高中物理 第十三章 光 13.4 实验：双缝干涉测光的波长导学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

第三节实验:用双缝干涉测量光的波长新知预习实验装置采用双缝干涉仪,它由各部分光学元件在光具座上组成,如图13-3-1所示.图13-3-11.根据公式__________可计算波长,双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l可以用米尺测出,相邻两条亮(暗)纹间的距离Δx用测量头测出.2.实验中,滤光片作用:__________;单缝作用__________;双缝作用是获得___________光源;单缝和双缝放置时应__________.其中心大致位于遮光筒的__________上.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()A.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Δx=dlλ可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离Δx与λ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Δx=dlλ中各物理量的意义，通过实验观察和理论总结理解条纹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.（1）图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②③④依次是、和.1（2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离（）A.增大③和④之间的距离B.增大④和⑤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Δx=dlλ可知，相邻两条纹间距离与双缝间的距离成反比，应减小双缝之间的距离，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、波长的关系例3在用单色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|S2P-S1P|=nλ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，|S2P′-S1P′|=2(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|S2P′-S1P′|=2(2n-1)记作|S2P′-S1P′|=2(2n+1).例4用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06cm，缝到屏的距离为1.5m，若测得屏上7条亮条纹之间共相距9.0mm，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Δx，然后利用公式λ=ldΔx进行计算.2答案：两个相邻条纹间距Δx=9.0mm/（7-1）=9.0mm/6=1.5×10-3m用Δx=1.5×10-3m及双缝间距d=0.06cm=6×10-4m，缝到屏的距离l=1.5m代入λ=ldΔx可得：λ=6×10-7m.误区警示容易犯的错误是：两个相邻条纹间距Δx=9.0mm/7，错误的原因是没搞清楚条纹数和间距数的关系.自主广场1.在利用双缝干涉测光波波长时，首先调节__________、__________和__________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相互平行，当屏幕上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹的距离a,则两条明条纹间的距离Δx=__________，双缝到毛玻璃屏的距离l用__________测量，用公式__________可以计算出单色光的波长.思路解析：理解双缝干涉的实...