高中物理 第5章 光的干涉 衍射 偏振 第1節(jié) 光的干涉教師用書(shū) 魯科版選修3-4

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第1節(jié)　光的干涉 光 的 干 涉 及 其 產(chǎn) 生 條 件 [先填空] 1．干涉現(xiàn)象 兩束光相遇時(shí)，如果滿足一定的條件，就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，在屏上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋． 2．由干涉現(xiàn)象得出的結(jié)論 光具有波的特性，光是一種波． 3．相干條件 要使兩列光波相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，兩光源必須具有相同的頻率和振動(dòng)方向，還要滿足相位差恒定． 4．相鄰條紋間距公式：Δy＝λ. [再判斷] 1．如果兩列光波到達(dá)某點(diǎn)時(shí)，路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，這兩列波互相加強(qiáng)，在那里就出現(xiàn)亮條紋．(√) 2．在干涉條紋中，相鄰兩條亮紋或暗紋之間的距離是相等的．(√) 3．光波的波長(zhǎng)λ越大，相鄰兩條紋間的距離越?。?) [后思考] 兩只手電筒射出的光束在空間相遇，能否觀察到光的干涉現(xiàn)象？ 【提示】　兩只手電筒射出的光束在空間相遇，不滿足光發(fā)生干涉的條件，不能觀察到光的干涉現(xiàn)象． [核心點(diǎn)擊] 1．雙縫干涉的示意圖 圖511 2．單縫的作用 用同一極小部分光源產(chǎn)生的光形成點(diǎn)光源，最大限度地保證光的相干性． 3．雙縫的作用 平行光照射到單縫S上后，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光． 4．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件：頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致，即振動(dòng)方向總是相同；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總是相反．具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為 (1)亮條紋產(chǎn)生的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍．即： |PS1－PS2|＝kλ＝2k(k＝0,1,2,3，…) k＝0時(shí)，PS1＝PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級(jí)亮條紋．k為亮條紋的級(jí)次． (2)暗條紋產(chǎn)生的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍．即： |PS1－PS2|＝(2k－1)(k＝0,1,2,3，…) k為暗條紋的級(jí)次，從第1級(jí)暗條紋開(kāi)始向兩側(cè)展開(kāi)． 5．干涉圖樣的特點(diǎn) 圖512 (1)單色光的干涉圖樣特點(diǎn)：中央為亮條紋，兩邊是明、暗相間的條紋，且相鄰亮條紋與亮條紋中心間、相鄰暗條紋與暗條紋中心間的距離相等． (2)白光的干涉圖樣：若用白光做實(shí)驗(yàn)，則中央亮條紋為白色，兩則出現(xiàn)彩色條紋，彩色條紋顯示不同顏色光的干涉條紋間距是不同的． 1．下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是(　　) A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源 B．雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況相同的相干光源 C．光屏上距兩縫的路程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋 D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒(méi)有干涉發(fā)生 E．用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，不同顏色的光產(chǎn)生的干涉條紋間距不同 【解析】　在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況，雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的相干光源，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確．在兩個(gè)相干光源完全相同的情況下，光屏上距兩縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗紋，選項(xiàng)C正確．兩列光波只要相遇就會(huì)疊加，滿足相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會(huì)發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了肉眼觀察的方便，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．不同顏色的光波長(zhǎng)不同，根據(jù)Δy＝λ，E正確． 【答案】　BCE 2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上一點(diǎn)P到雙縫的距離之差為1.510－6 m若用頻率為5.01014 Hz的單色光照射雙縫，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？從屏中心算起這是第幾條什么條紋？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510053】 【解析】　該單色光的波長(zhǎng)λ＝＝ m＝610－7 m，P點(diǎn)到雙縫的距離差與波長(zhǎng)的大小關(guān)系為1.510－6 m＝2.5λ，即距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，P點(diǎn)處是暗條紋．令2.5λ＝(2k－1)(k＝1,2,3，…)，得k＝3，這是第3條暗條紋． 【答案】　暗條紋　第3條暗條紋 分析雙縫干涉中明暗條紋問(wèn)題的步驟 1．由題設(shè)情況依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空氣)中的波長(zhǎng)． 2．由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是明條紋還是暗條紋． 3．根據(jù)明條紋的判斷式Δr＝kλ(k＝0,1,2，…)或暗條紋的判斷式Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)，判斷出k的取值，從而判斷條紋數(shù)． 實(shí) 驗(yàn) : 用 雙 縫 干 涉 測(cè) 定 光 的 波 長(zhǎng) 1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣． (2)掌握用公式Δy＝λ測(cè)定單色光的波長(zhǎng)的方法． 2．實(shí)驗(yàn)器材 雙縫干涉儀(包括：光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、光屏及測(cè)量頭，其中測(cè)量頭又包括：分劃板、目鏡、手輪等)、學(xué)生電源、導(dǎo)線、米尺． 3．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)器材的安裝與調(diào)整： ①先將光源(線狀光源)、遮光筒依次放于光具座上，如圖513所示，調(diào)整光源的高度，使它發(fā)出的一束光沿著遮光筒的軸線把屏照亮； 圖513 ②將單縫和雙縫安裝在光具座上，使線狀光源、單縫及雙縫三者的中心位于遮光筒的軸線上，如圖514所示，并注意使雙縫與單縫相互平行，調(diào)節(jié)分劃板位置到分劃板中心刻線位于光屏中央． 圖514 (2)觀察雙縫干涉圖樣： ①調(diào)節(jié)單縫的位置，使單縫和雙縫間距離保持在5～10 cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時(shí)通過(guò)測(cè)量頭上的目鏡觀察干涉條紋，若干涉條紋不清晰，可通過(guò)遮光筒上的調(diào)節(jié)長(zhǎng)桿輕輕撥動(dòng)雙縫，即可使干涉條紋清晰明亮．在屏上就會(huì)看到白光的雙縫干涉圖樣； ②將紅色(或綠色)濾光片套在單縫前面，通過(guò)目鏡可看到單色光的雙縫干涉條紋； ③在光源及單縫之間加上一凸透鏡，調(diào)節(jié)光源及單縫的位置，使光源燈絲成像于單縫上，可提高雙縫干涉條紋的亮度，使條紋更加清晰，如圖515所示． 圖515 (3)測(cè)定單色光的波長(zhǎng)： ①轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對(duì)齊某條亮紋的中央，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻度線移動(dòng)至另一條亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)a2；并記下兩次測(cè)量的條紋數(shù)n，則相鄰兩亮條紋間距Δy＝； ②用刻度尺測(cè)量雙縫到光屏的距離l(雙縫間距d是已知的)； ③將測(cè)得的l、Δy代入Δy＝λ求出光的波長(zhǎng)λ； ④多次重復(fù)上述步驟，求出波長(zhǎng)的平均值； ⑤換用不同的濾光片，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)． 3．如圖516所示，在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中，光具座上放置的光學(xué)元件依次為①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．對(duì)于某種單色光，為增大相鄰亮紋(暗紋)間的距離，可采取____________________或____________________的方法． 圖516 【解析】　做該實(shí)驗(yàn)時(shí)用單色光，應(yīng)特別注意，②是濾光片，其他依次是單縫屏、雙縫屏、遮光筒和毛玻璃屏．由條紋間距公式Δx＝λ可知，要增大相鄰條紋間距，應(yīng)該增大雙縫屏到光屏的距離或者減小兩縫間距離． 【答案】　濾光片　單縫屏　雙縫屏　增大雙縫屏到光屏的距離　減小雙縫屏兩縫間距離 4．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在如圖517所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測(cè)量紅光的波長(zhǎng). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510054】 圖517 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、________、A. (2)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟有： ①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離； ④用測(cè)量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測(cè)微器)測(cè)量數(shù)條亮紋間的距離． 在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意______________和______________． (3)將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖518甲所示．然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對(duì)齊，記下此時(shí)圖518乙中手輪上的示數(shù)________ mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為_(kāi)_______ mm. 圖518 (4)已知雙縫間距d為2.010－4 m，測(cè)得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計(jì)算公式λ＝________，求得所測(cè)紅光波長(zhǎng)為_(kāi)_______ mm. 【解析】　(1)雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序?yàn)楣庠础V光片、單縫、雙縫、屏，因此應(yīng)填：E、D、B. (2)單縫與雙縫的間距為5～10 cm，使單縫與雙縫相互平行． (3)甲圖的讀數(shù)為2.320 mm 乙圖的讀數(shù)為13.870 mm Δx＝ mm＝2.310 mm (4)由Δx＝λ可得：λ＝Δx 可求出λ＝2.310 mm＝6.610－4 mm 【答案】　(1)E、D、B　(2)單縫與雙縫的間距為5～10 cm　使單縫與雙縫相互平行　(3)13.870　2.310　(4)Δx　6.610－4 測(cè)量Δy的方法 測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，如圖519所示，測(cè)量時(shí)先轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，讓分劃板中心刻線與干涉條紋平行，然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板向左(或向右)移動(dòng)至分劃板的中心刻線與條紋的中心對(duì)齊，記下此時(shí)讀數(shù)，再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，用同樣的方法測(cè)出n個(gè)亮紋間的距離a，則可求出相鄰兩亮紋間的距離Δy＝. 測(cè)量頭　　　　分劃板中心刻線與條紋的中心對(duì)齊 圖519 薄 膜 干 涉 及 其 應(yīng) 用 [先填空] 1．薄膜干涉 由薄膜兩個(gè)面反射的光波相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象． 2．薄膜干涉實(shí)例 (1)色彩斑斕的肥皂泡； (2)五顏六色的油膜． 3．薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)用價(jià)值 (1)劈尖干涉是一種劈形空氣薄膜干涉，可用于平面平整程度檢查； (2)在照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等高質(zhì)量的光學(xué)儀器中，在其鏡頭的表面鍍上透明的增透膜，用來(lái)增加透射光的能量． [再判斷] 1．薄膜干涉是通過(guò)兩個(gè)表面折射的光線產(chǎn)生的．() 2．增透膜的厚度應(yīng)等于光在空氣中的波長(zhǎng)的四分之一．(√) 3．水面上漂浮的油膜出現(xiàn)彩色條紋是薄膜干涉現(xiàn)象．(√) [后思考] 如圖5110所示是幾種常見(jiàn)的薄膜干涉圖樣，這些干涉圖樣是怎樣形成的呢？ 圖5110 【提示】　是由薄膜上、下表面反射光束相遇而產(chǎn)生的干涉． [核心點(diǎn)擊] 1．薄膜干涉現(xiàn)象 (1)現(xiàn)象： ①每一條紋呈水平狀態(tài)排列． ②由于各種色光干涉后相鄰兩亮紋中心的距離不同，所以若用白光做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，會(huì)觀察到彩色干涉條紋． (2)成因： ①如圖5111所示，豎直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面?。? 圖5111 ②在薄膜上不同的地方，從膜的前、后表面反射的兩列光波疊加，在某些位置這兩列波疊加后互相加強(qiáng)，則出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，疊加后互相削弱，則出現(xiàn)暗條紋．故在單色光照射下，就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋． ③若在白光照射下，則出現(xiàn)彩色干涉條紋． 2．用干涉法檢查平面平整度：如圖5112甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測(cè)平面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的．如果被測(cè)表面某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮條紋(或暗條紋)提前出現(xiàn)，如圖5112乙中 P條紋所示；如果某處凸起來(lái)，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖5112乙中Q所示．(注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左到右的位置順序上) 甲　　　　 　　　　乙 圖5112 5.如圖5113所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．人從右側(cè)向左看，可以看到彩色條紋 B．人從左側(cè)向右看，可以看到彩色條紋 C．彩色條紋水平排列 D．彩色條紋豎直排列 E．肥皂膜的彩色條紋是前后兩表面反射的光干涉形成的 圖5113 【解析】　一束白光射到薄膜上，經(jīng)前后兩個(gè)界面反射回來(lái)的光相遇，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，我們由左向右看可以看到彩色條紋，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；由于薄膜同一水平線上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．肥皂膜的彩色條紋是前后兩表面反射的光干涉形成的，E正確． 【答案】　BCE 6．劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖5114甲所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜．當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖5114乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰亮條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定．現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋會(huì)發(fā)生怎樣變化？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510055】 甲　　　　 　　乙 圖5114 【解析】　光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋．設(shè)空氣膜頂角為θ，d1、d2處為兩相鄰亮條紋，如圖所示，則此兩處的光程分別為δ1＝2d1，δ2＝2d2. 因?yàn)楣獬滩瞀?－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ. 設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為Δl，則由幾何關(guān)系得＝tan θ，即Δl＝當(dāng)抽去一張紙片θ減小，Δl增大，條紋變疏． 【答案】　干涉條紋會(huì)變疏 薄膜干涉中的規(guī)律 1．用單色光照射薄膜時(shí)，兩個(gè)表面反射的光是相干的，形成明暗相間的條紋． 2．用不同的單色光照射，看到亮紋的位置不同． 3．用白光照射時(shí)，不同顏色的光在不同位置形成不同的條紋，看起來(lái)就是彩色的． 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十二) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的 B．把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩明條紋間距變寬 C．只有頻率相同的兩列光才能發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象 D．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定 E．增加雙縫到光屏之間的距離，條紋間距變大 【解析】　在干涉中，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的，A正確；入射光波長(zhǎng)越大，條紋間距越大，入射光由紅光換成紫光，波長(zhǎng)變短，相鄰兩明條紋間距變窄，B錯(cuò)；只有頻率相同的兩列光才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，C正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)Δy＝λ，E正確． 【答案】　ACE 2．楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(n為自然數(shù)，λ為光波波長(zhǎng))(　　) A．在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋 B．在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋 C．在距雙縫的路程差為n的點(diǎn)形成亮條紋 D．在距雙縫的路程差為(n＋)λ的點(diǎn)形成暗條紋 E．在距離雙縫的路程差恰好是一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，形成亮條紋 【解析】　在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即Δx＝kλ，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，該處出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)某處距雙縫距離之差Δx為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，即Δx＝(2k＋1)，k＝0,1,2,3，…這些點(diǎn)為減弱點(diǎn)，該處出現(xiàn)暗條紋；故選項(xiàng)B、D正確，A、C錯(cuò)誤．路程差恰好是一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)亮條紋，E正確． 【答案】　BDE 3．下列現(xiàn)象中，屬于光的干涉現(xiàn)象的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510056】 A．雨后馬路上油膜呈彩色 B．肥皂泡在陽(yáng)光下呈現(xiàn)出彩色 C．陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶 D．單色光通過(guò)雙縫時(shí)形成明暗相間條紋 E．室內(nèi)同時(shí)打開(kāi)兩盞電燈，燈光變亮 【解析】　陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡形成彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，C錯(cuò)誤．室內(nèi)打開(kāi)兩盞電燈，不符合干涉條件，E錯(cuò)誤，故A、B、D正確． 【答案】　ABD 4．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央明條紋較遠(yuǎn)的是紫光 B．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央明條紋較遠(yuǎn)的是紅光 C．涂有增透膜的照相機(jī)鏡頭，增強(qiáng)了對(duì)照射光的透射程度 D．從豎立肥皂膜上看到的彩色條紋是從膜的兩表面反射的光相干涉的結(jié)果 E．雨后天空出現(xiàn)彩虹是薄膜干涉現(xiàn)象 【解析】　由于干涉實(shí)驗(yàn)中，有Δy＝λ，即條紋間距與光波長(zhǎng)成正比，而紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故偏離中央明條紋最遠(yuǎn)的是紅光，B對(duì)；增透膜增加了透射光的能量，且應(yīng)該增透的是對(duì)人的視覺(jué)最敏感的綠光，從而才能使所成的象既亮又清晰；肥皂膜上的條紋是由于光從膜前、后表面反射后，相干而形成的，C、D對(duì)．雨后天空出現(xiàn)彩虹是光的折射形成的，E錯(cuò)誤． 【答案】　BCD 5．用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出明、暗相間的綠條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δy.下列說(shuō)法中正確的有(　　) A．如果增大單縫到雙縫間的距離，Δy將增大 B．如果增大雙縫之間的距離，Δy將減小 C．如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δy將增大 D．如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δy將增大 E．如果將綠光改為紅光，Δy將增大 【解析】　由Δy＝λ可知：如果增大單縫到雙縫間的距離，Δy將不變，選項(xiàng)A錯(cuò)；如果增大雙縫之間的距離d，Δy將減小，選項(xiàng)B正確；如果增大雙縫到光屏之間的距離L，Δy將增大，選項(xiàng)C正確；如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離d，Δx將不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，E正確． 【答案】　BCE 6．如圖5115所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上觀察到干涉條紋．要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以(　　) 圖5115 A．增大S1與S2的間距 B．增大雙縫屏到光屏的距離 C．將綠光換為紅光 D．將綠光換為紫光 E．減小雙縫之間的距離 【解析】　在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，相鄰兩亮條紋(或暗條紋)間的距離Δx＝λ，要想增大條紋間距可以減小兩縫間距d或者增大雙縫屏到光屏的距離L，或者換用波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光做實(shí)驗(yàn)．由此可知，選項(xiàng)B、C、E正確，A、D錯(cuò)誤． 【答案】　BCE 7．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，由雙縫S1、S2發(fā)出的光在光屏上某點(diǎn)P疊加，若光的波長(zhǎng)為600 nm，光屏上P點(diǎn)到S1、S2的距離分別為3.210－2 mm和1.110－2 mm，則P點(diǎn)將出現(xiàn)________(選填“亮”或“暗”)條紋. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510057】 【解析】　由S1P－S2P＝3.210－2 mm－1.110－2 mm＝2.110－2 mm ＝＝35， 即S1P－S2P＝35λ，故P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋． 【答案】　亮 8．利用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，取雙縫間距d＝0.5 mm，雙縫與光屏間距離L＝0.5 m，用某種單色光照射雙縫得到干涉圖象如圖5116，分劃板在圖中A、B位置時(shí)游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖，則圖中A位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_(kāi)_______ m，B位置的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為_(kāi)_______ m，單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)_______ m. 圖5116 【解析】　題圖中游標(biāo)卡尺是10個(gè)等分刻度，精確度為0.1 mm，故A位置讀數(shù)為11 mm＋0.12 mm＝11.2 mm＝1.1210－2 m；B位置讀數(shù)為15 mm＋0.17 mm＝15.7 mm＝1.5710－2 m；故Δx＝ m＝6.410－4 m；由Δx＝λ可得λ＝Δx＝ m＝6.410－7 m. 【答案】　1.1210－2　1.5710－2　6.410－7 [能力提升] 9.用波長(zhǎng)為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)雙縫N、M在屏上產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，如圖5117所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，則光從(　　) 圖5117 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78510058】 A．O到達(dá)a、b的路程差為零 B．N、M到達(dá)b的路程差為λ C．O到達(dá)a、c的路程差為4λ D．N、M到達(dá)e的路程差為2λ E．N、M到達(dá)c點(diǎn)的路程差為零 【解析】　路程差是指從雙縫處開(kāi)始算起的，產(chǎn)生亮條紋是|s1－s2|＝nλ(其中n＝0,1,2,3，…)，c點(diǎn)為中央亮條紋，N、M到達(dá)c點(diǎn)的路程差是0；b、d兩點(diǎn)是第一級(jí)亮條紋，N、M到達(dá)b點(diǎn)的路程差為λ；a、e兩點(diǎn)是第二級(jí)亮條紋，N、M到達(dá)e點(diǎn)的路程差為2λ，故B、D、E正確，A、C錯(cuò)誤． 【答案】　BDE 10.如圖5118所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為5.3010－7 m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.9510－7 m．則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)．現(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.3010－7 m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”“變窄”或“不變”)． 圖5118 【解析】　根據(jù)路程差Δx＝3，故路程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，是暗條紋．改用波長(zhǎng)為6.3010－7 m的激光，則波長(zhǎng)變大，條紋間距變寬． 【答案】　暗條紋　變寬 11．在“用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)裝置如圖5119)： 圖5119 (1)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是________．(填選項(xiàng)前的字母) A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時(shí)，應(yīng)放上單縫和雙縫 B．測(cè)量某條干涉亮紋位置時(shí)，應(yīng)使測(cè)微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對(duì)齊 C．為了減少測(cè)量誤差，可用測(cè)微目鏡測(cè)出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝ (2)測(cè)量某亮紋位置時(shí)，手輪上的示數(shù)如圖5120，其示數(shù)為_(kāi)_______ mm. 圖5120 【解析】　(1)應(yīng)先調(diào)節(jié)光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上單、雙縫，A選項(xiàng)不正確．測(cè)微目鏡分劃板中心刻線應(yīng)與亮紋中心對(duì)齊，使得移動(dòng)過(guò)程測(cè)出的條紋間距較為準(zhǔn)確，B選項(xiàng)正確．測(cè)微目鏡移過(guò)n條亮紋，則亮條紋間距Δx＝，C選項(xiàng)正確，故選A. (2)主尺讀數(shù)是1.5 mm，螺旋讀數(shù)是47.00.01 mm，因此示數(shù)為1.970 mm. 【答案】　(1)A　(2)1.970 12．如圖5121所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若用λ1＝510－7 m的光照射，屏上O點(diǎn)是中央亮條紋，屏上A點(diǎn)為第二級(jí)亮條紋所在處．若換用λ2＝410－7 m的光照射時(shí)，屏上O點(diǎn)處是什么情況？屏上A點(diǎn)處又是什么情況？ 圖5121 【解析】　從雙縫到屏上O點(diǎn)的距離之差，無(wú)論用何種頻率的光照射，路程差總是零．所以O(shè)點(diǎn)仍然是亮條紋． 從雙縫到屏上A點(diǎn)的路程差d＝S2A－S1A，用λ1光照射時(shí)為第二級(jí)亮條紋，即d＝2λ1 代入數(shù)據(jù)d＝110－6 m，這個(gè)路程差110－6 m對(duì)于波長(zhǎng)為λ2的光波來(lái)說(shuō)＝2.5. 即為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，A處為暗條紋 d＝(2k＋1)(k＝0，1，2…) 110－6 m＝(2k＋1) m，即k＝2 當(dāng)k＝0時(shí)為第一級(jí)暗條紋，所以當(dāng)k＝2時(shí)應(yīng)為第三級(jí)暗條紋． 【答案】　見(jiàn)解析