专题08 光的干涉及双缝实验-2024年高二物理寒假通关巩固练（人教版2019）

8.寒假跟进-光的干涉及双缝实验（原卷版） 一、知识点梳理 1．光的干涉实验最早是英国物理学家 在1801年成功完成的，杨氏实验有力地证明了光是一种 。 2．双缝干涉实验 （1）实验过程：让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生 （2）实验现象：在屏上得到 的条纹。 （3）出现明暗条纹的判断 ①亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 （填“奇”或“偶”）数倍时，出现亮条纹。 ②暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 （填“奇”或“偶”）数倍时，出现暗条纹。 3．干涉条纹和光的波长之间的关系 （1）若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为 （2）用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距 ，红光条纹间距最 、黄光条纹间距比红光 ，用蓝光时更小。 4．薄膜干涉 （1）薄膜干涉是液膜前后两个面 的光共同形成的。 （2）不同位置液膜前后两个面的反射光的 不同，某些位置两列波叠加后相 ，出现亮条纹，另一些位置，两列波相 ，出现了暗条纹。 （3）如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10-7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m。则在这里出现的应是 （填“亮条纹”或“暗条纹”）。 5．一、实验原理 如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0=l。则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx= 。 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δx，就可以求得光波的波长。 二、实验器材 双缝干涉仪，即光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头。另外，还有学生电源、导线、刻度尺等。 三、实验步骤 （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轴线到达光屏。 （4）安装 和 ，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹。 （5）在单缝和光源间放上 ，观察单色光的干涉条纹。 四、数据处理 （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心，记下手轮上的读数a1，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心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a=|a2-a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx= 。 （3）用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l（d是已知的）。 （4）重复测量、计算，求出波长的平均值。 五、误差分析 （1）光波的波长很小，Δx、l的测量误差对波长λ的影响很大。 （2）在测量l时，一般用毫米刻度尺；而测Δx时，用千分尺且采用“累积法”。 （3）多次测量求平均值。 六、注意事项 （1）双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。 （2）滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去。 （3）安装时，注意调节光源、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、双缝平行且竖直，间距大约为5～10 cm。 （4）测量头在使用时应使中心刻线对应着亮（暗）条纹的中心。 二、光的干涉 6．双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源到、的距离相等，点为、连线中垂线与光屏的交点。光源发出的波长为的光，经出射后垂直穿过玻璃片传播到点，经出射后直接传播到点，由到点与由到点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（　　） A． B． C． D． 7．对光的认识，下列说法正确的是（   ） A．少量光子的行为易表现为粒子性，大量光子的行为易表现为波动性 B．光的波动性是光子本身的一种属性 C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D．光的波粒二象性可以理解为在某种场合下光的波动性表现明显，在某种场合下