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高中物理沪科技版（2020）选修第一册第四节 光的衍射和偏振优秀ppt课件
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这是一份高中物理沪科技版（2020）选修第一册第四节 光的衍射和偏振优秀ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了学习目标，实验器材，实验思路，刻度尺，测量头，分划板，实验步骤，注意事项，缝间的距离要适当，ADCBE等内容，欢迎下载使用。
1.掌握双缝干涉测量光的波长的原理.2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作、测量 光的波长.
如图所示为双缝干涉仪，包括光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外，还有学生电源、导线、刻度尺等.
光源发出的光经滤光片(装在单缝前)、单缝、双缝后在双缝右边的空间发生干涉.可以在毛玻璃屏上观察到干涉条纹，并由λ＝ 计算出波长.
三、物理量的测量(双缝间的距离d已知)
1.l的测量：双缝到屏的距离l可以用 测出.2.Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离Δx用 测出.(1)测量头的构成： 、目镜、手轮等.
(2)使用：①使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐(图)，记下此时手轮上的读数a1.②转动测量头.使分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数a2.
③相邻两条亮条纹间的距离Δx＝ .
1.将光源、透镜、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轴线到达光屏.
4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹.5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.6.测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx.7.分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长.
1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去.3.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、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm.4.调节的基本依据：照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行.5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近.
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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、____、____、____、A.
解析 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，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以表示各光学元件的字母从左到右排列顺序为：C、E、D、B、A.
(2)本实验的步骤有：①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；②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；③用刻度尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意_______________________________和_________________________.
放置单缝、双缝时，必须使缝平行
解析 在操作步骤②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、双缝和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的轴线上.
例2 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图)，下列说法正确的是
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.测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻 两条亮条纹间距Δx＝D.某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方 法是改用蓝光作为入射光
解析 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；
测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；n条亮条纹之间有n－1个间距，相邻两条亮条纹的间距Δx＝ ，故C错误；某同学用黄光作为入射光，根据Δx＝ λ可知，为了增大干涉条纹的间距，应采用波长大于黄光的红光或橙光，不可以改用波长比黄光短的蓝光作为入射光，故D错误.
例3 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，备有下列仪器：A.白炽灯 B.双缝C.单缝 D.滤光片E.光屏(1)把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是________.(填写字母代号)
(2)已知双缝到光屏之间的距离l＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示.则入射光的波长λ＝__________m(结果保留两位有效数字).
解析 游标卡尺读数精确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为1×0.1 mm＝0.1 mm，读数为x1＝11 mm＋0.1 mm＝11.1 mm，同理B位置读数为x2＝15.6 mm，
(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有_____.A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光B.增大双缝到屏的距离C.增大双缝到单缝的距离D.增大双缝间距
解析 由Δx＝ λ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光、增大双缝到屏的距离或减小双缝间距，故A、B正确.
针对训练 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，调节测量头的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，如图所示，此时手轮的读数是______mm.转动测量头，使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置，再读出一组数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx＝0.960 mm.已知双缝间距d＝1.5 mm，双缝到屏的距离l＝100 cm，则对应的光波的波长为λ＝__________cm.
解析 根据手轮的读数规则，读数为1 mm＋18.0×0.01 mm＝1.180 mm；
SUITANGYANLIAN ZHUDIANLUOSHI
1.利用如图8所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法正确的有
A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变窄C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
解析 滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；
将滤光片由紫色换成红色，波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ λ知，条纹间距Δx增大，故B错误；将单缝向双缝移动一小段距离后，由Δx＝ λ可知，Δx与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致Δx测量值偏小，则波长测量值偏小，故D错误.
2.(2019·全国卷Ⅱ)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
解析 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＝ 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)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＝_______；
1.掌握双缝干涉测量光的波长的原理.2.学会安装实验器材，并能进行正确的实验操作、测量 光的波长.
如图所示为双缝干涉仪，包括光具座、光源、滤光片、透镜、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头.另外，还有学生电源、导线、刻度尺等.
光源发出的光经滤光片(装在单缝前)、单缝、双缝后在双缝右边的空间发生干涉.可以在毛玻璃屏上观察到干涉条纹，并由λ＝ 计算出波长.
三、物理量的测量(双缝间的距离d已知)
1.l的测量：双缝到屏的距离l可以用 测出.2.Δx的测量：相邻两条亮条纹间的距离Δx用 测出.(1)测量头的构成： 、目镜、手轮等.
(2)使用：①使分划板的中心刻线与某一条亮条纹的中心对齐(图)，记下此时手轮上的读数a1.②转动测量头.使分划板中心刻线与第n条亮条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数a2.
③相邻两条亮条纹间的距离Δx＝ .
1.将光源、透镜、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轴线到达光屏.
4.安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹.5.在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.6.测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx.7.分别改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出相应的波长.
1.双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件.2.滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸轻轻擦去.3.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、双缝平行且竖直，间距大约5～10 cm.4.调节的基本依据：照在像屏上的光很弱主要是由于灯丝与单缝、双缝、遮光筒不共轴线所致；干涉条纹不清晰的主要原因一般是单缝与双缝不平行.5.测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.6.光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行靠近.
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，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、____、____、____、A.
解析 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，双缝B是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏A上，所以表示各光学元件的字母从左到右排列顺序为：C、E、D、B、A.
(2)本实验的步骤有：①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；②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；③用刻度尺测量双缝到屏的距离；④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮条纹间的距离.在操作步骤②时还应注意_______________________________和_________________________.
放置单缝、双缝时，必须使缝平行
解析 在操作步骤②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、双缝和毛玻璃屏的中心位于遮光筒的轴线上.
例2 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中(实验装置如图)，下列说法正确的是
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.测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐C.为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻 两条亮条纹间距Δx＝D.某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方 法是改用蓝光作为入射光
解析 调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；
测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；n条亮条纹之间有n－1个间距，相邻两条亮条纹的间距Δx＝ ，故C错误；某同学用黄光作为入射光，根据Δx＝ λ可知，为了增大干涉条纹的间距，应采用波长大于黄光的红光或橙光，不可以改用波长比黄光短的蓝光作为入射光，故D错误.
例3 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，备有下列仪器：A.白炽灯 B.双缝C.单缝 D.滤光片E.光屏(1)把以上仪器装在光具座上时，正确的排列顺序应该是________.(填写字母代号)
(2)已知双缝到光屏之间的距离l＝500 mm，双缝之间的距离d＝0.50 mm，单缝到双缝之间的距离s＝100 mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示.则入射光的波长λ＝__________m(结果保留两位有效数字).
解析 游标卡尺读数精确度为0.1 mm，A位置主尺读数为11 mm，游标尺读数为1×0.1 mm＝0.1 mm，读数为x1＝11 mm＋0.1 mm＝11.1 mm，同理B位置读数为x2＝15.6 mm，
(3)实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法有_____.A.改用波长较长的光(如红光)作为入射光B.增大双缝到屏的距离C.增大双缝到单缝的距离D.增大双缝间距
解析 由Δx＝ λ可知，要增大条纹间距，可用波长更长的入射光、增大双缝到屏的距离或减小双缝间距，故A、B正确.
针对训练 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，调节测量头的位置，使分划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，如图所示，此时手轮的读数是______mm.转动测量头，使分划板中心刻线向一侧移动到另一条亮条纹中心位置，再读出一组数.若实验测得4条亮条纹中心间的距离Δx＝0.960 mm.已知双缝间距d＝1.5 mm，双缝到屏的距离l＝100 cm，则对应的光波的波长为λ＝__________cm.
解析 根据手轮的读数规则，读数为1 mm＋18.0×0.01 mm＝1.180 mm；
SUITANGYANLIAN ZHUDIANLUOSHI
1.利用如图8所示的实验装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法正确的有
A.实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝B.将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变窄C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大
解析 滤光片的作用是使入射光变成单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是形成相干光源，其排列顺序合理，故A正确；
将滤光片由紫色换成红色，波长λ变长，根据双缝干涉条纹的间距公式Δx＝ λ知，条纹间距Δx增大，故B错误；将单缝向双缝移动一小段距离后，由Δx＝ λ可知，Δx与此距离无关，故干涉条纹间距不变，故C错误；测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致Δx测量值偏小，则波长测量值偏小，故D错误.
2.(2019·全国卷Ⅱ)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
解析 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＝ 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)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＝_______；
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