高中物理 第十三章 光 4 实验：用双缝干涉测量光的波长课堂互动学案 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

4实验：用双缝干涉测量光的波长课堂互动三点剖析1.实验原理(1)屏上明条纹、暗条纹之间的距离总是相等的。其距离大小Δx与双缝之间距离d，双缝到屏的距离l及光的波长λ有关，即Δx=dlλ。在l和d不变的情况下，Δx和波长λ成正比，应用上式可得光波的波长λ。(2)用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条件的间距Δx红最大，紫光的干涉条纹间距Δx紫最小，则可知：λ红大于λ紫，红光的频率f红小于紫光的频率f紫。2.用测量头测Δx两条相邻明(暗)条纹间的距离Δx用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成。如图13-3-2所示。图13-3-2转动手轮、分划板会左、右移动。测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图13-3-3所示)，记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离。图13-3-3即Δx=|a1-a2|。Δx很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条明条纹间的距离a，再推算相邻两条明(暗)条纹间的距离Δx=a/(n-1)。各个击破【例1】用单色光做双缝干涉实验，下列说法正确的是()A.相邻干涉条纹之间的距离相等B.中央明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍C.屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大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解析：因为相邻两条亮线(或暗线)间的距离Δx=dLλ，其中d为两个缝间的距离，L为缝到屏的距离，λ为光波波长，可见相邻干涉条纹之间的距离相等。A正确，B错误，C错误。因为λ红>λ蓝，所以Δx红>Δx蓝，故D也错误。答案：A类题演练1在双缝干涉测光的波长的实验中，所用双缝间距d=2mm，双缝到屏的间距1L=86.4cm,手轮的初始读数为a1=2.12mm，转动手轮，分划板中心刻线移动到第13条线时手轮读数a2=5.54mm，求通过滤光片后的波长。解析：相邻亮条纹间的距离Δx为：Δx=1212aa=0.285mm由Δx=dLλ可知：λ=mxLd864.010210285.033=6.6×10-7m答案：6.6×10-7m【例2】用红光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹。在其他条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变__________，如果改用白光做实验，在屏上将出现__________色条纹。解析：在双缝干涉实验中，在其他条件不变的情况下，干涉条纹的间距与入射光的波长成正比，紫光波长小于红光波长，所以改用紫光做实验，干涉条纹间距将变小。改用白光做实验时，由于七色光的波长不同，各自干涉条纹的间距不同，在光屏上单色光加强的位置不同，于是出现彩色干涉条纹。答案：小，彩类题演练2在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差Δx=0.6μm；若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是()A.用频率为f1的单色光照射时，出现明条纹B.用频率为f2的单色光照射时，出现明条纹C.用频率为f1的单色光照射时，出现暗条纹D.用频率为f2的单色光照射时，出现暗条纹解析：根据c=λf,可得两种单色光的波长分别为λ1=mfc1481103103=0.6μmλ2=mfc1482105.7103=0.4μm跟题给条件(Δx=0.6μm)比较可知Δx=λ1Δx=23λ2故用频率为f1的光照射双缝时，P点出现明条纹；用频率为f2的光照射双缝时，P点出现暗条纹，该题的正确答案是AD。答案：AD2