4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长-2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019）（含答案）

4.4实验：用双缝干涉测量光的波长-2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019）（含答案）第4课用双缝干涉测量光的波长学习目标学习目标课程标准学习目标会用双缝干涉实验测量光的波长。1．掌握实验原理、步骤。2．会进行数据处理、误差分析。3．能适当创新。002预习导学（一）课前阅读：双缝干涉条件、相邻纹间距表达式、薄膜干涉（二）基础梳理一、原理、步骤1.实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足.2.实验过程(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示.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到达光屏.④安装单缝和双缝，尽量使缝的位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上，观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹.③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量.【概念衔接】叠加、干涉、双缝干涉【拓展补充】共轴、平行【即学即练】1.在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________。(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。2.在“观察光的干涉现象”的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象。(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)。(2)保持双缝的间隙不变，光屏到双缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)。(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(填“大”或“小”)。(4)在该实验中，若所用激光的波长为5.300×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.855×10－6m，则在这里出现的应是________(填“亮条纹”或“暗条纹”)。【微点拨】亮暗纹看波程差与波长的关系二、数据处理1.条纹间距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).2.波长λ＝.3.计算多组数据，求λ的平均值.【概念衔接】游标卡尺、螺旋测微器【拓展补充】测量头【即学即练】某同学利用图所示装置测量某种单色光的波长.实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字).【微点拨】注意相邻纹间距的测量三、误差分析注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的上，并使单缝、双缝且间距适当.(2)光源灯丝最好为灯丝，并与单缝且靠近.(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，测量头与遮光筒所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝所致.【概念衔接】偶然误差、系统误差、绝对误差、相对误差【即学即练】用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示。将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，光源发的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮，已知双缝间的距离为0.3mm。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，通过目镜，我们可以在屏上观察到干涉条纹。(1)实验时，需要通过光具座上的刻度尺测量的物理量是______与________之间的距离；(2)某次实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。图乙的示数为________mm，图丙的示数为________mm；(3)若在(1)中测得的数据是1.2m，则本次实验测得的这种光的波长是________m(保留2位有效数字)；(4)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有__________________________(至少写一条)。（三）预习作业1．(多选)图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S1和S2间距为0.80mm，双缝到屏的距离为0.80m.波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上，在屏上形成干涉条纹.中心轴线OO′上方第1条亮纹中心位置在P1处，第3条亮纹中心位置在P2处.现有1号、2号虫子分别从S1、S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P1,2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2.假定两只虫子爬行速率均为10－3m/s.正确的是()A.1号虫子运动路程比2号短B.两只虫子运动的时间差为0.2sC.两只虫子运动的时间差为1.0sD.已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算2．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填“甲”或“乙”).(2)将下表中的光学元件放在图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离l＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m(保留2位有效数字).003探究提升环节一原理、步骤思考：图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________(单选)。A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________(单选)。A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离环节二数据处理问题探究1：如图所示为双缝干涉实验的装置示意图，现要利用这套装置来测量某种单色光的波长.(1)装置示意图中有三个电学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是________.A.①是双缝，③是滤光片B.②是双缝，③是单缝C.②是单缝，③是双缝(2)用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图甲所示，双缝间距d＝________mm.(3)图乙为实验得到的干涉条纹，用测量头测出了第1条和第6条亮条纹中心间的距离为Δx，已知双缝到光屏的距离为l，则所测单色光波长的计算式为λ＝______(用题中所给的字母表示).环节三误差分析问题探究2：在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示.(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是________.(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为______mm.(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，如图乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值.环节四创新实验问题探究3：在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填“甲”或“乙”).(2)将下表中的光学元件放在下图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离l＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m(保留2位有效数字).004体系构建原理（双缝干涉Δx＝eq\f(l,d)λ）---步骤（测量头）---数据处理（统一单位）---误差分析---创新005记忆清单一、原理、步骤★学习聚焦：共轴、平行、测量头二、数据处理★学习聚焦：不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。三、误差分析★学习聚焦：注意事项(1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。(4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。00601强化训练1、在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm。(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝______mm；这种色光的波长λ＝______nm。2、现有：A毛玻璃屏、B双缝、C白光光源、D单缝、E透红光的滤光片等光学元件。要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。(1)将白光光源C放在光具座的最左端，依次放置其它光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序为C、________、________、________、A。(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐，将该亮条纹定为第一条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，记为x1。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第六条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，记为x2。则x2＝________mm。(3)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离L为0.700m，由计算式λ＝__________，求得所测红光波长为________nm。(公式要求按题目所给具体符号填写，计算结果保留整数，1nm＝10－9m)3、关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（）A.用复色光投射就看不到条纹B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大4、（多选）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（）

A.图乙是光双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹5、用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝的距离L1＝60mm，双缝与光屏的距离L2＝700mm，单缝宽d1＝0.10mm，双缝间距d2＝0.25mm。(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的读数如图乙所示，则对准第1条时读数x1＝______mm，对准第4条时读数x2＝________mm，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝________mm。(2)本实验中计算波长的公式λ＝______，求得的波长是________nm(结果保留三位有效数字)。6、小沈同学进行“用双缝干涉测量波长”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遮光筒上时，自光源起合理的顺序是(填字母)：A、B、________、________、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(3)下列图示中条纹间距表示正确的是________。(4)如图所示的是小沈同学参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、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．单缝与双缝的缝距一定较大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7、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________。(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________。(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离L＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m。8、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，从单缝S发出的光，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)通过如图所示的装置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”；(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质在界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是__________(填写“亮条纹”或“暗条纹”)；(3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15mm，单缝到光屏的距离D＝1.2m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留3位有效数字)。9、(1)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲)，让单色光从上方射入(示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径)，从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将________(选填“变大”“变小”或“不变”)；如果换一个半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。(2)采用波长为690nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为________。A．345nm B．690nmC．几微米 D．几毫米

第4课用双缝干涉测量光的波长学习目标学习目标课程标准学习目标会用双缝干涉实验测量光的波长。1．掌握实验原理、步骤。2．会进行数据处理、误差分析。3．能适当创新。002预习导学（一）课前阅读：双缝干涉条件、相邻纹间距表达式、薄膜干涉（二）基础梳理一、原理、步骤1.实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足.2.实验过程(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示.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到达光屏.④安装单缝和双缝，尽量使缝的位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上，观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹.③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量.答案：1.实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足λ＝eq\f(d,l)Δx.2.实验过程(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示.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筒轴线到达光屏.④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹.③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量.【概念衔接】叠加、干涉、双缝干涉【拓展补充】共轴、平行【即学即练】1.在观察光的双缝干涉现象的实验中：(1)将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图甲中的________。(2)换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)。解析：(1)双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。(2)根据Δx＝eq\f(l,d)λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。答案：(1)A(2)变宽变窄2.在“观察光的干涉现象”的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝，观察在光屏上出现的现象。(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)。(2)保持双缝的间隙不变，光屏到双缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(填“越大”或“越小”)。(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(填“大”或“小”)。(4)在该实验中，若所用激光的波长为5.300×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.855×10－6m，则在这里出现的应是________(填“亮条纹”或“暗条纹”)。解析：(1)由Δx＝eq\f(l,d)λ可知双缝间隙d越小，屏上明暗相间的条纹间距Δx越大。(2)由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，光屏到双缝的距离l越大，明暗相间的条纹间距Δx越大。(3)由Δx＝eq\f(l,d)λ可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小。(4)屏上P点距双缝S1和S2的路程差为所用激光的波长的3.5倍，所以P点应出现暗条纹。答案：(1)越大(2)越大(3)小(4)暗条纹【微点拨】亮暗纹看波程差与波长的关系二、数据处理1.条纹间距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).2.波长λ＝.3.计算多组数据，求λ的平均值.答案：1.条纹间距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).2.波长λ＝eq\f(d,l)Δx.3.计算多组数据，求λ的平均值.【概念衔接】游标卡尺、螺旋测微器【拓展补充】测量头【即学即练】某同学利用图所示装置测量某种单色光的波长.实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹.回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字).答案(1)B(2)eq\f(dΔx,n－1l)(3)630解析(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故B项正确，A、C、D项错误.(2)由题意可知，eq\f(Δx,n－1)＝eq\f(l,d)λ，可得λ＝eq\f(dΔx,n－1l).(3)将已知条件代入公式解得λ＝630nm.【微点拨】注意相邻纹间距的测量三、误差分析注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的上，并使单缝、双缝且间距适当.(2)光源灯丝最好为灯丝，并与单缝且靠近.(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，测量头与遮光筒所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝所致.答案：注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，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，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行所致.【概念衔接】偶然误差、系统误差、绝对误差、相对误差【即学即练】用双缝干涉测量光的波长实验装置如图甲所示。将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，光源发的光经滤光片(装在单缝前)成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮，已知双缝间的距离为0.3mm。透镜的作用是使射向单缝的光更集中。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，通过目镜，我们可以在屏上观察到干涉条纹。(1)实验时，需要通过光具座上的刻度尺测量的物理量是______与________之间的距离；(2)某次实验中将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示。图乙的示数为________mm，图丙的示数为________mm；(3)若在(1)中测得的数据是1.2m，则本次实验测得的这种光的波长是________m(保留2位有效数字)；(4)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有__________________________(至少写一条)。答案(1)双缝毛玻璃屏(2)2.335±0.00115.325±0.001(3)6.5×10－7(4)更换间距更小的双缝(或增大双缝到屏的距离，或更换滤光片成为波长更长的单色光)解析(1)根据干涉条纹的公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知实验时，需要通过光具座上的刻度尺测量的物理量是双缝与毛玻璃屏之间的距离。(2)图乙的示数为2mm＋33.5×0.01mm＝2.335mm图丙的示数为15mm＋32.5×0.01mm＝15.325mm。(3)相邻两条亮纹之间的距离为Δx＝eq\f(15.325－2.335,6－1)mm＝2.598mm根据干涉条纹的公式Δx＝eq\f(l,d)λ可得本次实验测得的这种光的波长为λ＝eq\f(Δxd,l)＝eq\f(2.598×10－3×0.3×10－3,1.2)m≈6.5×10－7m。(4)根据干涉条纹的公式Δx＝eq\f(l,d)λ，可知若要增大条纹间距，可采取的方法有：更换间距更小的双缝，或增大双缝到屏的距离，或更换滤光片成为波长更长的单色光。（三）预习作业1．(多选)图中给出了“用双缝干涉测量光的波长”实验示意图，双缝S1和S2间距为0.80mm，双缝到屏的距离为0.80m.波长为500nm的单色平行光垂直入射到双缝S1和S2上，在屏上形成干涉条纹.中心轴线OO′上方第1条亮纹中心位置在P1处，第3条亮纹中心位置在P2处.现有1号、2号虫子分别从S1、S2出发以相同速度沿垂直屏方向飞行，1号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P1,2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2.假定两只虫子爬行速率均为10－3m/s.正确的是()A.1号虫子运动路程比2号短B.两只虫子运动的时间差为0.2sC.两只虫子运动的时间差为1.0sD.已知条件不够，两只虫子运动时间差无法计算答案AB解析由题意结合双缝干涉的条纹间距公式Δx＝eq\f(l,d)λ可知，该光的干涉条纹相邻亮条纹中心的间距：Δx＝eq\f(0.80,0.80×10－3)×500×10－9m＝5×10－4m，中心轴线OO′上方第1条亮纹中心位置在P1处，所以eq\x\to(O′P1)＝Δx＝5×10－4m中心轴线OO′上方第3条亮纹中心位置在P2处，所以eq\x\to(O′P2)＝3Δx＝1.5×10－3m所以1号虫子的路程为：s1＝l＋eq\x\to(O′P1)＋eq\f(d,2)；2号虫子的路程为：s2＝l＋eq\x\to(O′P2)－eq\f(d,2)，则s2－s1＝eq\x\to(O′P2)－eq\x\to(O′P1)－d＝1.5×10－3m－5×10－4m－0.80×10－3m＝2×10－4m，故A正确；两只虫子运动的时间差Δt＝eq\f(s2－s1,v)＝eq\f(2×10－4,10－3)s＝0.2s，故B正确，C、D错误.2．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填“甲”或“乙”).(2)将下表中的光学元件放在图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离l＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m(保留2位有效数字).答案(1)甲(2)EDBA(3)111.156.1×10－7解析(1)题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样.(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA.(3)A位置的示数为111.15mm，B位置的示数为115.45mm，题图(a)中A、B之间的距离为(115.45－111.15)mm＝4.30mm，则相邻条纹的间距为Δx＝eq\f(4.30,7)mm，再根据公式Δx＝eq\f(l,d)λ，代入数据得波长为λ≈6.1×10－7m.003探究提升环节一原理、步骤思考：图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中：(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________(单选)。A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________(单选)。A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离答案(1)C(2)D解析(1)若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行，要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行，故选C。(2)据Δx＝eq\f(l,d)λ知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d，故选D。环节二数据处理问题探究1：如图所示为双缝干涉实验的装置示意图，现要利用这套装置来测量某种单色光的波长.(1)装置示意图中有三个电学元件的名称空缺，关于它们的说法正确的是________.A.①是双缝，③是滤光片B.②是双缝，③是单缝C.②是单缝，③是双缝(2)用20分度的游标卡尺测量双缝间距如图甲所示，双缝间距d＝________mm.(3)图乙为实验得到的干涉条纹，用测量头测出了第1条和第6条亮条纹中心间的距离为Δx，已知双缝到光屏的距离为l，则所测单色光波长的计算式为λ＝______(用题中所给的字母表示).答案(1)C(2)2.05(3)eq\f(dΔx,5l)环节三误差分析问题探究2：在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图所示.(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A.灯丝与单缝和双缝必须平行放置B.干涉条纹与双缝垂直C.干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D.干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是________.(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图甲所示，该读数为______mm.(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，如图乙所示.则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值_______(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值.答案(1)AD(2)0.700(3)大于解析(1)为了获得清晰的干涉条纹，A正确；由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关，干涉条纹的间距与光的波长有关，C错误，D正确.(2)手轮的读数为0.5mm＋20.0×0.01mm＝0.700mm.(3)条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实＝Δxcosθ，θ为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故Δx实＜Δx.环节四创新实验问题探究3：在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题：(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________(填“甲”或“乙”).(2)将下表中的光学元件放在下图所示的光具座上组装成用双缝干涉测量光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长.元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，从左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________.(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离l＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板中心刻线在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示.由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m(保留2位有效数字).答案(1)甲(2)EDBA(3)111.156.1×10－7解析(1)题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，题图乙是衍射图样.(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为EDBA.(3)A位置的示数为111.15mm，B位置的示数为115.45mm，题图(a)中A、B之间的距离为(115.45－111.15)mm＝4.30mm，则相邻条纹的间距为Δx＝eq\f(4.30,7)mm，再根据公式Δx＝eq\f(l,d)λ，代入数据得波长为λ≈6.1×10－7m.004体系构建原理（双缝干涉Δx＝eq\f(l,d)λ）---步骤（测量头）---数据处理（统一单位）---误差分析---创新005记忆清单一、原理、步骤★学习聚焦：共轴、平行、测量头二、数据处理★学习聚焦：不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。三、误差分析★学习聚焦：注意事项(1)调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。(4)不要直接测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层。00601强化训练1、在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。然后，接通电源使光源正常工作。(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，图乙(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙(b)中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙(a)所示，此时图丙(b)中游标尺上的读数x2＝________mm。(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx＝______mm；这种色光的波长λ＝______nm。解析：(1)由游标尺的读数规则可知：x2＝(15.0＋1×0.02)mm＝15.02mm。(2)题图乙(a)中暗纹与题图丙(a)中暗纹间的间隔为6个，故Δx＝eq\f(x2－x1,6)＝2.31mm；由Δx＝eq\f(l,d)λ可知λ＝eq\f(d·Δx,l)＝660nm。答案：(1)15.02(2)2.316602、现有：A毛玻璃屏、B双缝、C白光光源、D单缝、E透红光的滤光片等光学元件。要把它们放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。(1)将白光光源C放在光具座的最左端，依次放置其它光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序为C、________、________、________、A。(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹的中心对齐，将该亮条纹定为第一条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示，记为x1。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第六条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，记为x2。则x2＝________mm。(3)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离L为0.700m，由计算式λ＝__________，求得所测红光波长为________nm。(公式要求按题目所给具体符号填写，计算结果保留整数，1nm＝10－9m)答案：(1)EDB(2)13.870(3)eq\f(x2－x1d,5L)660解析：(1)为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝。所以各光学元件的字母排列顺序应为C、E、D、B、A。(2)测第6条亮条纹时，测量头固定刻度读数为13.5mm，可动刻度读数为0.01×37.0mm＝0.370mm，所以最终读数为13.870mm。(3)双缝干涉条纹的间距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，又Δx＝eq\f(x2－x1,5)，所以λ＝eq\f(x2－x1d,5L)，测第1条亮条纹时，测量头固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为0.01×32.0mm＝0.320mm，所以最终读数为2.320mm。Δx＝eq\f(x2－x1,5)＝eq\f(13.870－2.320,5)mm＝2.310mm。所以计算式λ＝eq\f(Δxd,L)＝eq\f(2.31×10－3×2×10－4,0.700)m＝660nm。3、关于双缝干涉实验，下列说法正确的是（）A.用复色光投射就看不到条纹B.明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果C.把光屏前移或后移，不能看到明暗相间条纹D.蓝光干涉条纹的间距比红光的大【答案】B【解析】用复色光投射同样能看到条纹，A错误；双缝干涉实验中，明暗相间条纹是两列光在屏上叠加的结果，B正确；由条纹间知，把光屏前移或后移，改变了L，从而改变了条纹间距，但还可能看到明暗相间条纹，C错误；由条纹间知，且λ蓝<λ红，则蓝光干涉条纹的间距比红光的小，D错误。故选B。4、（多选）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝，的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙，图丙所示图样。下列描述正确的是（）

A.图乙是光双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C.照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D.照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹【答案】ACD【解析】由图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式可知照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确；照射两条狭缝时，若光从狭缝、到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确。故选ACD。5、用双缝干涉测光的波长的实验装置如图甲所示，已知单缝与双缝的距离L1＝60mm，双缝与光屏的距离L2＝700mm，单缝宽d1＝0.10mm，双缝间距d2＝0.25mm。(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮条纹的中心时，手轮上的读数如图乙所示，则对准第1条时读数x1＝______mm，对准第4条时读数x2＝________mm，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝________mm。(2)本实验中计算波长的公式λ＝______，求得的波长是________nm(结果保留三位有效数字)。解析：(1)对准第1条时读数x1＝(2＋0.01×19.0)mm＝2.190mm，对准第4条时读数x2＝(7.5＋0.01×36.9)mm＝7.869mm，相邻两条亮条纹间的距离Δx＝eq\f(x2－x1,4－1)＝1.893mm。(2)由条纹间距公式Δx＝eq\f(lλ,d)可得，本实验中λ＝eq\f(d2,L2)Δx，波长λ＝eq\f(0.25×10－3,700×10－3)×1.893×10－3m≈6.76×10－7m＝676nm。答案：(1)2.1907.8691.893(2)eq\f(d2,L2)Δx6766、小沈同学进行“用双缝干涉测量波长”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遮光筒上时，自光源起合理的顺序是(填字母)：A、B、________、________、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(3)下列图示中条纹间距表示正确的是________。(4)如图所示的是小沈同学参考课本上“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，图甲、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．单缝与双缝的缝距一定较大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解析：(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：白色光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、测量头。将以上器材安装在光具座遮光筒上时，自光源起合理的顺序是：A、B、D、C、F、E。(2)为了便于测量，要使条纹亮度增加，即使得单位时间内的光子数目增多；当增加光源的功率，导致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；将凸透镜换成一个面积更大的凸透镜，则光的强度的增强，导致亮度增加，故C正确；调节测量头的位置，亮度不变，故D错误。(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。(4)由图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据Δx＝eq\f(l,d)λ可知：单缝与双缝的缝距对条纹间距无影响，A错误；光强度对条纹间距无影响，B错误；光源离双缝的距离对条纹间距无影响，C错误；双缝离光传感器的距离l较小，则条纹间距较小，D正确。答案：(1)DC(2)AC(3)C(4)D7、在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题。(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________。(2)将下表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。元件代号ABCDE元件名称光屏双缝白光光源单缝透红光的滤光片将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为________。(填写元件代号)(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离L＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m。[解析](1)题图甲中的条纹间距和亮度相同，是干涉图样，图乙是衍射图样。(2)光源发出的白光，各种频率都有，加上E后通过的只有红光了，变成单色光，加上D和B，就得到两列频率相同、步调一致的相干光，最后放置光屏，干涉条纹呈现在光屏上，所以顺序为CEDBA。(3)A位置的示数为111.10mm，B位置的示数为115.45mm，题图(a)中A、B之间的距离为(115.45－111.10)mm＝4.35mm，则相邻条纹的间距为Δx＝eq\f(4.35,8)mm，再根据公式Δx＝eq\f(L,d)λ，代入数据得波长为5.4×10－7m。[答案](1)甲(2)CEDBA(3)111.105.4×10－78、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，从单缝S发出的光，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)通过如图所示的装置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”；(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质在界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失。如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是__________(填写“亮条纹”或“暗条纹”)；(3)实验中已知单缝S到平面镜的垂直距离h＝0.15mm，单缝到光屏的距离D＝1.2m，观测到第3个亮条纹到第12个亮条纹的中心间距为22.78mm，则该单色光的波长λ＝________m(结果保留3位有效数字)。解析：(1)根据题图可知，如果S被视为其中的一个缝，S经平面镜成的像S′相当于另一个“缝”。(2)根据题意可知，把光屏移动到和平面镜接触，光线经过平面镜反射后将会有半波损失，因此接触点P处是暗条纹。(3)条纹间距为Δy＝eq\f(22.78×10－3,12－3)m＝2.53×10－3m，根据λ＝eq\f(2h,D)Δy，代入数据解得：λ＝6.33×10－7m。答案：(1)S经平面镜成的像S′(2)暗条纹(3)6.33×10－79、(1)干涉条纹除了可以通过双缝干涉观察到外，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上(图甲)，让单色光从上方射入(示意图如图乙，其中R为凸透镜的半径)，从上往下看凸透镜，也可以观察到由干涉造成图丙所示的环状条纹，这些条纹叫作牛顿环。如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环半径将________(选填“变大”“变小”或“不变”)；如果换一个半径更大的凸透镜，观察到的圆环半径将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。(2)采用波长为690nm的红色激光作为单色入射光，牛顿环的两条相邻亮条纹位置所对应的空气膜的厚度差约为________。A．345nm B．690nmC．几微米 D．几毫米解析：(1)当光程差为波长的整数倍时是亮条纹，当光程差为半个波长的奇数倍时是暗条纹；用波长更长的光照射，则出现亮条纹的这一厚度需远离中心，则圆环的半径变大；换一个表面曲率半径更大的凸透镜，出现亮条纹的这一厚度偏移中心，知圆环的半径变大。(2)由题意知相邻亮条纹对应的空气层的厚度差为半个波长，故为345nm，故A正确，B、C、D错误。答案：(1)变大变大(2)A

第5课光的衍射学习目标学习目标课程标准学习目标观察光的衍射现象，了解现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。1．知道衍射明显程度的决定因素。2．知道明显衍射的条件。3．了解单缝衍射和泊松亮斑。002预习导学（一）课前阅读：衍射明显程度的决定因素、明显衍射的条件、双缝干涉（二）基础梳理一、光的衍射1.光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长的时候，衍射现象才会明显.2.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列相同的光波，在屏上叠加形成的.3．如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．【概念衔接】叠加、干涉、双缝干涉【拓展补充】衍：绕，繁衍【即学即练】1.对衍射现象的定性分析,不正确的是()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论2.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫【微点拨】注意双缝干涉和单缝衍射条纹的区别二、光的衍射的应用1．衍射光栅2.x射线衍射【概念衔接】衍射【拓展补充】透射光栅、反射光栅【即学即练】1.当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是()A．雨后的彩虹B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓C．路面上的油膜阳光下呈现彩色D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑2.（多选）下列说法正确的是（）A．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变窄B．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变宽C．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变暗D．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变亮【微点拨】衍射纹的形成利用了干涉（三）预习作业1．判断题(1)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(2)无线电波不能发生干涉和衍射现象。()2．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮条纹)。则属于蓝光的干涉图样的是()003探究提升环节一光的衍射思考：1．利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样.下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()图1图2A.甲对应单缝，乙对应双缝B.甲对应双缝，乙对应单缝C.都是单缝，甲对应的缝宽较大D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大2．下列图样中有泊松亮斑的是()环节二光的衍射的应用问题探究1：（多选）雾霾天气严重影响人们的身体健康，雾霾天气时能见度只有几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下()A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部分光才能到达地面C.只有频率较大的一部分光才能到达地面D.只有频率较小的一部分光才能到达地面问题探究2：（多选）抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，激光束越过细丝时产生的条纹和它通过遮光板的同样宽度的窄缝规律相同．观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化，下列叙述中正确的是()A．这里应用的是光的衍射现象B．这里应用的是光的干涉现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细004体系构建单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于波的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。005记忆清单一、光的衍射★学习聚焦：对光的衍射的理解(1)波长越长，衍射现象越明显。在任何情况下都可以发生衍射现象，只是明显与不明显的差别。(2)衍射现象说明“光沿直线传播”只是一种特殊情况，只有在光的波长比障碍物小得多时，光才可以看做是沿直线传播的。二、光的衍射的应用★学习聚焦：了解衍射光栅。00601强化训练1、在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则()A．中间条纹间距较两侧更宽B．不同色光形成的条纹完全重合C．双缝间距离越大条纹间距离也越大D．遮住一条缝后屏上仍有明暗相间的条纹2、在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝)，可以看到()A．黑白相间的直条纹 B．黑白相间的弧形条纹C．彩色的直条纹 D．彩色弧形条纹3．让太阳光垂直照射一块遮光板，板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时，在孔后的屏上将先后出现()A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑，明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑，小圆形光斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失4、（多选）由a、b两种单色光构成的复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示，关于a、b两种单色光，下列说法正确的是()A.从同种介质中斜射入空气发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角B.在同种介质中传播，a光传播速度大于b光传播速度C.相同条件的双缝干涉实验中，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小D.通过同一狭缝，a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显5.（多选）下列有关光现象的说法中正确的是()A．无影灯是利用光的衍射原理B．刮胡刀刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象C．水的视深比实际深度浅是光的全反射现象D．光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大6．（多选）做单缝衍射实验和双缝干涉实验时，用激光比普通光源效果更好，图象更清晰。如图甲所示，如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况。下列说法正确的是()A．做单缝实验时，光强分布图如乙所示B．做单缝实验时，光强分布图如丙所示C．做双缝实验时，光强分布图如乙所示D．做双缝实验时，光强分布图如丙所示7.（多选）关于衍射，下列说法正确的是()A．衍射现象中条纹的出现是光叠加后产生的结果B．双缝干涉中也存在衍射现象C．一切波都很容易发生明显的衍射现象D．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观事实8．使太阳光垂直照射到一块遮光板，板上有可以自由收缩的正方形孔，孔的后面放置一个光屏，在正方形孔逐渐变小直至闭合的过程中，光屏上依次可以看到几种不同的现象，试把下列现象依次排列：________。A．圆形光斑B．明暗相间的彩色条纹C．变暗消失D．正方形光斑E．正方形光斑由大变小9.中国女科学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖，屠呦呦也成为首位获得该奖的中国人在研究青蒿素的化学结构时，研究人员用比可见光波长更短的X射线照射最终确定了其化学结构。在做单缝衍射实验时，下列说法不正确的是（）A．将入射光由可见光换成X射线，衍射条纹间距变窄B．换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽C．衍射条纹中央条纹最宽D．用白光照射单缝时，屏上不会出现彩色条纹10.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样（黑线为暗纹），那么障碍物应是（）A．很小的不透明的圆盘B．很大的中间有大圆孔的不透明的圆盘C．很大的不透明圆盘D．很大的中间有小圆孔的不透明的圆盘11.关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（）A．图甲检查工件的平整度利用光的衍射现象B．图乙医用内窥镜利用光的干涉现象C．图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野D．图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的12.分析以下现象产生的原因：（1）通过盛水的玻璃杯，在适当的角度，可看到彩色光；（2）隔着帐幔看远处的灯，见到灯周围辐射彩色的光芒；（3）光线照在花布上，可以看见花布上的图样。13.2021年央视春晚首次采用5G信号“云”传播方式，使“云”观众、“云”演员和春晚互动起来。5G是“第五代移动通信技术”的简称。5G信号一般采用频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是，则在真空中5G信号的波长一定______（填“大于”“小于”或“等于”）4G，空间传播的5G信号和4G信号______（填“能”或“不能”）产生干涉现象，5G信号在传输过程中更______（填“容易”或“难”）绕过障碍物。

第5课光的衍射学习目标学习目标课程标准学习目标观察光的衍射现象，了解现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。1．知道衍射明显程度的决定因素。2．知道明显衍射的条件。3．了解单缝衍射和泊松亮斑。002预习导学（一）课前阅读：衍射明显程度的决定因素、明显衍射的条件、双缝干涉（二）基础梳理一、光的衍射1.光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长的时候，衍射现象才会明显.2.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列相同的光波，在屏上叠加形成的.3．如图所示，当用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘时，在圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑．这是光的________(填“干涉”“衍射”或“直线传播”)现象，这一实验支持了光的________(填“波动说”“微粒说”或“光子说”)．答案：1.光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显.2.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的.3．答案衍射波动说解析圆盘后屏上的阴影中心出现了一个亮斑，一定不是光的直线传播现象造成的，是光在传播过程中绕过障碍物形成的现象，属于光的衍射，衍射是波的特性，所以这一实验支持了光的波动说．【概念衔接】叠加、干涉、双缝干涉【拓展补充】衍：绕，繁衍【即学即练】1.对衍射现象的定性分析,不正确的是()A.光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物继续传播的现象B.衍射条纹图样是光波相互叠加的结果C.光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据D.光的衍射现象完全否定了光沿直线传播的结论答案：D解析：光的衍射是光绕过障碍物继续传播的现象,衍射条纹是光波叠加的结果,干涉、衍射是波所特有的现象,所以选项A、B、C正确。光的衍射现象没有否定光沿直线传播的结论,所以选项D错误。2.如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹).在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫答案B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹.相邻亮条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3分别对应于红光和蓝光.而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应于紫光和黄光.综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确.【微点拨】注意双缝干涉和单缝衍射条纹的区别二、光的衍射的应用1．衍射光栅2.x射线衍射【概念衔接】衍射【拓展补充】透射光栅、反射光栅【即学即练】1.当游客站在峨眉山山顶背向太阳而立，而前下方又弥漫云雾时，有时会在前下方的天幕上看到一个外红内紫的彩色光环，这就是神奇的“佛光现象”。佛光是一种奇特的自然现象，当阳光照射较厚的云层时，日光射透云层后，会受到云层深处水滴或冰晶的反射，这种反射在穿过云雾表面时，在微小的水滴边缘产生衍射现象。那么，下述现象中与“佛光”现象成因相同的是()A．雨后的彩虹B．孔雀羽毛在阳光下色彩斑斓C．路面上的油膜阳光下呈现彩色D．阳光照射下，树影中呈现一个个小圆形光斑解析：选B“佛光”现象属于衍射现象，孔雀羽毛色彩斑斓也属于衍射现象，B项正确。A项属于光的折射，C项属于光的干涉，D项属于小孔成像，故A、C、D均不正确。2.（多选）下列说法正确的是（）A．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变窄B．增加光栅的狭缝的个数，亮条纹变宽C．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变暗D．增加光栅的狭缝的个数，条纹亮度变亮答案：AD【微点拨】衍射纹的形成利用了干涉（三）预习作业1．判断题(1)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。()(2)无线电波不能发生干涉和衍射现象。()答案：(1)阳光下茂密的树荫中地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的。(×)(2)无线电波不能发生干涉和衍射现象。(×)2．如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器和同一单缝衍射仪器形成的图样(灰黑色部分表示亮条纹)。则属于蓝光的干涉图样的是()[答案]C[解析]双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有亮条纹宽度相同且等间距，根据双缝干涉条纹间距Δx＝eq\f(l,d)λ可知，波长λ越大，Δx越大，故A项是红光的，C项是蓝光的。单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越宽，故从左向右依次是红光(双缝干涉)、蓝光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和红光(单缝衍射)。由以上分析可知，应选C。003探究提升环节一光的衍射思考：1．利用图1所示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样.下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()图1图2A.甲对应单缝，乙对应双缝B.甲对应双缝，乙对应单缝C.都是单缝，甲对应的缝宽较大D.都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案A解析由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误.2．下列图样中有泊松亮斑的是()答案：A解析：光照射在宽度小于或等于光源波长的小圆盘或小圆珠上时,会在后边的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹,在适当的距离上,影的中心会出现一个亮斑,所以A是泊松亮斑,其他的三个都不是,故A正确,B、C、D错误。环节二光的衍射的应用问题探究1：（多选）雾霾天气严重影响人们的身体健康，雾霾天气时能见度只有几米，天气变黄变暗，这是由于这种情况下()A.只有波长较短的一部分光才能到达地面B.只有波长较长的一部