第14章 实验十九 用双缝干涉实验测量光的波长-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版2019）

实验十九　用双缝干涉实验测量光的波长 第十四章　光 实验技能 自主学习 实验要点 互动探究 达标检测 巩固提高 命题点一　教材原型实验 命题点二　实验创新设计 内容索引 实验技能 自主学习 一 3 二、实验器材 双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光管、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺。 三、实验步骤 1．观察双缝干涉图样 (1)将光源、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图3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管轴线到达光屏。 (4)安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光管的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm。 (5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 2．注意事项 (1)安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光管的中心轴线上，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，测量头与遮光管不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。 二 实验要点 互动探究 11 命题点一　教材原型实验 角度1　实验原理与操作 [典例1]　现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在下图所示的光具座上组成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、________、________、A。 (1)滤光片E是用来从白光中选出单色红光的，单缝D是用来获得线光源的，双缝B是用来获得相干光源的，最后成像在毛玻璃屏A上。所以排列顺序为C、E、D、B、A。 E D B (2)本实验的步骤如下： ①取下遮光管左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光管轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光管的轴线上； ③用刻度尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。 在操作步骤②时还注意：____________________________________、__________________________和__________________________________ ______________________________。 放置单缝、双缝时，必须使缝平行 单缝、双缝间的距离要适当 要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上 (2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上。 角度2　数据处理与分析 [典例2]　如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中： (1)利用图中装置研究双缝干涉现象时，下列说法中正确的是________。 A．将光屏移近双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 B．将滤光片由蓝色的换成红色的，其他条件不变，干涉条纹间距变大 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大 D．换一个两缝之间距离更大的双缝，其他条件不变，干涉条纹间距变小 E．去掉滤光片，其他条件不变，干涉现象消失 ABD (2)在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，则此示数为________ mm，由此可求得相邻亮条纹的间距Δx为________ mm。 13.870 2.310 (3)已知双缝间距d为2.0×10-4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计 算式λ＝________，求得所测红光波长为________ nm。 660 命题点二　实验创新设计 [典例3]　小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验。 (1)其中部分器材如下： A．白炽灯　　 B．凸透镜　　　C．单缝片 D．滤光片　　　 E．测量头　　　F．双缝片 将以上器材安装在光具座上时，自光源起合理的顺序是(填字母)：A、B、________、________、F、E。 D C (1)根据“用双缝干涉测量光的波长”的实验中仪器的位置可知，从左向右依次为：白炽灯、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、测量头。将以上器材安装在光具座上时，自光源起合理的顺序是：A、B、D、C、F、E。 (2)某次观察时，透过测量头观察到了绿光的干涉条纹，但条纹的亮度很低，为了便于测量，下列方法能够使条纹亮度增加的是________。 A．增加光源的功率 B．将毛玻璃换成透明玻璃 C．换一个面积更大的凸透镜 D．调节测量头的位置 AC (2)为了便于测量，要使条纹亮度增加，即使单位时间内的光子数目增多，当增加光源的功率时，单位时间内的光子数目增多，故A正确；将毛玻璃换成透明玻璃，不会看到亮条纹，故B错误；换一个面积更大的凸透镜，则光的强度增强，条纹亮度增加，故C正确；调节测量头的位置，条纹亮度不变，故D错误。 (3)下列图示中条纹间距表示正确的是________。 (3)干涉条纹的宽度是指一个明条纹与一个暗条纹的宽度的和，为两个相邻的明条纹(或暗条纹)的中心之间的距离，故图C是正确的，图A、B、D错误。 C (4)小沈同学又参考课本上的“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，得到的结果如图所示，甲、乙分别对应的是第一、二次实验得到的干涉图线。比较甲、乙两图线可判断，第一次实验中的________。 A.单缝与双缝之间的距离一定较大 B．光强度较小 C．光源离双缝的距离较大 D．双缝离光传感器的距离可能较小 D [典例4]　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S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S通过平面镜成的像是S′。 (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S被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”。 (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S被视为其中的一个缝，S′相当于另一个“缝”。 S′ (2)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15 mm，单缝到光屏的距离D＝1.2 m，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm，则该单色光的波长λ＝________ m(结果保留一位有效数字)。 6×10-7 (3)以下操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间距离的是________。 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 AC 三 达标检测 巩固提高 2 3 4 1 65.0 6.50×10-7 变小 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2．(2023·福建漳州月考)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。 2 3 4 1 (1)单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏的距离为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．h＝10 mm，d＝0.2 mm，l＝10 cm B．h＝10 mm，d＝10 mm，l＝80 cm C．h＝1 mm，d＝0.2 mm，l＝80 cm D．h＝1 mm，d＝10 mm，l＝10 cm C 2 3 4 1 2 3 4 1 (2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图所示，读数为_____________________ mm。 (2)手轮上分度值为0.01 mm，故读数为4.5 mm＋44.5×0.01 mm＝ 4.945 mm。 4.945(±0.001均可) 2 3 4 1 (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，如图所示，则在这种情况下波长的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 大于 2 3 4 1 2 3 4 1 3．某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。双缝间距d＝0.20 mm，测得屏与双缝间的距离L＝500 mm。然后，接通电源使光源正常工作。 2 3 4 1 (1)若想增加目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。 A．将单缝靠近双缝 B．将屏靠近双缝 C．将屏远离双缝 D．使用间距更大的双缝 BD 2 3 4 1 2 3 4 1 (2)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为________ cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67 cm，此时主尺上的________ cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ＝________ m。 1.11 2.30 3.2×10-7 2 3 4 1 2 3 4 1 (3)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有__________________ _______________________________________(至少写一条)。 减小双缝间距d或者增大双缝到屏的距离L(任选一条即可) 2 3 4 1 4.(2023·浙江宁波质检)在“用双缝干涉测单色光的波长”的实验中： (1)图甲是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是________。 A．增大③和④之间的距离 B．增大④和⑤之间的距离 C．将绿色滤光片改成红色滤光片 D．增大双缝之间的距离 BC 2 3 4 1 2 3 4 1 (2)下列说法正确的是________。 A．如果将灯泡换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成 B．若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，不能通过拨动拨杆把干涉条纹调成与分划板中心刻线平行 C．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样 D．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直 AB 2 3 4 1 (2)将灯泡换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，A正确；拨杆的作用是拨动单缝使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图像，B正确；去掉滤光片，能够观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，C错误；干涉条纹与双缝是平行的，D错误。 2 3 4 1 (3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示，x1＝0.045 mm。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示，则相邻两亮条纹的间距是________mm(保留三位有效数字)。 1.61 2 3 4 1 2 3 4 1 (4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是 800 mm，则待测光的波长是___________m(保留三位有效数字)。 6.04×10-7 $$