种单色光的波长,实验时,接通电源使光源正常发光,调节器材,在目镜中可以观测到干涉图样。(1)如图1所示,实验所需器材在光具座上依次排列,则A、B学科网(北京)股份有限公司 处分别是______、______。(填“单缝”、“双缝”)(2)在目镜中看到的干涉图样是图2中______(填“甲”或“乙”)。(3)移动测量头上的手轮,使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心,记下此时手轮上读数;转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心,此时手轮上的读数为,如图3所示,则读数______mm;已知双缝与屏的距离为L,双缝间距为d,则单色光的波长______。(用题目中给出的字母表示)【典例4】(2022·福建漳州·三模)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。(1)单缝宽度为h,双缝间距为d,双缝与屏距离为l,当采取下列四组数据中的哪一组时,可能在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹___________。(填正确答案标号)A.        B.C.            D.(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时,手轮上的示数如图乙所示,读数为________。学科网(北京)股份有限公司 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丙所示。则在这种情况下波长的测量值__________(填“大于”、“小于”或“等于”)实际值。【典例5】(2022·全国·高三专题练习)在双缝干涉实验中,钠灯发出波长为589nm的黄光,在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m,则相邻两明条纹中心间距为________m。若改用氦氖激光器作光源,其发出的红光波长比黄光的________(选填“长”或“短”),其他条件不变,则相邻两明条纹中心间距比黄光的________(选填“大”或“小”)。在“用双缝干涉测量光的波长”实验中,实验装置如图甲所示。(1)以线状白炽灯为光源,对实验装置进行了调节并观察实验现象后,总结出以下几点:A.灯丝和单缝及双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹疏密程度与双缝间距离有关D.干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是________。(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹中心时,手轮上的示数如图乙所示,该读数为________mm。学科网(北京)股份有限公司 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上,如图丙所示,则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时,测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。【典例6】(2022·全国·高三专题练习)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上,如图所示,并选用缝间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知,像屏与双缝片间的距离L=700mm。接通电源使光源正常工作。(1)M、N、P三个光学元件依次为______。A.滤光片、单缝片、双缝片       B.滤光片、双缝片、单缝片C.偏振片、单缝片、双缝片       D.双缝片、偏振片、单缝片(2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米,副尺上有50分度。某同学调整手轮后,从测量头的目镜看去,第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示,图中的数字是该同学给各暗条纹的编号,此时图乙中游标卡尺上的读数x1=____mm;接着再转动手轮,映入眼帘的干涉条纹如图丙所示,此时图丁中游标卡尺上的读数x2=___mm。(3)利用上述测量结果,经计算可得两个相邻亮条纹(或暗条纹间)的距离Δx=_____,进而计算得到这种色光的波长λ=____nm。学科网(北京)股份有限公司 (4)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时,发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐,如下图所示。若要使两者对齐,该同学应如何调节______。A.仅左右转动透镜          B.仅旋转滤光片C.仅拨动拨杆          D.仅旋转测量头学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司

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