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2024年高考物理第一轮复习课件：第十三章 实验十五 用双缝干涉实验测量光的波长
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这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第十三章 实验十五 用双缝干涉实验测量光的波长，共21页。PPT课件主要包含了教材原型实验，实验原理与操作，数据处理与分析，实验创新设计，实验器材创新等内容，欢迎下载使用。
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5～10 cm。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a1，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an，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。
2．注意事项(1)安装时，要保证光源、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；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。
【例1】 (2021·浙江卷)如图所示是“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
【例2】 (2019·全国Ⅱ卷)某同学利用图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0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1．20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7．56 mm，则所测单色光的波长为______nm(结果保留三位有效数字)。
【例3】 小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”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)小沈同学又参考课本上的“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，得到的结果如图所示，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．单缝与双缝之间的距离一定较大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，即使单位时间内的光子数目增多，当增加光源的功率时，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；换一个面积更大的凸透镜，则光的强度增强，条纹亮度增加，故C正确；调节测量头的位置，条纹亮度不变，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)由题图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据Δx＝λ可知，单缝与双缝之间的距离对条纹间距无影响，选项A错误；光强度对条纹间距无影响，选项B错误；光源离双缝的距离对条纹间距无影响，选项C错误；双缝离光传感器的距离l较小，则条纹间距较小，选项D正确。[创新评价] 本实验是通过光传感器得到的干涉图线，图线的峰值即为亮条纹的中心位置。
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5～10 cm。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a1，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an，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。
2．注意事项(1)安装时，要保证光源、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；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行。
【例1】 (2021·浙江卷)如图所示是“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
【例2】 (2019·全国Ⅱ卷)某同学利用图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0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1．20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7．56 mm，则所测单色光的波长为______nm(结果保留三位有效数字)。
【例3】 小沈同学进行“用双缝干涉测量光的波长”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)小沈同学又参考课本上的“用光传感器做双缝干涉的实验”进行实验，得到的结果如图所示，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．单缝与双缝之间的距离一定较大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，即使单位时间内的光子数目增多，当增加光源的功率时，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；换一个面积更大的凸透镜，则光的强度增强，条纹亮度增加，故C正确；调节测量头的位置，条纹亮度不变，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)由题图可知，第一次得到的条纹间距较小，根据Δx＝λ可知，单缝与双缝之间的距离对条纹间距无影响，选项A错误；光强度对条纹间距无影响，选项B错误；光源离双缝的距离对条纹间距无影响，选项C错误；双缝离光传感器的距离l较小，则条纹间距较小，选项D正确。[创新评价] 本实验是通过光传感器得到的干涉图线，图线的峰值即为亮条纹的中心位置。
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