1、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_成功地观察到了光的干涉现象。 2.双缝干涉的装置示意图,图1,托马斯杨,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_，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_相同和_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_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
2、，挡板后面的屏上得到_的条纹。这种现象证明光是一种_。,线光源,频率,振动情况,相同,明暗相间,波,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。,要 点 精 讲,【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(
3、 )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,当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_时(即恰好等于波长的_时)，两列光在这点相互加强，这里出现_ ；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_时，两列光在这点_，这里出现暗条纹。,基 础 梳 理,偶数倍,整数倍,亮条纹,奇数倍,相互削弱,
4、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S1、S2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r1和r2，路程差rr2r1。,图2,【例2】 如图3所示为双缝干涉实验装置。当使用波长为6107 m的橙色光做实验时，光屏上的P点及其上方的P1点形成两条相邻的明纹。若使用波长为4107 m的紫光重复上述实验，在P点和P1点形成的明、暗纹情况是( ),图3 A.P和P1都是明纹 B.P是明纹，P1是暗纹 C.P是暗纹，P1是明纹 D.P和P1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，rPS1PS20，故P点总是
5、明纹。橙色光在P1点形成第一级明纹，有rP1S2P1S1n16107 m6107 m，这对紫光来说：P1S2P1S11.5紫，故P1为暗纹。 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
6、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),图4,【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d3 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，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示。则可求出红光的波长_ m
7、。,图6,答案 见解析,1.关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是( )A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C.若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大D.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错误；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B正确；变小，x变小，C错误；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错误。答案 B,2.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m，若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.5101
8、4 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点现出明、暗条纹的情况是( )A.用单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹B.用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C.用单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹D.用单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹,答案 C,3.矿井中的瓦斯对人危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉的原理设计了一个监测仪，在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，其中A与干净空气相通，B与矿井中的气体相通，观察屏上的干涉条纹，如果屏的正中央变为暗纹，说明B中气体( ),A.一定含瓦斯 B.一定不含
9、瓦斯 C.不一定含瓦斯 D.无法判定 解析 如果屏的正中央变为暗纹，说明从双缝到屏的路程差发生了变化，所以B中气体一定含瓦斯。 答案 A,图7,4.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.滤光片(其中双缝和光屏连在遮光筒上),图8 (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)本实验的实验步骤有： 取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，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_和_。 (3)正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b，则一定有_大于_。,解析 (1)双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为光源、滤光片、单缝、双缝、屏。 (2)单缝与双缝的间距为5 cm10 cm，使单缝与双缝相互平行。保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在遮光筒轴线上。,答案 (1)EBDC (2)单缝与双缝的间距为5 cm10 cm 使单缝与双缝相互平行 (3)a b,
