《(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第85課時(shí) 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)(實(shí)驗(yàn)增分課)講義(含解析)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第85課時(shí) 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)(實(shí)驗(yàn)增分課)講義(含解析)(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第85課時(shí) 用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)(實(shí)驗(yàn)增分課)講義(含解析)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
1.了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件。
2.觀察白光和單色光的雙縫干涉圖樣。
3.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)。
二、實(shí)驗(yàn)原理
單色光通過(guò)單縫后,經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間的距離Δx與雙縫間的距離d、雙縫到屏的距離l、單色光的波長(zhǎng)λ之間滿足Δx=λ。
三、實(shí)驗(yàn)器材
雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭組成),另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺。
謹(jǐn)記部分器材用途
濾光片
提供單色光
單縫
提供光線穩(wěn)
2、定的光源
雙縫
提供相干光
測(cè)量頭
測(cè)定條紋間距
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.安裝儀器、觀察干涉條紋
(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安裝在光具座上,如圖所示。
(2)接好光源,打開(kāi)開(kāi)關(guān),使燈絲正常發(fā)光。
(3)調(diào)節(jié)各器件的高度,使光源發(fā)出的光能沿遮光筒的軸線到屏。
(4)安裝雙縫和單縫,使縫的中點(diǎn)大致位于遮光筒的軸線上,且雙縫與單縫相互平行,二者間距約5~10 cm,這時(shí),可觀察白光的干涉條紋。
(5)在單縫和光源間放上濾光片,觀察單色光的干涉條紋。
2.測(cè)定單色光的波長(zhǎng)
(1)安裝測(cè)量頭,調(diào)節(jié)至可觀察到清晰的干涉條紋。
(2)使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮條紋的中心,
3、記下手輪上的讀數(shù)a1,將該條紋記為第1條亮條紋;轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中心,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2,將該條紋記為第n條亮條紋。
(3)用刻度尺測(cè)量雙縫到屏的距離l(d是已知的)。
(4)重復(fù)測(cè)量。
五、數(shù)據(jù)處理
1.條紋間距Δx=。
2.波長(zhǎng)λ=Δx。
3.計(jì)算多組數(shù)據(jù),求λ的平均值。
六、誤差分析
1.雙縫到屏的距離l的測(cè)量存在誤差。
2.測(cè)條紋間距Δx帶來(lái)的誤差
(1)干涉條紋沒(méi)有調(diào)整到最清晰的程度。
(2)誤認(rèn)為Δx為亮(暗)條紋的寬度。
(3)分劃板刻線與干涉條紋不平行,中心刻線沒(méi)有恰好位于條紋中心。
(4)測(cè)量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)
4、不準(zhǔn)確,此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清。
七、注意事項(xiàng)
1.雙縫干涉儀是比較精密的儀器,應(yīng)輕拿輕放,且注意保養(yǎng)。
2.安裝時(shí),注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的軸線上,并使單縫、雙縫平行且間距適當(dāng)。
3.光源燈絲最好為線狀燈絲,并與單縫平行且靠近。
4.照在屏上的光很弱,主要原因是燈絲與單縫、雙縫、遮光筒不共軸所致;干涉條紋不清晰的一般原因是單縫與雙縫不平行,故應(yīng)正確調(diào)節(jié)。
1.利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中,雙縫間距d=0.5 mm,雙縫與光屏間距離L=0.5 m,用某種單色光照射雙縫得到干涉圖樣如圖1所示,分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖2所示,則圖中A位置
5、的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_(kāi)_______m,B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_(kāi)_______m,單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______m。
解析:題圖2所示游標(biāo)卡尺的精確度為0.1 mm,故A位置讀數(shù)為11 mm+0.1×2 mm=11.2 mm=1.12×10-2 m;B位置讀數(shù)為15 mm+0.1×7 mm=15.7 mm=1.57×10-2 m;故Δx= m≈6.4×10-4 m;由Δx=λ可得λ=Δx·= m=6.4×10-7 m。
答案:1.12×10-2 1.57×10-2 6.4×10-7
2.用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,已知單縫與雙縫的距離L1=60 mm,雙縫與光屏的距離L2=
6、700 mm,單縫寬d1=0.10 mm,雙縫間距d2=0.25 mm。
(1)分劃板的中心刻線分別對(duì)準(zhǔn)第1條和第4條亮條紋的中心時(shí),手輪上的讀數(shù)如圖乙所示,則對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=________mm,對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=________mm,相鄰兩條亮條紋間的距離Δx=________mm。
(2)本實(shí)驗(yàn)中計(jì)算波長(zhǎng)的公式λ=______,求得的波長(zhǎng)是________nm(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
解析:(1)對(duì)準(zhǔn)第1條時(shí)讀數(shù)x1=(2+0.01×19.0)mm=2.190 mm,對(duì)準(zhǔn)第4條時(shí)讀數(shù)x2=(7.5+0.01×36.9)mm=7.869 mm,相鄰兩條亮條紋間的距
7、離Δx==1.893 mm。
(2)由條紋間距公式Δx=可得,本實(shí)驗(yàn)中λ=Δx,
波長(zhǎng)λ=×1.893×10-3 m≈6.76×10-7 m=676 nm。
答案:(1)2.190 7.869 1.893 (2)Δx 676
3.現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和紅色濾光片E等光學(xué)元件,要把它們放在如圖所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置,用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng)。
(1)將白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光學(xué)元件,由左至右,表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、____________、A。
(2)本實(shí)驗(yàn)的操作步驟有:
①取下遮光筒左側(cè)的元件,調(diào)節(jié)光源高度,使光束能直
8、接沿遮光筒軸線把屏照亮;
②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件,并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上;
③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離;
④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮條紋間的距離。
在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意__________________________和______________________。
(3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對(duì)齊,將該亮條紋定為第1條亮條紋,此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊,此時(shí)圖乙所示手輪上的示數(shù)為_(kāi)_______mm,求得相鄰亮條紋的間距Δx為_(kāi)_______mm。
9、(4)已知雙縫間距d=2.0×10-4 m,測(cè)得雙縫到屏的距離l=0.700 m,由計(jì)算公式λ=________,求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)_______mm。
解析:(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)楣庠?、濾光片、單縫、雙縫、屏,因此應(yīng)填:E、D、B。
(2)單縫與雙縫的間距為5~10 cm,使單縫與雙縫相互平行。
(3)題圖甲的讀數(shù)為2.320 mm,題圖乙的讀數(shù)為13.870 mm,Δx= mm=2.310 mm。
(4)由Δx=λ可得λ=Δx,
可求出λ=×2.310 mm=6.6×10-4 mm。
答案:(1)E、D、B (2)單縫與雙縫的間距為5~10 cm 使單縫與雙縫相互平行 (3)13.870 2.310 (4)Δx 6.6×10-4
本實(shí)驗(yàn)??茧p縫干涉儀器的安裝、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)、Δx的測(cè)量和光的波長(zhǎng)的計(jì)算。安裝實(shí)驗(yàn)儀器要注意各種元件的安放順序,實(shí)驗(yàn)步驟中需要牢記注意事項(xiàng),另外還要準(zhǔn)確掌握Δx的測(cè)量方法和λ的計(jì)算方法。