高考物理实验复习实验19--双缝干涉测光的波长

实验十九双缝干涉测光的波长第一关:基础关展望高考基础知识（一）实验目的：通过本实验,我们可以了解光波产生稳定的干涉现象的条件,观察白光及单色光的双缝干涉图样,并测定单色光的波长.（二）实验装置及器材：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,如图所示.（三）实验原理：根据公式λ=dxl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Δx用测量头(如图所示)测出（四）实验步骤：1.测量时,应使分划板中心刻线对齐条纹的中心(如图所示),记下此时手轮上的读数.2.转动测量头,使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心,记下此时手轮上的读数.3.两次读数之差就表示这两条条纹间的距离.4.测出n条亮(暗)纹间的距离a,则相邻两条亮(暗)纹间的距离Δx=a/(n-1)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间的距离有什么变化,并求出相应的波长.5.由公式Δx=ldλ,得λ=adn1l6.重复上述实验步骤,求出λ的平均值第二关：技法关解读高考解题技法一、实验注意事项技法讲解为了减小实验测量的偶然误差，测条纹间距Δx时，用测量头测出n条亮（暗）纹间的距离a，求出相邻的两条明（暗）纹间的距离Δx=an1.测量方法如下：如图所示，转动测量头上的手轮把分划板上的中心刻线对准视场左边的某一条亮（暗）纹中心，记下此时手轮上的读数x0（有些干涉仪上是游标卡尺的读数），然后再转动手轮，把分划板向右移动，使中心刻线对齐第n条亮纹中心，记下此时手轮上的读数xb，则有：a=xb-x0,Δx=b0xxn1典例剖析例1用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离d=0.20mm，双缝到毛玻璃屏间的距离为L=75.0cm，如图(a）所示，实验时先转动如图（b）所示的测量头上的手轮，使与卡尺游标相连的分划线对准如图（c）所示的第1条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图（e）所示，则游标尺上的读数x1=__________mm,然后再转动，直到对准第5条明条纹，如图（d）所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图（f）所示，则游标卡尺上的读数x2=_____________mm，由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是__________mm.解析：由游标卡尺读数规则读出x1=0.2mm,x2=9.6mmΔx=21xx9.4n14mmλ=xd9.40.24750Lmm=6.3×10-4mm答案：0.29.66.3×10-4二、实验装置如何调节技法讲解“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置的调节是做好实验的前提条件，所以要仔细调节.具体做法是：（1）实验时应调整光源、单缝、双缝和光屏、目镜或测量头共轴，单缝和双缝安装时应呈竖直方向且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行，若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小、不清晰，不便观察和测量.（2）分划板上的刻线应与干涉条纹的亮（暗）线平行，否则会增大测量结果的误差.（3）双缝、测量头及接长管安装到遮光筒上时要装到底，使各部件的定位面紧密吻合.否则影响测量结果.典例剖析例2在“用双缝干涉测光的波长”的实验中（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.干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中，你认为正确的是_________________；（2）如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，如图所示，则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值实验值______.（填“大于”“小于”或“等于”）解析：（1）为了获得清晰的干涉条纹，a正确.由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，b错误.干涉条纹的疏密程度与光的波长λ，双缝到屏的距离L，双缝间距d有关，c错d正确.（2）若中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，测n条亮纹间的距离就会比真实值偏大，条纹间距Δx=an1就会偏大.答案：（1）a,d（2）大于第三关：训练关笑对高考随堂训练1.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=1cm，d=0.1mm，l=1mB.h=1mm，d=0.1mm，l=10cmC.h=1mm，d=10cm，l=1mD.h=1mm，d=0.1mm，l=1m解析：在双缝干涉实验中,要得到清晰的干涉条纹,由Δx=ldλ可知,必须满足单缝宽度和双缝之间的距离都很小,双缝到屏的距离足够大,故正确选项为D.答案：D2.分别用红光和紫光在同一装置上进行双缝干涉实验，在屏上得到相邻的明条纹间的距离分别为Δx1和Δx2，则()A．Δx1＜Δx2B．Δx1＞Δx2C．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1增加D．若双缝间距离d减小，而其他条件保持不变，则Δx1不变解析：在双缝干涉实验中，相邻的两条明条纹之间距离Δx=ldλ,∵λ红λ绿,∴Δx1Δx2,故B选项正确，A选项错误.又由Δx=ldλ可知，在l,λ一定的条件下，d越小Δx越大，故C选项正确，D选项错误.答案：BC3.用单色光做双缝干涉实验时，在屏上观察到明、暗相间的干涉条纹，如果用波长不同的单色光分别照射到同一双缝时，则观察到的条纹间距是（）A.波长大的单色光相邻干涉条纹间的距离较大B.波长小的单色光相邻干涉条纹间的距离较大C.相邻两条明条纹间的距离大小与单色光的波长无关D.由同一单色光形成的同一干涉图样上，相邻明条纹（或暗条纹）之间的距离是相等的答案：AD4.在双缝干涉实验中，用黄色光得到一个干涉图样.若要使干涉条纹的间距变宽，可以采取的办法是（）A.换用绿色的滤光片B.换用红色的滤光片C.使光源发出的光更强一些D.使光屏向双缝靠近一些E.使双缝间距离变小些答案：BE5.用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm，用测量头来测量亮纹中心的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻度线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数.(1)若实验过程中分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（甲）和（乙）所示，则对准第1条时的读数x1=__________mm，对准第4条时的读数x2=__________mm;(2)写出计算波长λ的表达式为________（用符号表示），计算值λ=_________nm.解析：（1）手轮上的读数相当于螺旋测微器的读数方法，即第1条亮纹读数x1=2mm+0.01×19.0mm=2.190mm;第4条亮纹读数x2=7.5mm+0.01×36.8mm=7.868mm;(2)由公式λ=2dLΔx和Δx=21xxan141得表达式λ=212dxx3L.答案：(1)2.1907.868(2)212dxx3L676点评：本题综合考查学生对实验原理的应用和实验数据的处理能力.注意手轮读数方法和对λ=212dxx3L表达式中各物理量的理解，学会根据提供的信息建立物理量间的联系.6.如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件依次为①_________、②滤光片、③___________、④_____________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光，为减小相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取_________或__________的方法.答案：光源单缝双缝增大双缝间的距离减小双缝到屏的距离7.如图所示，某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（图1），游标卡尺的示数如图（3）所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（图2），游标卡尺的示数如图（4）所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图（3）中游标卡尺的示数为___________mm.图（4）游标卡尺的示数________mm.实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是，所测光波的波长为__________m.（保留两位有效数字）答案:11.416.7减小测量的偶然误差(提高测量的精确度)6.6×10-7~6.7×10-7第十五章量子论初步原子核高考调研考纲导航内容要求99.光电效应光子爱因斯坦光电效应方程100.光的波粒二象性物质波ⅡⅠ103.氢原子的能级结构104.氢原子的电子云光子的发射与吸收98.光谱光谱分析102.α粒子散射实验原子的核式结构105.原子核的组成天然放射现象α射线、β射线、γ射线衰变、半衰期106.原子核的人工转变核反应方程放射性同位素及其应用107.放射性污染和防护108.核能、质量亏损爱因斯坦的质能方程109.重核的裂变链式反应核反应堆110.轻核的聚变可控热核反应111.人类对物质结构的认识ⅡⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅠⅠⅠ命题取向这部分知识能与生活、生产、社会、国防、现代科技以及相关学科相结合，所命题目题型新颖，综合性强，是目前理科综合考试的命题热点.本章命题主要体现以下特点：1.考查的知识面比较窄，知识点比较少，考题分布相对集中，以记忆的知识为主.2.试题难度不大，或是课本知识的直接应用，或是在对课本知识理解后的简单分析和简单计算.3.重点考查光电效应规律、α粒子散射实验、核式结构、氢原子能级、衰变规律、核反应方程及核能.其中以光电效应规律、原子核反应方程、氢原子能级和质能方程等知识点命题频率较高；4.试题以选择为主，偶尔有填空题和计算题.应特别引起注意的是，新大纲与教材有明显变化，要求会应用爱因斯坦光电效应方程；考题不再涉及能级公式和轨道半径公式；增加了电子云的概念，强调了氢原子的能级结构.备考方略本章内容是学习现代物理的基础，复习时要采取系统理解，重点记忆的方法，并注意与力学和电磁学的综合.1.光电效应是本章的重点之一，重点是光电效应现象和光电效应规律.要求会运用爱因斯坦的光电效应方程.光电效应的规律是从实验中总结出来的，规律本身比较抽象，只有通过光子说的圆满解释才能深刻理解，复习规律时应与光子说结合起来.2.由于本部分的理论的形成都是以事实发现为依据的，故在复习每一理论时，应按如下知识链进行：事实、发现→发现的意义→模型→成功的地方、不足之处→新的发现与事实→意义.