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1801年,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年,洛埃利用单面镜...

1801,托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834,洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验).

(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示,S为单色光源,M为一平面镜. 试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域.

(2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为aL,光的波长为λ,在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离Δx的表达式.

 

(1)如图所示 (2)Δx= 【解析】 (1)①根据对称性作出光源S在平面镜中所成的像S′.②连接平面镜的最左端和光源,即为最左端的入射光线,连接平面镜的最左端和像点S′,并延长交光屏于一点,该点即为反射光线到达的光屏的最上端;同理连接平面镜的最右端和像点S′,即可找到反射光线所能到达的平面镜的最下端.故经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域如图所示. (2)从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光,故是相干光,该干涉现象可以看做双缝干涉,所以SS′之间的距离为d,而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离L,根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式△x=λ因为d=2a,所以相邻两条亮纹(或暗纹)间距离△x=λ.  
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考点分析:
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(1)杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满足干涉的必要条件,则两列光的________相同.如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在________(选填A”、“BC”)点会出现暗条纹.

(2)在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长λ=5.89×107 m,双缝间的距离d=1 mm,双缝到屏的距离l=2 m.求第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距.

 

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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,要把它们放在如图甲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,由左至右,表示各光学元件的字母排列最佳顺序应为C________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,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;

②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;

③用米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________________.

(3)将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图乙所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,记下此时图丙中手轮上的示数为______ mm,求得相邻亮条纹的间距Δx______ mm

(4)已知双缝间距d2.0×104 m,测得双缝到屏的距离l0.700 m,由计算式λ________,求得所测红光波长为________ nm

 

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用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离d=0.25mm.双缝到毛玻璃屏间距离L的大小也由图中毫米刻度尺读出(如图所示),实验时先移动测量头(如图所示)上的手轮,把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图所示),并记下螺旋测微器的读数x1(如图所示),然后转动手轮,把分划线向右边移动,直到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器读数x7(如图所示),由以上测量数据可求得该单色光的波长.

图示中双缝的位置L1__________mm,毛玻璃屏的位置L2__________mm,螺旋测微器的读数x1__________mm,螺旋测微器的读数x7__________mm,请用以上测量量的符号表示出该单色光波长的表达式__________

 

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如图所示,在双缝干涉实验中,已知SS1=SS2,且S1S2到光屏上P点的路程差Δs=1.5×10-6m.

(1)Sλ=0.6 μm的单色光源时,在P点处将形成_____条纹.

(2)Sλ=0.5 μm的单色光源时,在P点处将形成 _____ 条纹.(均选填明或暗)

 

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利用双缝干涉测光的波长实验中,双缝间距d=0.4 mm,双缝到光屏的距离L=0.5 m,用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示,分划板在图中AB位置时游标卡尺读数也如图中所示,则:

1)分划板在图中AB位置时游标卡尺读数分别为xA=11.1 mmxB=_______mm;相邻两条纹间距Δx=_________mm

2)波长的表达式λ=_________(用ΔxLd表示),该单色光的波长λ=_________m

3)若改用频率较高的单色光照射,得到的干涉条纹间距将____(填变大不变变小)。

 

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