《河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长》导学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《13.4 实验：用双缝干涉测量光的波长》导学案（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、【学习目标】1. 知道光的色散现象来源:高考资源网 KS5U.COM2. 知道白光由不同的色光组成3. 知道同一介质对不同的色光折射本领不同4. 知道白光通过三棱镜折射后，色散光谱的七色排列顺序【自主学习】想一想：测量光的波长是光的干涉现象的应用之一，我们是如何应用光的干涉来测量的呢？点一点：如图 2 所示，由几何关系可知光程差，当两束光的路程差为波长的整数倍时才rxdl会出现亮条纹，即亮条纹中心的位置为 x，则两个相邻亮条纹或暗条纹(0,12)k的中心间距是 ，即条纹宽度与 l、d 、xld有关。由以上分析可知：干涉条纹的宽度是指两亮条纹或两暗条纹中心线之间的距离。填一填：观察光的干涉图样时
2、要按课本 54 页图 13.3-2 安装好，并使 光源、单缝和双缝的中点、遮光筒的轴线共线，单缝与双缝要相互平行，由双缝与屏间的距离不变的情况下，双缝的距离 d 越大，某一单色光的干涉条纹宽度 就越窄；在条件相同的情况下，不同颜色的x光的干涉条纹宽度 也就不同。来源: 高考资源网 KS5U.COMx填一填：由于双缝间距 d 是已知的，而双缝到屏的距离 l 可用米尺来测量，条纹宽度可用测量头测量，则波长 ，由此即可测量光的波长。l议一议：测量头实际上是一个螺旋测微器，测量时应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，然后使分划板的中收刻线与另一亮条纹的中心对齐，记下此时的读数，为减小
3、实验误差可测量 n 个条纹宽度为 a，则两条相邻亮条纹的宽度（条纹宽度） x。1an议一议：换用不同的滤光片并测出相应的波长，你有什么发现呢？典题热题知识点一 利用双缝干涉测量波长的实验例 1 如图 13-3-4 所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验的，光屏上观察到的条纹情况，a 为中央明纹；乙图为换另一种颜色的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b 为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( )图 13-3-4图 2A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D.乙图可能是用红光
4、实验产生的条纹，表明红光波长较短解析：在同一实验装置下，l、d 相同，由 x= 可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间dl的距离 x 与 成正比.由题意知乙中 b 大于甲中 a，所以乙图所用光的波长要长，而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，波长依次变短，由此可知可能是红光而不是紫光.A 选项正确.答案：A方法归纳 明确条纹间距公式 x= 中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹dl间距与波长成正比关系，是解决本题的关键.例 2 如图 13-3-5 所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图 .图 13-3-5（1）图中 是光源， 是光屏，它们之间的 依次是、和.（2）以下哪些操作能够
5、增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离（ ）A.增大 和之间的距离B.增大和之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离解析：在光的干涉测波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头.由 x= 可知，相邻两条纹间距离与双缝间的距离成反比，应减小dl双缝之间的距离，D 选项错，增大双缝到屏之间的距离，B 选项正确，增大光的波长，C 选项错误.答案：（1）滤光片 单缝 双缝 （2）B方法归纳 掌握光的干涉测波长的实验原理，熟悉实验步骤，正确运用公式计算光的波长.知识点二 条纹间距、双缝间距、缝屏间距、波长的关系来源:Zxxk.Com例 3 在用单色
6、光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（ ）A.第三级暗纹到两缝距离差为波长的 1.5 倍B.第三级亮纹到两缝距离差为波长的 1.5 倍C.第三级亮纹到两缝距离之差为波长的 2 倍D.第三级亮纹到两缝距离差为波长的 3 倍解析：根据出现明暗条纹的条件：当|S 2P-S1P|=n 时，在屏上 P 点出现亮条纹.n=0 时，在屏中央出现第零级亮纹，n=1 时，在屏上出现第一级亮纹.以此类推，|S 2P-S1P|= (2n-1)在屏上出现暗条纹.n=1 时，在屏上出现第一级暗纹，n=2 时，在屏上出现第二级暗纹.以此类推，根据
7、以上所述，答案应选 D.答案：D误区警示 本题只需掌握出现明、暗条纹的条件及出现第几级明（暗）纹时，n 就是几.易错点是切不可把|S 2P-S1P|= (2n-1)记作|S 2P-S1P|= (2n+1).例 4 用单色光照射双缝，双缝间距等于 0.06 cm，缝到屏的距离为 1.5 m，若测得屏上 7 条亮条纹之间共相距 9.0 mm，则此单色光的波长是多少？解析：先通过已知条件得出两个相邻条纹间距 x，然后利用公式 = x 进行计算.ld答案：两个相邻条纹间距x=9.0 mm/（7-1）=9.0 mm/6=1.510 -3 m用 x=1.510-3 m 及双缝间距 d=0.06 cm=61
8、0-4 m，缝到屏的距离 l=1.5 m代入 = x 可得：=610 -7 m.ld1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光） ，另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光） ，这时（ ）A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但在屏上仍有光亮D屏上无任何光亮2用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）A相邻干涉条纹之间距离相等B中央明条纹宽度是两边明纹宽度的两倍来源:学科网C屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距
9、离增大D在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距3如图 1 所示，用波长为 的单色光做双缝干涉实验时，设两个狭缝 S1、 S2到屏上某点 P 的路程差为 d，则（ ）A距 O 点最近的一条暗纹必是 d= /2B对屏上某点 d=n /2（ n 为正整数）时，出现暗纹C距 O 点越远的点 d 越长，就越容易出现暗条纹D用各色光在同一条件下实验，波长越短的色光条纹间距越小4某学习小组为探究影响干涉条纹宽度的因素，在实验室用蓝光做了双缝干涉实验，在光屏上呈现出蓝、暗相间的平行条纹，设相邻两条蓝条纹间的距离为x 。你认以下结论中正确的是（ ）A单缝到双缝间的距离越大， x 就越大B双缝之
10、间的距离越大， x 就越大C双缝到光屏之间的距离越大， x 就越大D双缝间的距离不变，双缝的每条缝的宽度越大， x 就增大5在利用双缝干涉测定光波波长时，首先调节_和_的中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且互相平行.当屏上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出 n 条明纹间距离 a，则两条相邻明条纹间的距离 x=_，双缝到毛玻璃屏的距离 L 用_测量，用公式_可以测出单色光的波长。6用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为 0.210-3 m，测得双缝到屏的距离为图 10.700 m，分划板中心刻线对齐第一级亮条纹中央时手轮读数为 0.20010-3 m，第四级亮条纹所在
11、位置为 7.47010-3 m，求红光的波长.若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度如何变化？7.用双缝干涉测光的波长。实验装置如图 2（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离 L2=700mm，双缝间距 d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心的距离。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心如图 2（乙）所示，记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数。（1）分划板的中心刻线分别对准第 1 条和第 4 条亮纹的中心时，手轮上的读数如图 2（丙）所示，则对准第 1 条时读数 x1=_mm、对准第 4 条时读数 x2=_mm（2）写出计算波长 的表达式， _nm.8用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离 ，双缝到屏的距离0.1dm，测得屏上干涉条纹中亮条纹的间距 ，氦氖激光器发出的红光的波长 是6.0Lm3.8cm多少？假如把整个装置放入折射率是 的水中，这时屏上的条纹间距是多少？4光源滤光片 单缝 双缝 遮光筒 屏（甲）L1 L215 205 100202515（丙）第 1 条时读数 第 4 条时读数15 205 100 30354045（乙）图 2
