人教版34 第十三章 34 光的干涉 實驗：用雙縫干涉測量光的波長課件（25張）.pptx

第3課時光的干涉實驗 用雙縫干涉測量光的波長 研究選考 把握考情 知識點一楊氏干涉實驗 基礎梳理 1 1801年 英國物理學家 成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 2 雙縫干涉的裝置示意圖 圖1 托馬斯 楊 實驗裝置如圖1所示 有光源 單縫 雙縫和光屏 1 單縫的作用 獲得一個 使光源有唯一的頻率和振動情況 也可用激光直接照射雙縫 2 雙縫的作用 一束光被分成兩束 相同和 完全一致的相干光 3 讓一束單色光投射到一個有兩條狹縫s1和s2的擋板上 狹縫s1和s2相距很近 狹縫就成了兩個波源 它們的頻率 相位和振動方向總是 的 這兩個波源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加 發(fā)生干涉現(xiàn)象 擋板后面的屏上得到 的條紋 這種現(xiàn)象證明光是一種 線光源 頻率 振動情況 相同 明暗相間 波 1 產(chǎn)生干涉的條件 兩列光的頻率相同 相位相同 振動方向相同 本實驗中是靠 一分為二 的方法獲得兩個相干光源的 2 干涉圖樣 1 若用單色光作光源 則干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋 2 若用白光作光源 則干涉條紋是彩色條紋 且中間條紋是亮的 3 實驗結論 證明光是一種波 要點精講 例1 在雙縫干涉實驗中 以白光為光源 在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋 若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片 只能透過紅光 另一縫前放一綠色濾光片 只能透過綠光 已知紅光與綠光頻率 波長均不相等 這時 a 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋 其他顏色的雙縫干涉條紋消失b 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失 其他顏色的干涉條紋依然存在c 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 但屏上仍有光亮d 屏上無任何光亮解析分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后 紅光和綠光頻率不等 不能發(fā)生干涉 因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋 但仍有光亮 答案c 知識點二出現(xiàn)明暗條紋的條件 當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的 時 即恰好等于波長的 時 兩列光在這點相互加強 這里出現(xiàn) 當兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的 時 兩列光在這點 這里出現(xiàn)暗條紋 基礎梳理 偶數(shù)倍 整數(shù)倍 亮條紋 奇數(shù)倍 相互削弱 要點精講 1 屏上某處出現(xiàn)亮 暗條紋的條件實驗裝置如圖2所示 雙縫s1 s2之間的距離為d 雙縫到屏的距離為l 屏上的一點p到雙縫的距離分別為r1和r2 路程差 r r2 r1 圖2 例2 如圖3所示為雙縫干涉實驗裝置 當使用波長為6 10 7m的橙色光做實驗時 光屏上的p點及其上方的p1點形成兩條相鄰的明紋 若使用波長為4 10 7m的紫光重復上述實驗 在p點和p1點形成的明 暗紋情況是 圖3a p和p1都是明紋b p是明紋 p1是暗紋c p是暗紋 p1是明紋d p和p1都是暗紋 解析根據(jù)形成明 暗條紋的條件可知 無論換用哪種波長的色光 波程差 r ps1 ps2 0 故p點總是明紋 橙色光在p1點形成第一級明紋 有 r p1s2 p1s1 n 1 6 10 7m 6 10 7m 這對紫光來說 p1s2 p1s1 1 5 紫 故p1為暗紋 答案b 知識點三實驗 用雙縫干涉測量光的波長 要點精講 操作指要1 雙縫干涉儀是比較精密的實驗儀器 不要隨便拆分遮光筒 測量頭等元件 2 濾光片 單縫 雙縫 目鏡等會粘附灰塵 只能用擦鏡紙輕輕擦拭 不要用其他物品擦拭或口吹氣除塵 3 注意調(diào)節(jié)光源 濾光片 單縫 雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上 并使單縫 雙縫平行且豎直 4 光源使用線狀長絲燈泡 調(diào)節(jié)時使之與單縫平行且靠近 測量頭原理1 測量頭由分劃板 目鏡 手輪構成 轉(zhuǎn)動手輪 分劃板會左右移動 測量時 應使分劃板中心與條紋中心對齊 記下此時手輪上的讀數(shù) 然后轉(zhuǎn)動測量頭 使分劃板中心與另一條紋中心對齊 再次記下手輪上讀數(shù) 兩次讀數(shù)之差表示這兩個條紋間距離 如圖4甲 乙所示 圖4 例3 在 用雙縫干涉測量光的波長 的實驗中 裝置如圖5所示 雙縫間的距離d 3mm 圖5 1 若測量紅光的波長 應選用 色的濾光片 實驗時需要測定的物理量有 和 2 若測得雙縫與屏之間的距離為0 70m 通過測量頭 與螺旋測微器原理相似 手輪轉(zhuǎn)動一周 分劃板前進或后退0 500mm 觀察第1條亮條紋的位置如圖6甲所示 觀察第5條亮條紋的位置如圖乙所示 則可求出紅光的波長 m 圖6 答案見解析 1 關于楊氏雙縫干涉實驗 下列說法正確的是 a 用白光作為光源 屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋b 用紅光作為光源 屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋c 若僅將入射光由紅光改為紫光 則條紋間距一定變大d 用紅光照射一條狹縫 用紫光照射另一條狹縫 屏上將呈現(xiàn)彩色條紋解析用白光做楊氏雙縫干涉實驗 屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 a錯誤 用紅光作為光源 屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋 即黑條紋 相間 b正確 變小 x變小 c錯誤 紅光和紫光頻率不同 不能產(chǎn)生干涉條紋 d錯誤 答案b 2 在雙縫干涉實驗中 雙縫到光屏上p點的距離之差為0 6 m 若分別用頻率為f1 5 0 1014hz和f2 7 5 1014hz的單色光垂直照射雙縫 則p點現(xiàn)出明 暗條紋的情況是 a 用單色光f1和f2分別照射時 均出現(xiàn)明條紋b 用單色光f1和f2分別照射時 均出現(xiàn)暗條紋c 用單色光f1照射時出現(xiàn)明條紋 單色光f2照射時出現(xiàn)暗條紋d 用單色光f1照射時出現(xiàn)暗條紋 單色光f2照射時出現(xiàn)明條紋 答案c 3 礦井中的瓦斯對人危害極大 某同學查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率 于是他根據(jù)雙縫干涉的原理設計了一個監(jiān)測儀 在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器a b 其中a與干凈空氣相通 b與礦井中的氣體相通 觀察屏上的干涉條紋 如果屏的正中央變?yōu)榘导y 說明b中氣體 a 一定含瓦斯b 一定不含瓦斯c 不一定含瓦斯d 無法判定解析如果屏的正中央變?yōu)榘导y 說明從雙縫到屏的路程差發(fā)生了變化 所以b中氣體一定含瓦斯 答案a 圖7 4 用雙縫干涉測光的波長 實驗中采用雙縫干涉儀 它包括以下元件 a 白熾燈b 單縫片c 光屏d 雙縫e 濾光片 其中雙縫和光屏連在遮光筒上 圖8 1 把以上元件安裝在光具座上時 正確的排列順序是 a a已寫好 2 本實驗的實驗步驟有 取下遮光筒左側的元件 調(diào)節(jié)光源高度 使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮 按合理順序在光具座上放置各光學元件 并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上 用米尺測量雙縫到屏的距離 用測量頭 其讀數(shù)方法同螺旋測微器 測量數(shù)條亮紋間的距離 在操作步驟 時還應注意 和 3 正確調(diào)節(jié)后 在屏上觀察到紅光干涉條紋 用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a 改用綠色濾光片 其他條件不變 用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b 則一定有 大于 解析