2022年高中物理 第十三章 光 13.4 实验：双缝干涉测光的波长导学案 新人教版选修3-4

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1、2022年高中物理 第十三章 光 13.4 实验：双缝干涉测光的波长导学案 新人教版选修3-4新知预习 实验装置采用双缝干涉仪,它由各部分光学元件在光具座上组成,如图13-3-1所示.图13-3-11.根据公式_可计算波长,双缝间的距离d是已知的,双缝到屏的距离l可以用米尺测出,相邻两条亮(暗)纹间的距离x用测量头测出.2.实验中,滤光片作用:_;单缝作用_;双缝作用是获得_光源;单缝和双缝放置时应_.其中心大致位于遮光筒的_上.典题热题知识点一 利用双缝干涉测量波长的实验例1如图13-3-4所示是实验装置示意图，甲图是用绿光进行实验的，光屏上观察到的条纹情况，a为中央明纹；乙图为换另一种颜色

2、的单色光进行实验时观察到的条纹情况，b为此时中央明条纹，则下列说法正确的是( )A.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长B.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短D.乙图可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短解析：在同一实验装置下，l、d相同，由x=可知，相邻两条亮条纹（或暗条纹）之间的距离x与成正比.由题意知乙中b大于甲中a，所以乙图所用光的波长要长，而对于可见光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，波长依次变短，由此可知可能是红光而不是紫光.A选项正确.答案：A方法归纳 明确条纹间距公式x=中各物理量的意义，通过实验观察

3、和理论总结理解条纹间距与波长成正比关系，是解决本题的关键.例2如图13-3-5所示是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图.（1）图中是光源，是光屏，它们之间的依次是、和.（2）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离（ ）A.增大和之间的距离B.增大和之间的距离C.将红色滤光片改为绿色滤光片D.增大双缝之间的距离解析：在光的干涉测波长的实验中，光具座上从左向右依次是光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头.由x=可知，相邻两条纹间距离与双缝间的距离成反比，应减小双缝之间的距离，D选项错，增大双缝到屏之间的距离，B选项正确，增大光的波长，C选项错误.答案：（1）滤光片 单缝 双缝

4、（2）B方法归纳 掌握光的干涉测波长的实验原理，熟悉实验步骤，正确运用公式计算光的波长.知识点二 条纹间距、双缝间距、缝屏间距、波长的关系例3在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（ ）A.第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍B.第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍C.第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍D.第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍解析：根据出现明暗条纹的条件：当|S2P-S1P|=n时，在屏上P点出现亮条纹.n=0时，在屏中央出现第零级亮纹，n=1时，在屏上出现第一级亮纹. 以此类推，|S2P-S

5、1P|=(2n-1)在屏上出现暗条纹.n=1时，在屏上出现第一级暗纹，n=2时，在屏上出现第二级暗纹. 以此类推，根据以上所述，答案应选D.答案：D误区警示 本题只需掌握出现明、暗条纹的条件及出现第几级明（暗）纹时，n就是几.易错点是切不可把|S2P-S1P|=(2n-1)记作|S2P-S1P|=(2n+1).例4用单色光照射双缝，双缝间距等于0.06 cm，缝到屏的距离为1.5 m，若测得屏上7条亮条纹之间共相距9.0 mm，则此单色光的波长是多少？解析：先通过已知条件得出两个相邻条纹间距x，然后利用公式=x进行计算.答案：两个相邻条纹间距x=9.0 mm/（7-1）=9.0 mm/6=1.

6、510-3 m 用x=1.510-3 m及双缝间距d=0.06 cm=610-4 m，缝到屏的距离l=1.5 m 代入=x可得：=610-7 m.误区警示 容易犯的错误是：两个相邻条纹间距x=9.0 mm/7，错误的原因是没搞清楚条纹数和间距数的关系.自主广场1.在利用双缝干涉测光波波长时，首先调节_、_和_中心均位于遮光筒的中心轴线上，并使单缝和双缝竖直并且相互平行，当屏幕上出现了干涉图样后，用测量头上的游标卡尺测出n条明纹的距离a,则两条明条纹间的距离x=_，双缝到毛玻璃屏的距离l用_测量，用公式_可以计算出单色光的波长.思路解析：理解双缝干涉的实验原理，正确操作实验装置，会分析实验数据，

7、如两明条纹间距x=,波长用公式x=推导可得.答案：滤光片 单缝 双缝 米尺 x=2.用红光做光的干涉实验时，已知双缝间的距离为0.210-3 m,测得双缝到屏的距离为0.700 m.分划板中心刻线对第一级亮条纹中央时手轮读数为0.20010-3 m.第四条亮条纹所在的位置为7.47010-3 m.则红光的波长为_.若改用蓝光做实验，其他条件不变，则干涉条纹宽度将变_（填“宽”或“窄”）.思路解析：条纹间距x=m=2.42310-3 m.由x=得：=x=m.答案：6.910-7 m窄3.用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括以下元件：A.白炽灯,B.单缝片，C.光屏，D.双缝，E.滤

8、光片.（其中双缝和光屏连在遮光筒上）（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A_（A已写好）.（2）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，测量出10条红亮纹间的距离为a;改用绿色滤光片，其他条件不变，测量出10条绿亮纹间的距离为b,则一定有_大于_.思路解析：由于红光波长大于绿光，根据x=可知，x红x绿，则一定有红光距离a大于绿光距离b.答案：（1）EBDC（2）a b4.在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹（ )A.h=1 cm d=0.1 mm l=1 mB.h=1 mm d=0.1

9、 mm l=10 cmC.h=1 mm d=10 cm l=1 mD.h=1 mm d=0.1 mm l=1 m思路解析：根据x=可以得知，当d较小、l较大时，干涉条纹间距离明显，由此可以排除C、B.由于干涉光束是同频率的，故h要小，才能得到同频率光，排除A，故选D.答案：D5.在双缝干涉的实验中，入射光的频率为51014 Hz，从双缝射出的两束光到达屏上某点的路程差为15 000，该点将出现什么样的条纹？思路解析：因为Hz=0.610-6 m=610-7 m=6 000 又因为15 000 所以x=5由干涉现象规律可知：该点将出现第三级暗条纹.我综合我发展6.某同学在用双缝干涉仪做双缝干涉实

10、验时，测得双缝间距d=3.010-3 m，双缝到光屏间的距离为1 m，前两次测量手轮上的示数分别为0.610-3 m和6.610-3 m，两次测量中分划板中心刻线分别对齐第一条亮纹和第五条亮纹中心.求该单色光的波长.思路解析：由题意知x=1.510-3 m，(x不是等于，因为分划板中心刻线位于亮条纹中心，如题图所示，分划板两次中心刻线间四个亮条纹)=2.410-3 m.答案：2.410-3 m7.现有毛玻璃屏A、双缝B、白光C、单缝D和透红光的滤片E等元件，要把它们放在图13-3-9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）本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，

11、使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理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;用米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_.（2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图13-3-10甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图13-3-10乙中手轮上的示数为_mm，求得相邻亮纹的间距x=_mm.（3）已知双缝间距d为2.010-4 m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式=_，求得所测红光波长为_m.思路解析：应注意调节单缝与双缝间距，并使单缝与双缝平行以便能形成相干光源，发生干涉现象.（1）应注意调节单缝与双缝间距，并使单缝与双缝平行以便能形成相干光源，发生干涉现象.（2）螺旋测微器的读法是将固定刻度上的毫米数加上可变刻度上的读数，题图乙上的读数为13.5 mm+37.00.01 mm=13.870 mm，图甲上的读数为(2.0+32.00.01) mm=2.320 mm，x=mm=2.310 mm.（3）x=，所以=x=2.310 mm=6.610-7 m.答案：（1）使单缝和双缝间距为510 cm 使单缝与双缝相互平行（2）13.870 2.310 (3)x 6.610-7