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一. 教學內(nèi)容： 實驗：用雙縫干涉條紋測光的波長

全章

二. 要點：

1. 通過安裝調(diào)節(jié)實驗儀器，使了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件。讓觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣，并測定單色光波的波長。

2. 本章知識梗概

三. 重點、難點解析：

1. 實驗

實驗原理：

光源發(fā)出的光經(jīng)濾色片成為單色光，單色光通過單縫后，相當于線光源。通過雙縫后，變成頻率相同、相（位）差恒定的相干光，可以在光屏上產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣根據(jù)計算波長的公式： ，測出雙縫間的距離d，雙縫到光屏的距離< > ，同種相鄰干涉條紋間的距離Δx，即可算出單色光的波長。

實驗：

儀器安裝調(diào)節(jié)好后，換上測量頭，把測量頭的游標尺置10mm左右，調(diào)節(jié)目鏡，在視場中出現(xiàn)清晰的干涉條紋及分劃板上的刻線，然后在單縫前套上紅色或綠色濾色片即可開始測量。

分劃板上的刻線形狀如圖所示，一條水平刻線、二條豎直刻線。豎直刻線應與干涉條紋平行。若不平行，松開測量頭上的緊固螺釘，轉(zhuǎn)動測量頭，使豎直劃線與干涉條紋平行．在雙縫距d及縫屏距 已知的條件下。測出相鄰兩條亮（或暗）條紋的間距Δx，就可計算波長 。若直接測Δx，測量的相對誤差較大，因此可先測6條明（或暗）條紋的總間距．再計算出Δx。轉(zhuǎn)動手輪，把分劃板刻線對齊左邊某一條清晰的亮（或暗）條紋，記下游標尺上的讀數(shù)x1，然后把分劃板移向右邊，把刻線對齊第七條亮（或暗）條紋，記下游標尺讀數(shù)x7，如圖所示。6條條紋的總間距為x7一x1．則 。

分劃板刻線能否對齊干涉條紋，對測量結(jié)果影響很大，由于明暗條紋的單線不很清晰，測量時應對齊干涉明（或暗）條紋的中心。方法如下：把明（或暗）條紋嵌在分劃板兩根短刻線之間，使條紋的兩邊邊緣與短刻線的距離相等，這時，中心刻線就對齊在條紋的中心，如圖所示。為減小測量誤差，x1及x7的讀數(shù)應重復測幾次，取其平均值。計算波長時，雙縫縫距標在雙縫座上，在安裝儀器時就要把d值記下來�？p屏距 。不加接長管是600mm，加上接長管后為700mm。

誤差分析：

產(chǎn)生偶然誤差主要是條紋間距的測量和讀數(shù)操作錯誤。

2.

【典型例題

[例1] 用單色光做雙縫實驗時，從中央O點開始計數(shù)。在光屏上某點P恰為第三條亮紋�，F(xiàn)改用頻率較高的單色光照射，裝置其他條件不變，那么（ ）

A. P處仍為第三條亮紋

B. P處可能是第四條暗紋

C. P處可能是第二條亮紋

D. 若將光屏向雙縫移近一些，在P處可能是看到第二條亮紋

，光屏向雙縫移近即 變小，波程差變大，P的亮紋級數(shù)將提高。D選項錯誤。

[例2] 若把楊氏雙縫干涉實驗改在水中進行，其他條件不變，則得到的干涉條紋間距將如何變化（ ）

A. 變大 B. 變小 C. 不變 D. 不能確定

解析：光在水中的波長小于空氣中波長，由條紋間距公式答案：B

[例4] 登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz，那么它設計的這種“增反膜”的厚度至少是多少？

= =

2.47×10－7m，因此膜的厚度至少是1.2×10－7m。

[例5] 平行光通過小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說法中正確的有（ ）

A. 在衍射圖樣的中心都是亮斑

B. 泊松亮斑中心亮點周圍的暗環(huán)較寬

C. 小孔衍射的衍射圖樣的中心是暗斑，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑

D. 小孔衍射的衍射圖樣中亮、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的

[例6] 有關(guān)偏振和偏振光的下列說法中正確的有（ ）

A. 只有電磁波才能發(fā)生偏振，機械波不能發(fā)生偏振

B. 只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振

C. 自然界不存在偏振光，自然光只有通過偏振片才能變?yōu)槠�振�?/p>

D. 除了從光源直接發(fā)出的光以外，我們通�？吹降慕^大部分光都是偏振光

雙縫間距是0.4mm，當分劃板中心刻線從第l條亮紋移到第6條亮紋時，測量頭如圖所示，

上手輪的兩次讀數(shù)如圖（a）、（b）所示。測得的單色光波長是多少？

5. 使低氣壓水銀弧燈所發(fā)的光經(jīng)濾光片后照射間距為0.4mm的雙縫，在雙縫后1.5m遠的光屏上得到一組黃色的亮暗條紋，從中央向一側(cè)數(shù)，第1條和第5條暗紋間的距離為8.4mm，求此黃光的波長。

【模擬二

一. 選擇題

1. 豎直放置的鐵絲框中的肥皂膜，在太陽光照射下形成（ ）

A. 明暗相間的水平干涉條紋 B. 明暗相間的豎直干涉條紋

C. 彩色的水平干涉條紋 D. 彩色的豎直干涉條紋

2. 關(guān)于光的傳播，下列說法中正確的是（ ）

A. 各種色光在真空中傳播速度相同。在介質(zhì)中傳播速度不同

B. 各種色光在真空中頻率不同。同?D色光在不同介質(zhì)中的頻率相同

C. 同一色光在不同介質(zhì)中折射率不同，不同色光在同一介質(zhì)中折射率相同

D. 各種色光在同一介質(zhì)中波長不同，同一色光在真空中的波長比在其他任何介質(zhì)中的波長都長

3. 下列說法中正確的是（ ）

A. 紅外線易穿透云層，故廣泛應用于遙感技術(shù)領域

B. 醫(yī)院用x光進行透視，是因為它是各種電磁波中穿透最強的

C. 陽光曬黑皮膚，主要是陽光中紅外線的作用

D. 電取暖器利用了紅外線的熱作用

4. 點光源照射到一障礙物，在屏上所成的陰影的邊緣部分模糊不清，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是（ ）

A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的干涉 D. 光的衍射

5. 用卡尺觀察單縫衍射現(xiàn)象時，把縫寬由0.2mm逐漸增大到0.8mm，看到的現(xiàn)象將是（ ）

A. 衍射條紋的間距逐漸變小，衍射現(xiàn)象逐漸不明顯

B. 衍射條紋的間距逐漸變大，衍射現(xiàn)象越來越明顯

C. 衍射條紋間距不變，只是亮度增強

D. 以上現(xiàn)象都不發(fā)生

6. 下面對增透膜的敘述中，不正確的有（ ）

A. 攝影機的鏡頭涂上一層增透膜后，可提高成像質(zhì)量

B. 增透膜是為了增加光的透射，減小反射

C. 增透膜的厚度應為入射光在薄膜中波長的

D. 增透膜的厚度應為入射光在真空中波長的

7. 如圖所示為x射線管的結(jié)構(gòu)示意圖，E為燈絲電源，要使射線管發(fā)出x射線，須在K、A兩電極間加上幾萬伏的直流高壓（ ）

A. 高壓電源正極應接在P點，x射從K極發(fā)出

B. 高壓電源正極應接在P點，x射線從A極發(fā)出

C. 高壓電源正極應接在Q點，x射線從K極發(fā)出

D. 高壓電源正極應接在Q點，x射線從A極發(fā)出

8. 某同學自己動手利用如圖20?D12所示器材，觀察光的干涉現(xiàn)象，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當一束陽光照射到A上時，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上再現(xiàn)一窄亮線，分析實驗失敗的原因，最大的可能性是（ ）

A. 單縫S太窄 B. 單縫S太寬

C. S到S1、S2距離不等 D. 陽光不能作為光源

二. 填空題：

9. 在下列情況下，發(fā)生的是光的哪種現(xiàn)象？

（1）通過狹縫看日光燈可見彩色花紋。是 現(xiàn)象。

（2）通過三棱鏡看書上的字的邊緣有彩色是 現(xiàn)象。

（3）增透膜是利用光的 現(xiàn)象來使反射光的強度減至最小。

10. 電燈S發(fā)出的光a穿過偏振片A后變?yōu)楣鈈（下圖）。穿過偏振片B而被P處眼睛看到，則其中光b是　　　�。ㄌ�“自然光”或“偏振光”）；若人眼此時看到透過B的光最強，則將B轉(zhuǎn)過 角度時，人眼看到的光最弱。

11. 單色光在真空中的頻率為 ，波長為 的單色光源時，在P點處將形成 條紋；當S為 =0.5

三. 計算題：

13. 某色光在某種液體中的傳播速度為1.5×l08m/s，波長為250nm．求：

（1）此液體的折射率；

（2）此色光從液體射入空氣時，產(chǎn)生全反射的臨界角；

（3）此色光在空氣中能產(chǎn)生明顯衍射時小孔的孔徑是多少微米?

14. 如圖所示，用單色光做雙縫干涉實驗。O為雙縫S1、S2連線中垂線與屏的交點，若

S2P－S1P=4 ， 為單色光的波長，試計算OP之間的暗條紋數(shù)有幾條。

【模擬試題一】

1. B、D 2. C 3. 相間，變窄 4. 7.5×10－7m 5. 5. 6×l0－7m

【模擬試題二】

1. C 2. A、B、D 3. A、D 4. D 5. A 6. D 7. D 8. C

9.（1）衍射；（2）色散；（3）干涉 10. 偏振光，90° 11.

12. 暗；明 13.（1）n=2；（2）30°；（3）0.5 14. 4條

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