【配套K12】[学习]浙江省2018-2019版高中物理 第十三章 光 第3课时 光的干涉 实验

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精品K12教育教学资料 第3课时 光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长

[研究选考·把握考情]

知识点一 杨氏干涉实验

[基 础 梳 理]

1.1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。

2.双缝干涉的装置示意图

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精品K12教育教学资料图1

实验装置如图1所示，有光源、单缝、双缝和光屏。

(1)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。也可用激光直接照射双缝。

(2)双缝的作用：一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。

3.让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的。这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹。这种现象证明光是一种波。

[要点精讲]

1.产生干涉的条件：两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同。本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的。

2.干涉图样

(1)若用单色光作光源，则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。

(2)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中间条纹是亮的。

3.实验结论：证明光是一种波。

【例1】在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )

A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失

B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在

C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上无任何光亮

解析分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮。

答案 C

知识点二出现明暗条纹的条件

[基础梳理]

当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇

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精品K12教育教学资料 数倍时，两列光在这点相互削弱，这里出现暗条纹。

[要 点 精 讲]

1.屏上某处出现亮、暗条纹的条件

实验装置如图2所示，双缝S 1、S 2之间的距离为d ，双缝到屏的距离为l ，屏上的一点P 到双缝的距离分别为r 1和r 2，路程差Δr ＝r 2－r 1。

图2

(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr ＝k λ(其中k ＝0，1，2，3，…)，则出现亮条纹。

(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr ＝(2k ＋1)λ2

(其中k ＝0，1，2，3，…)，则出现暗条纹。

2.相邻亮条纹(暗条纹)间的距离Δx 与波长λ的关系：

Δx ＝l d

λ，其中l 为双缝到屏的距离，d 为双缝之间的距离。

【例2】 如图3所示为双缝干涉实验装置。当使用波长为6×10－7 m 的橙色光做实验时，光屏上的P 点及其上方的P 1点形成两条相邻的明纹。若使用波长为4×10－7 m 的紫光重复上述实验，在P 点和P 1点形成的明、暗纹情况是(

)

图3

A.P 和P 1都是明纹

B.P 是明纹，P 1是暗纹

C.P 是暗纹，P 1是明纹

D.P 和P 1都是暗纹

解析 根据形成明、暗条纹的条件可知：无论换用哪种波长的色光、波程差，Δr ＝PS 1－PS 2＝0，故P 点总是明纹。橙色光在P 1点形成第一级明纹，有Δr ＝P 1S 2－P 1S 1＝n λ＝1×6×10－7 m ＝6×10－7

m ，这对紫光来说：P 1S 2－P 1S 1＝1.5λ紫，故P 1为暗纹。

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精品K12教育教学资料 答案 B

知识点三 实验：用双缝干涉测量光的波长

[要 点 精 讲

]

操作指要

1.双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。

2.滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，只能用擦镜纸轻轻擦拭，不要用其他物品擦拭或口吹气除尘。

3.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、双缝平行且竖直。

4.光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近。

测量头原理

1.测量头由分划板、目镜、手轮构成，转动手轮，分划板会左右移动，测量时，应使分划板中心与条纹中心对齐，记下此时手轮上的读数，然后转动测量头，使分划板中心与另一条纹中心对齐，再次记下手轮上读数。两次读数之差表示这两个条纹间距离。(如图4甲、乙所示

)

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精品K12教育教学资料 图4

2.为减小误差，利用“累积法”测n 条亮纹间距，再求Δx ＝

a n －1求得相邻条纹间距离。

3.注意测量头读数时的有效数字。

【例3】 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图5所示。双缝间的距离d ＝3 mm 。

图5

(1)若测量红光的波长，应选用__________色的滤光片。实验时需要测定的物理量有__________和__________。

(2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m ，通 …… 此处隐藏：5498字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……