2019版高考物理一轮复习实验增分专题16用双缝干涉测量光的波长学案

1、实验十六用双缝干涉测量光的波长考纲要求考情分析命题趋势用双缝干涉测量光的波长2016江苏卷，12B(2)高考主要侧重考查以下三个方面：1.实验操作的规范性考查；2.实验数据的记录和分析；3.实验误差分析知识梳理夯实基础一、实验目的1理解双缝干涉的原理，能安装和调试仪器2观察入射光分别为白光和单色光时双缝干涉的图样3掌握利用公式x测波长的方法二、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)条纹间的距离x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离l、单色光的波长之间满足d三、实验器材双缝干涉仪，即：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导

2、线、刻度尺附：测量头的构造及使用如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板的中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的刻度两次读数之差就表示这两个亮条纹间的距离实际测量时，要测出n条亮条纹(暗条纹)的间距，设为a，那么x四、实验步骤1安装仪器(1)将光源、滤光片、单缝、双缝、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，使白炽灯正常发光调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和

3、单缝的缝平行2观察与记录(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹(3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条纹间的距离x.(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长3数据处理用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式x计算波长重复测量、计算，求出波长的平均值五、误差分析测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距x测量不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，但都属于偶然误差

4、，可采用多次测量取平均值的方法来减小误差六、注意事项1调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的一束光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条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条纹间的距离4不要直接测x，要测多个亮条纹的间距再计算得x，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，红色在最外层核心考点分层突破考点1实验原理和操作例1现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C，单缝D和透红光的滤光片E

5、等光学元件，要把它们放在如图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，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_E_、_D_、_B_、A(2)本实验的步骤有取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；用刻度尺测量双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离在操作步骤时还应注意_放置单缝、双缝时，必须使缝平行_和_单缝、双缝间的距离要适当_解析(1)滤光片E可以从白光中选出单色红光，单缝D是获取线光源

6、，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上所以排列顺序为：C、E、D、B、A。(2)在操作步骤时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间的距离要适当；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上实验记忆口诀亮光源、滤光片，单缝双缝成一线；遮光筒、测量头，中间有屏把像留；单缝双缝平行放，共轴调整不能忘；分划线，亮条纹，对齐平行测得准；n条亮纹读尺数，相除可得邻间距；缝距筒长记分明，波长公式要记清考点2数据处理和误差分析例2在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示(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

7、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_D_(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为_0.700_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，如图丙所示则在这种情况下来测量干涉条纹的间距x时，测量值_大于_实际值(选填“大于”“小于”或“等于”)解析(1)光源的形状、大小及放置方式对实验没有影响，A错误；干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的疏密x与单缝宽度无关，C错误，D正确(2)手轮的读数为0.5 mm20.00.01 mm0.7

8、00 mm(3)条纹与分划板不平行时，实际值x实x测cos ，为条纹与分划板间的夹角，故x实_x2(选填“”“”或“”)若实验中红光的波长为630 nm，双缝到屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为_0.300_mm解析双缝干涉条纹宽度x，因为红光波长长，故x1x2；其中x1 mm2.1 mm，l1103 mm，6.30104 mm，代入解得d0.300 mm2在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如下图)：(1)下列说法哪一个是错误的_A_(填选项前的字母)A调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B测量某条

9、干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x.(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_1.970_mm解析(1)在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故选项A错误；因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故选项B正确；微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差，故选项C正确(2)手轮上固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为47.00.01 mm，故测量结果为1.5 mm47.00.01 mm1.970 mm3用双缝干涉测光的波长，实验中采

10、用双缝干涉仪，它包括以下元件A白炽灯B单缝片C光屏 D双缝E遮光筒 F滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上)(1)正确调节装置后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮条纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮条纹间的距离为b，则一定有a_大于_b(选填“大于”“小于”或“等于”)(2)在双缝干涉实验中，滤光片的作用是_获得单色光_，单缝的作用是_形成线光源_，双缝的作用是_形成相干光源_解析由于红光的波长大于绿光的波长，根据x可知，红色光的干涉条纹间距大于绿色光的干涉条纹间距，因此ab(2)各元件的作用为：滤光片的作用是获得单色光，单缝的作用是形成线光源，

11、双缝的作用是形成相干光源4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_A_(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_变宽_；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_变窄_.(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x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5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_越大_.(选填“越大”或“越小”)(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距_越大_.(选填“越大”或“越小”)(3)在狭缝间的距离和狭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_小_.(选填“大”或“小”)(4)在该实验中，若所用激光的波长为5.30107 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为1.85