(浙江专版)2019年高中物理 第十三章 光 第4节 实验 用双缝干涉测量光的波长讲义(含解析)
实验：用双缝干涉测量光的波长
一、实验目的
1．观察白光及单色光的双缝干涉图样。
2．掌握用公式Δx ＝l d λ测定单色光的波长的方法。 二、实验原理
1．相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx 与入射光波长λ之间的定量关系推导 如图所示，双缝间距为d ，双缝到屏的距离为l 。双缝S 1、S 2
的连线的中垂线与屏的交点为P 0。对屏上与P 0距离为x 的一点P ，
两缝与P 的距离PS 1＝r 1，PS 2＝r 2。在线段PS 2上作PM ＝PS 1，则S 2M
＝r 2－r 1，因d ?l ，三角形S 1S 2M 可看做直角三角形。
有：r 2－r 1＝d sin θ(令∠S 2S 1M ＝θ)①
另：x ＝l tan θ≈l sin θ②
由①②得r 2－r 1＝d x l ，若P 处为亮纹，则d x l ＝±kλ(k ＝0,1,2，…)，解得：x ＝±k l d λ(k ＝0,1,2，…)，相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx ＝l d λ。
2．测量原理
在双缝干涉实验中，d 是双缝间距，是已知的；l 是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx ，即可由公式λ＝d l Δx 计算出入射光波长的大小。
3．测量Δx 的方法
测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图甲所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n 个亮纹间的距离a ，则可求出相邻两亮纹间的距离Δx ＝a
n －1。
三、实验器材
双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。
四、实验步骤
1．器材的安装与调整
(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把光屏照亮。
(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。
2．观察双缝干涉图样
(1)调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10 cm ，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮。在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。
(2)将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹。
(3)在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单缝的位置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的亮度，使条纹更加清晰，如图所示。
五、数据处理
1．转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a 2；并记下两次
测量的条纹数n ，则相邻两亮条纹间距Δx ＝|a 2－a 1|n －1
。 2．用刻度尺测量双缝到光屏的距离l (双缝间距d 是已知的)。
3．将测得的l 、Δx 代入Δx ＝l d
λ求出光的波长λ。
4．多次重复上述步骤，求出波长的平均值。
5．换用不同的滤光片，重复上述实验。
六、注意事项
1．放置单缝和双缝时，必须使缝平行。
2．要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。
3．测量头的中心刻线要对着亮(或暗)纹的中心。
4．要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx 。
5．照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。
七、误差分析
1．测双缝到屏的距离l 带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。
2．测条纹间距Δx 带来的误差。
(1)干涉条纹没有调到最清晰的程度。
(2)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。
(3)测量多条亮条纹间距离时读数不准确。
实验操作及读数
[典例1] ()：
(1)下列说法哪一个是错误的____________。(填选项前的字母)
A ．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B ．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C ．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n 条亮纹间的距离a ，求出相邻两条亮纹间距Δx ＝a
n －1
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________mm 。
[解析] (1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，首先应取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮，故选项A 错误；根据实验操作原理，可知选项B 、C 正确。
(2)示数为1.5 mm ＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm 。
[答案] (1)A (2)1.970 实验数据的处理
[典例2] 上，如图所示，并选用缝间距d ＝0.20 mm 的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L ＝700 mm 。然后，接通电源使光源正常工作。
(1)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图甲(a)所示，图甲(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图甲(b)中游标尺上的读数x 1＝1.16 mm ；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙(a)所示，此时图乙(b)中游标尺上的读数x 2＝____ mm 。
(2)利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹(或暗纹)间的距离Δx ＝________ mm ；这种色光的波长λ＝__________ mm 。
[解析] (1)由题图乙(b)可知x 2＝15.02 mm ；
(2)由题图甲、乙可知，两位置之间的亮条纹数为6，
所以条纹间距Δx ＝|x 2－x 1|6
＝2.31 mm ； 又因Δx ＝L
d λ，所以λ＝d Δx L
＝6.6×10－4 mm 。 [答案] (1)15.02 (2)2.31 6.6×10－4
创新设计实验
[典例3] 如图所示为“双棱镜干涉”实验装置，其中S 为单色光光源，A 为一个顶角略小于180°的等腰三角形棱镜，P 为光屏。S 位于棱镜对称轴上，屏与棱镜底边平行。调节光路，可在屏上观察到干涉条纹。这是由于光源S 发出的光经棱镜作用后，相当于在没有棱镜时，两个分别位于图中S 1和S 2相干光源所发出的光的叠加(S 1和S 2的连线与棱镜底边平行)。已知S 1和S 2的位置可由其他实验方法确定，类比“双缝干涉测波长”的实验，可以推测出若要利用“双棱镜干涉”测量光源S 发出的单色光的波长时，需要测量的是什么？
[解析] 由Δx ＝l d
λ知，若要测单色光波长λ，则需要测出S 1与S 2间的距离d ，S 1或S 2到光屏的距离l ，干涉条纹间距Δx 。
[答案] S 1与S 2间的距离，S 1或S 2与光屏间的距离，干涉条纹间距
[课堂对点巩固]
1．用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是( )
A ．相邻干涉条纹之间的距离相等
B ．中央亮条纹宽度是两边亮条纹宽度的2倍
C ．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间的距离增大
D ．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
解析：选A 因为相邻两条亮条纹(或暗条纹)间的距离Δx ＝l
d
λ，其中d 为双缝间距离，l 为双缝到屏的距离，λ为光波波长。对于同一单色光，干涉条纹间距相等，A 正确，C 错误；因为λ红＞λ蓝，所以Δx 红>Δx 蓝，故D 错误；干涉条纹的各亮条纹的间距相等，故B 错误。
2．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20 mm 的双缝，双缝与屏的距离为600 mm 。某同学正确操作后，在目镜中看到如图甲所示的干涉条纹。换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k 级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的________(填字母)，此时测量头的读数为25.70 mm 。沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k ＋5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是________ mm ，紫光的波长等于________nm 。
解析：题图甲为红光的干涉条纹，换成紫光，光的波长变短，根据公式Δx ＝l d λ可知，干涉条纹间距变小，故D 正确；游标卡尺的主尺读数为19 mm ，游标尺为8×0.05 mm＝0.40 mm ，所以读数为19.40 mm ；由公式Δx ＝l d λ可得波长为λ＝Δxd l ，其中Δx ＝25.70－19.405
mm ，带入数据得波长为420 nm 。
答案：D 19.40 420
3．1801年，托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃德利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃德镜实验)。
(1)洛埃德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a 和L ，光的波长为λ，在光屏上形成干涉条纹。写出相邻两条亮条纹(或暗条纹)间距离Δx 的表达式。
解析：(1)根据平面镜成像特点(对称性)，先作出S 在镜中的像，画出边缘光线，范围如图所示。此范围即为相交区域。
(2)由杨氏双缝干涉实验中干涉条纹宽度与双缝间距、缝屏距离、光波波长之间的关系式Δx ＝L d λ，又因为d ＝2a ，所以Δx ＝L 2a
λ。 答案：(1)见解析图 (2)Δx ＝L
2a
λ [课时跟踪检测十四]
一、选择题
1．(多选)某同学在做双缝干涉实验时，按要求安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是因为( )
A ．光源发出的光束太强
B ．单缝与双缝不平行
C ．没有安装滤光片
D ．光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大
解析：选BD 安装双缝干涉仪要做到：光束的中央轴线与遮光筒的轴线重合，光源与光屏正面相对，滤光片、单缝、双缝要处在同一高度，中心位置在遮光筒轴线上，单缝与双缝要相互平行，光源发出的光束不能太暗。综上所述，应选B 、D 。
2．用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx 。下列说法中正确的有( )
A ．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大
B ．如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大
C ．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大
D ．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大
解析：选C 由公式Δx ＝l d λ可知，当两缝间的距离增大时，条纹间距将减小；增大双缝到屏之间的距离，条纹间距将增大。而A 、D 两个选项的变化不会引起条纹间距的变化。只有C 正确。
3．在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样。图样上相邻两亮条纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )
A ．2.06×10－7 m
B ．2.06×10－4
m C ．1.68×10－4 m D ．1.68×10－3 m 解析：选C 根据双缝干涉图样的相邻两亮条纹间距公式Δx ＝l d λ，可得：d ＝
l Δx λ＝1.00×589×10－90.350×10
－2 m≈1.68×10－4 m ，选项C 正确，A 、B 、D 错误。 4.某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到图(甲)所
示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图(乙)所示。他
改
变的实验条件可能是( )
A ．减小光源到单缝的距离
B ．减小双缝之间的距离
C ．减小双缝到光屏之间的距离
D ．换用频率更高的单色光源
解析：选B 根据条纹间距公式Δx ＝l d λ可知，若增大条纹间距，可以采取的措施有：换用波长更长、频率更低的单色光源，减小双缝间的距离d ，增大双缝到屏的距离l ，故选项B 正确。
二、非选择题
5．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
C ．光屏
D ．双缝
E ．滤光片
(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(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)正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测微目镜测出10条红亮条纹间的距离为a ；改用绿色滤光片，其他条件不变，用测微目镜测出10条绿亮条纹间的距离为b ，则一定有________大于________。
解析：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，或把它们全部倒过来，因本题第一项已给填好，故答案是唯一的。由Δx ＝l d
λ知，波长越长，条纹越宽，间距越大，或由干涉条纹的特征均可得出a 一定大于b 。
答案：(1)EBDC (2)a b
6．在观察光的干涉现象的实验中，将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；按如图所示的方法，让激光束通过自制的双缝。
(1)保持缝到光屏的距离不变，换用不同间隙的双缝，双缝的间隙越小，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)。
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填“越大”或“越小”)。
(3)在双缝间的距离和双缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填“大”或“小”)。[已知λ红>λ蓝]
解析：由条纹间距公式Δx ＝l d
λ(其中d 为双缝间距，l 为双缝到光屏的垂直距离，λ为光的波长)可知，d 越小，λ、l 越大，Δx 越大，反之，Δx 越小。
答案：(1)越大 (2)越大 (3)小
7．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，装置如图所示，双缝间的距离d ＝3 mm 。
(1)若测定红光的波长，应选用______色滤光片，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(与螺旋测器原理相同)观察第1条亮条纹的位置如图(a)所示，第5条亮条纹的位置如图(b)所示，则可求出红光的波长λ＝__________m 。(结果保留一位有效数字)
解析：(1)若测红光波长，则应选红色滤光片，因为红色滤光片能透过红光。
(2)由测量头读数可得，相邻两亮条纹间距Δx ＝0.645－1 mm ＝0.16 mm ，由Δx ＝l d
λ，代入数据解得λ≈7×10－7
m 。
答案：(1)红 双缝到屏的距离l n 条亮(或暗)纹间距离a
(2)7×10－7
8．在“用双缝干涉测量单色光的波长”实验中，某同学准备的实验仪器包括以下元件：
A ．白炽灯
B ．单缝
C ．毛玻璃屏
D ．双缝
E ．遮光筒
F ．红色滤光片
G ．凸透镜(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
(1)把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A__________EC 。
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹对齐，并将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时10等分的测量头标尺位置如图甲所示，其读数为______mm ，继续转动测量头，使分划板中心刻线与第7条亮条纹中心对齐，此时测量头标尺位置如图乙所示，其读数为________mm 。
(3)若已知双缝间距为0.2 mm ，测得双缝到屏的距离为70.00 cm ，则所测红光波长为__________。
解析：(1)该实验中各元件的作用分别是：A.白炽灯—光源；B.单缝—产生相干光；C.毛玻璃屏—呈现能观察到的像；D.双缝—作为产生干涉现象的两个波源；E.遮光筒—避免外界光线干扰，便于观察；F.红色滤光片—将白炽灯的其他色光过滤掉，只剩下红光；G.凸透镜—将光源的发散光束汇聚，产生增大光强的效果。所以正确的排列顺序是AGFBDEC 。
(2)甲图中测量头标尺上第8条线与主尺刻度对齐，读数为19 mm ＋0.1 mm×8＝19.8 mm ；乙图中测量头标尺上第3条线与主尺刻度对齐，读数为30 mm ＋0.1 mm×3＝30.3 mm 。
(3)在双缝干涉现象中，相邻两条纹间距Δx ＝l d λ，由(2)可知，相邻两条纹间距为Δx ＝30.3－19.86 mm ＝1.75 mm ，所以λ＝d l Δx ＝0.2 mm 700 mm
×1.75 mm＝5×10－7 m 。 答案：(1)GFBD (2)19.8 30.3 (3)5×10－7 m
双缝干涉与延迟选择实验
1双缝干涉实验 一开始，双缝干涉实验是用单一光源照两条缝，在屏幕上会出现明暗相间的干涉条纹，从而证明光的波动性。 1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。 图1 光的双缝干涉实验 科学家用电子来做实验，发现电子也会在屏幕上投射出干涉条纹，电子是粒子，从而证明粒子具有波动性。 有人就想搞清楚电子是怎么发生干涉的，于是一个一个地发射电子，随着发射电子个数的增加，干涉条纹逐渐呈现出来。 图2 电子双缝干涉实验
这些电子好像分身似地同时通过了两道夹缝并产生干涉现象。但，假如在每条夹缝中各安装了探测器，电子又变得只会选择其中一道夹缝通过，不会出现干涉现象。用光子来做实验也是一样的结果。 这神奇的实验现象引发很多猜想，为什么观测影响结果？有人就提出，探测器改变了电子的运动轨迹，使得干涉现象消失。 2惠勒的延迟选择实验 1979年为纪念爱因斯坦诞辰100周年而在普林斯顿召开了一场讨论会，会上约翰·惠勒提出了“延迟实验”的构想，惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出，对电子的双缝干涉进行了进一步思考，并指出我们可以“延迟”电子的决定，使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后，再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。 先说结论，延迟选择实验是双缝干涉实验的补充和完善（换个姿势而已），它的意义，是证明了观测不会对粒子运动过程有干扰，因为观测发生在最后（双缝干涉实验观测粒子通过哪条缝发生在中途）。
图3 惠勒的延迟选择实验 实验的第一步：不加第二块透镜，如图3的上半部分所示，光子一个个发射，会在终点处显示，无干涉，可以从结果看出光子走了哪条路（精髓）。 实验的第二步：在光子汇合处加透镜，仔细调整位相，完全可以使得在一个方向上的光子呈反相而相互抵消，而在一个确定的方向输出。即使光子一个个发射，也会在一个方向上出现干涉条纹，如图3的下半部分所示。 实验的第三步：控制光子一个个地发射，在光子通过第一个透镜之后，再把第二个透镜放上去，实验的结果出现了干涉条纹。（光路要足够长，动作要足够快） 接下来总结和分析实验：实验的第一步，可以从终点检测光子到底走了哪条路（实际上只能看到最终坍缩的结果，并不知道过程，从经典物理角度出发，可以推算光子路径，但实际上光子两条路都走了），每条通路都有一定概率（取决于透镜反射率）；第二步证明，增加一个透镜，能让单一光子发生自己和自己干涉，也就是证明单一光子走了两条路（跟双缝干涉一回事）。 第三步是很关键的，在光子走了一半的时候（已通过第一块透镜），放置第二块透镜，这时候结果呈现干涉条纹。也就是说光子在两个透镜之间的前进过程中，是分开的（光子既走了路径1，同时也走了路径2），如果在两条路径交汇处放置透镜，就能看到光子自己跟自己干涉，如果不加透镜，那么同时走了两条路的光子，会在你观测它的时候坍缩。第一个透镜分出两条路，光子选择哪条，并不是在它穿过第一个透镜时作出的，而是在最终观测时决定的。 这个实验跟双缝干涉不一样的地方在于，当你观测光子走了哪条路的时候（就是第一步，不加透镜），光子已经走完了全程。从而证明了，观测不会影响光子轨迹。 光子到底在第一个透镜和第二个透镜之间是什么状态，我们还不知道，从干涉结果上看，它像是一分为二了，但实际上是怎么回事，目前还未有定论。 本文作者：柚子2017/1/20
高中物理二轮复习
专题二 一、选择题(1～6题只有一项符合题目要求，7～9题有多项符合题目要求) 1．物体a和b在同一条直线上向右运动，物体a在前且一直做匀速运动，物体b在后先做匀减速再做反方向匀加速运动，行驶中物体a和b相遇两次，用v－t图象表示两物体的速度随时间变化的关系，用x－t图象表示两物体的位移随时间变化的关系，则能正确反映物体a和物体b运动关系的图(取向右为正方向)是() 解析：图A中物体b的速度没有反向，A错；图B中，两物体不可能相遇，B错；图C中物体b不是先做匀减速运动再做匀加速运动，C错；图D满足题中所述运动，D对．答案： D 2．以24 m/s的速度行驶的汽车，紧急刹车后做匀减速直线运动，其加速度大小为6 m/s2，则刹车后() A．汽车在第1 s内的平均速度为24 m/s B．汽车在第1 s内的平均速度为12 m/s C．汽车在前2 s内的位移为36 m D．汽车在前5 s内的位移为45 m 解析：汽车刹车时间为t0＝4 s，刹车位移为x0＝242 2×6 m＝48 m，到第4 s末汽车已停 止，汽车在5 s内位移为48 m，D错误，根据位移x＝v0t－1 2at 2可知第1 s内的位移x1＝21 m，平均速度v＝21 m/s，A、B均错误；汽车在前2 s内位移为36 m，C正确．答案： C 3．(2014·西安市质检二)如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验．若砝码和纸板的质量分别为2m和m，各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.要使纸板相对砝码运动，所需拉力的大小至少应大于()
高中物理二轮复习《直流电与交流电》
P UI P EI U E η== =外 专题四 电路和电磁感应 第一讲 直流电路与交流电路 何洁 知识主干 一、电功和电热 电功W ＝qU ＝UIt ；电热Q ＝I 2Rt. (1)对纯电阻电路，电功等于电热，即电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内 能，所以W ＝Q ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2R t. (2)对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能(如机械能或化学能等)，所以电功必然大于电热，即W>Q ，这时电功只能用W ＝UIt 计算，电热只能用Q ＝I 2Rt 计算，两式不能通用． （3）电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能；流经非纯电阻电路，消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能． (4)电源的功率与效率 ①电源的功率P ：也称为电源的总功率，是电源将其他形式的能转化为电能的功率，计算式为：P= IE ②电源内阻消耗功率P 内：是电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算式为：P 内= I 2r . ③电源的输出功率P 外：外电路上消耗的功率，计算式为：P 外= IU 外 . ④电源的效率： ⑤电源的输出功率与外电阻R 的关系： 因此可知当电源内外电阻相等时，输出功率最大。 当R ＞r 时，随着R 的增大输出功率越来越小． 当R ＜r 时，随着R 的增大输出功率越来越大． 当R 由小于r 增大到大于r 时，随着R 的增大输出功率先增大后减小(非单调变化)． 4．含容电路的分析技巧 电容器两极板间的电压等于与电容器并联的电阻两端的电压，与电容器串联的电阻两端的电压一定为零(有阻无流，则无电压)． 二、交变电流 22 2 2()()4RE E P UI R r R r r R ===-++外
习题25 双缝干涉
一、选择题 1． 把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中，两缝间距为d ，双缝到屏 的距离为D （D >>d ），所用单色光在真空中波长为λ，则屏上干涉条纹两相邻明纹之间的距离为：（ ） （A ）nd D λ （B ）d D n λ （C ）nD d λ （D ）nd D 2λ (明纹条件 sin tan x d d d k D θθλ≈== ,k D D x k x d d λλ?=??=，n n λλ=) 2．双缝间距为2 mm ，双缝与幕相距300 cm 。用波长为6000?的光照射时， 幕上干涉条纹的相邻两条纹距离（单位为mm ）是（ ） （A ）4.5 （B ）0.9 （C ）3.12 （D ）4.15 （E ）5.18 3．在双缝干涉实验中，初级单色光源S 到两缝 1s 2s 距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处。现将光源S 向下移动到示意图中的S ′位置，则（ ） O S
（A ）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变。 （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。 （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大。 （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大。 （S 的位置仅仅影响中央明纹的位置） 二、填空题 1．在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间 距 ，若使单色光波长减少，则干涉条纹间距 。（D x d λ?=，都减小） 2．如图所示，在双缝干涉实验中SS 1=SS 2, 用波长为 λ的光照射双缝1S 和2S ，通过空气后在屏幕E 上 形成干涉条纹。已知P 点处为第三级明条纹，则1 S 和2S 到P 点的光程差为 。若将 整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条 纹，则该液体的折射率n = 。 (光程差sin 3d k δθλλ===，k ’/k=4/3, 则n =λ/λ’=4/3)
中学物理教学法《双缝干涉》实验
1、实验名称：光的双缝干涉、光具盘几何光学演示实验 2、实验目的：解中学物理教学中对几何光学、光的干涉、衍射实 验的要求，熟悉光具盘、双缝干涉实验仪的结构、性能，熟练 掌握它们的使用方法和操作技能；通过实验培养借助仪器说明 书学习独立使用仪器的能力；体会新型光具盘在设计上的特色 和尚存在的问题 3、实验教学目的：⑴双缝干涉：学会利用双缝干涉原理测量光的 波长；培养严谨的记录数据、分析数据的习惯。⑵光具盘：学 会利用光具盘中的实验仪器验证几何光学中的基本原理。 4、实验教学要求：认识区分常用几何光学仪器和元件，了解它们 的特点、光路元和用处；本演示实验光路的安装和调整使学生 通过自己动手操作，掌握一定的实验测量方法。学会利用双缝 干涉原理测量光的波长。学会利用光具盘中的实验仪器验证几 何光学中的基本原理。 5、实验在这一章有什么意义：进一步了解光的性质，明白光的干 涉原理和干涉图样的形成。通过光具盘验证光学的原理可以使 学生更直观地看到这些光学原理所对应的光学现象，理论还要 通过实验说话，有助于学生更深刻的理解光的波动性。 6、实验仪器：j2515型双缝干涉试验仪、j2501-1型光具盘演示仪、 学生电源。 7、实验原理：⑴双缝干涉：两条靠的很近的平行双缝，能把一个 线光源发出的光分成两束相干光，当这两列相干光在空间相遇
时，会出现相互加强或相互减弱的现象，即在光程差等于零或等于波长整数倍的地方，相互加强形成亮点；在光程差等于半波长的奇数倍的地方，相互抵消形成暗点。若在双缝后面置一屏幕，则可以见到明暗相间的干涉条纹。⑵光具盘：根据已有光学原理，自行组装光具盘中的光学仪器从而验证所学光学原理对应现象的真实性。 8、 实验的基本方法、基本过程：①按照说明书对实验仪器进行安 装，并进行调节使各部分等高共轴。②在遮光管一端装上观察系统，调节使之出现双缝。③先观察白色光干涉现象，然后观察单色光并记录.④计算。 9、 数据记录 1.红光 d=0.200mm L=600mm 游标尺读数 1 2 3 4 平均值 X 1(mm) 10.52 10.50 10.52 10.50 10.51 X 7(mm) 22.52 22.54 22.54 22.52 22.53 mm X X L d L d 4171067.66 51.1053.22600200.017-?≈-?=--?=?X ?= 红λ 2.绿光 d=0.200mm L=600mm 游标尺读数 1 2 3 4 平均值 X 1(mm) 9.92 9.90 9.92 9.92 9.915 X 7(mm) 19.52 19.52 19.54 19.54 19.53 mm L d L d 4171034.56 915.953.196002.017-?≈-?=-X -X ?=?X ?=绿λ
双缝干涉实验的研究
本科毕业论文（设计） 题目：双缝干涉实验的研究 学生：王晓敏学号： 201040610236 学院：物理与电子科学学院专业：物理学 入学时间： 2010 年 9 月 13 日 指导教师：屈奎职称：讲师 完成日期： 2014 年 5 月 12 日
诚信承诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《双缝干涉实验的研究》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年月日
双缝干涉实验的研究 摘要：通过简单的方法和常用的材料分别设计制作出适合于实验室测量用和教室演示用双缝干涉实验器材。介绍了光源的选择和双缝的制作，并对刻线的不同情况对干涉图像的影响进行了图示说明。 关键词：双缝干涉；自制器材；波长； Study of the Double-slit Interference Experiment Abstract: A method and a simple design commonly used materials are suitable for laboratory measurements and classroom presentations with double-slit interference experiment equipment. Select the source and describes the production of double-slit, and the different situations engraved lines on interference images were illustrated. Key words: double-slit interference; homemade equipment; wavelength
看说双缝实验
看说双缝实验 一项人类无法给出合理解释的科学实验，一种神秘力量在主导着感官 罡罡先生 2018-07-06 07:07:20 把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（从一个点发出的光源）。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。 科学家们想观察清楚如何会这样，于是他们在微观层面上来观察，架设高速摄像机，观察光子是如何一个一个通过缝隙形成波干涉的，这时候神奇的事情出现了，光子波的特性消失了！又变成人类最容易理解的粒子，只出现了两条条纹。这才引出了超级可怕和诡异的电子双缝干涉实验和后来石破天惊的的“延迟选择实验”，给整个人类带来了前所未有的思想冲击。 无数的科学家马上开始动手设计实验。当科学家在确定电子已经通过双缝后，迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是，出现了两道条纹！反之亦然，如果迅速的拿掉摄像机，又会出现干涉条纹，即使我们在决定拿掉摄像机的时候，电子已经通过了双缝！这说明了什么？这意味着当我们没有看电子的时候，电子就不是实在的东西，它像个幽灵向四周散发开来，以波的形态悬浮在空间中。你一睁开眼睛，所有的幻影就立马消失，电子的波函数在瞬间坍缩，变成一个实实在在的粒子，随机出现在某个位置上，让你能看到它。 这个实验几乎颠覆了几千年来人们对客观世界的主流认识，具体而言，就是在人类认识世界的过程中，人的意识决定着客观对象的呈现方式。听起来好像天方夜谭，可这真真实实就是电子双缝干涉实验带给我们的震撼。在二十一世纪初科学界评选的令人头皮发炸的十大实验中，该实验高居榜首。用“毛骨悚然”来形容该实验一点也不为过。
杨氏双缝实验实验报告
杨氏双缝干涉 一、实验目的 （1） 观察杨氏双缝干涉现象，认识光的干涉。 （2） 了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念。 （3） 掌握和熟悉各实验仪器的操作方法。 二、实验仪器 1：钠灯（加圆孔光阑） 2：透镜L 1（f=50mm ） 3：二维架（sz-07） 4：可调狭缝s （sz-27） 5：透镜架（sz-08，加光阑） 6：透镜L 2（f=150mm ） 7：双棱镜调节架（sz-41） 8：双缝 三、实验原理 由光源发出的光照射在单缝s 上，使单缝s 成为实施本实验的缝光源。由杨氏双 缝干涉的基本原理可得出关系式△x= L λ/d ，其中△x 是像屏上条纹的宽度──相邻两条亮纹间的距离，单位用mm ；L 是从第二级光源（杨氏狭缝）到显微镜焦平面的距离，单位用mm ；λ是所用光线的波长，单位用nm ；d 是第二级光源（狭缝）的缝距（间隔），单位用mm 。 9 ：延伸架 10：测微目镜架 11：测微目镜 12：二维平移底座（sz-02） 13：二维平移底座（sz-02） 14：升降调节座（sz-03） 15：二维平移底座（sz-02） 16：升降调节座（sz-03）
四、实验步骤 （1）调节各仪器使光屏上出现明显的明暗相间的条纹。 （2）使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝s上，用透镜L2将s成像于测微目镜分划板M 上，然后将双缝D置于L2近旁。在调节好s，D和M的mm刻线平行，并适当调窄s之 后，目镜视场出现便于观察的杨氏条纹。 （3）用测微目镜测量干涉条纹的间距△x，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离L，用显微镜测量双缝的间距d，根据△x=Lλ/d计算钠黄光的波长λ。 五：数据记录与处理 数据表如下： M/条x1（mm）x2（mm x（mm）λ(mm) r1(cm) r2(cm) d1(mm) d2(mm) r(cm) d(mm) r的平均值：d的平均值： 根据公式△x=L*λ/d求得λ（如表所示），最后求得λ的平均值为 六：误差分析
实验用双缝干涉测光的波长(精)
实验用双缝干涉测光的波长 ●教学目标 一、知识目标 1.复习巩固双缝干涉实验原理. 2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法. 3.测定单色光的波长. 二、能力目标 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力. 三、德育目标 1.培养工作中的合作精神. 2.耐心细致的实验态度. ●教学重点 L 、d 、λ的准确测量. ●教学难点 “故障”分析及排除. ●教学方法 1.通过复习弄清测量原理. 2.学生动手实验，观察图样测定波长. ●教学用具 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、复习基础知识 如图20—29所示，灯丝发出的光，经过滤片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，这时单缝S 相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S 1和S 2之后，再次发生衍射，S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，通过S 1、S 2后的单色光在屏上相遇并叠加，当路程差P 1S 2-P 1S 1=k λ(k =0、1、2…)时，在P 1点叠加时得到明条纹，当路程差P 2S 2-P 2S 1= （2k +1）· 2 (k =0、1、2…)时，在P 2点叠加时得到暗条纹.相邻两条明条纹间距Δx ,与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ,Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ.
若不加滤光片，通过双缝的光源将是白光，因干涉条纹间距（条纹宽度）与波长成正比，因此在亮纹处，各种颜色的光宽度不同，叠加时不能完全重合，从而呈现彩色条纹. 二、测量方法 两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx 1用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，（课本图实—3），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（课本图实—4），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx =|a 1-a 2|. Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，即条纹宽度Δx =1 n a . 三、学生活动 1.观察双缝干涉图样 （教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影） 步骤：（1）按课本图实—2，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上. （2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光. （3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏. （4）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5~10 cm. （5）放上单缝，观察白光的干涉条纹. （6）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹. 2.测定单色光的波长 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹. (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后手轮的读数a 2,a 1与a 2之差即为n 条亮纹的间距. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离L . (4)用游标卡尺测量双缝间距d (这一步也可省去，d 在双缝玻璃上已标出） （5）重复测量、计算，求出波长的平均值. (6)换用不同滤光片，重复实验. 四、实验过程中教师指导 （1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行. (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘. (3)指导安装时，要求学生注意调节光源、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，引导学生分析理由. （4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近. (5)实验中会出现像屏上的光很弱的情况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力. （6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因.
(新)高中物理二轮复习功能关系专题
一、动能定理 动能定理的推导 物体只在一个恒力作用下，做直线运动 w ＝FS ＝m a ×a V V 22 122- 即 21222121mv mv w -= 推广： 物体在多个力的作用下、物体在做曲线运动、物体在变力的作用下 结论： 合力所做的功等于动能的增量 ，合力做正功动能增加，合力做负功动能减小 合力做功的求法： 1、受力分析求合力，合力乘以在合力方向的位移（合力是恒力，位移相对地的位移） 2、合力做的功等于各力做功的代数和 二．应用动能定理解题的步骤 （1）确定研究对象和研究过程。 （2）对研究对象受力分析，判断各力做功情况。 （3）写出该过程中合外力做的功，或分别写出各个力做的功（注意功的正负） （4）写出物体的初、末动能。按照动能定理列式求解。 【例】如图所示，质量为m 的钢珠从高出地面h 处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10停止，则 （1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？ （2）若让钢珠进入沙坑h/8，则钢珠在h 处的动能应为多少？设钢珠在沙坑中所受平均阻 力大小不随深度改变。 三、高中物理接触到的几种常用的功能关系 1、 重力做功等于重力势能的减小量 2、 弹力做功等于弹性势能的减小量 3、 电场力做功等于电势能的减小量 4、 合外力做功等于动能的变化量（动能定理） 5、 除重力以外其它力做功等于机械能的变化量 6、 摩擦力乘以相对位移代表有多少机械能转化为内能用于发热 7、 电磁感应中克服安培力做功量度多少其他形式能转化为电能用于发热 8、能量守恒思路
1．(2013·长春模拟)19世纪初，科学家在研究功能关系的过程中，具备了能量转化和守恒的思想，对生活中有关机械能转化的问题有了清晰的认识，下列有关机械能的说法正确的是( ) A ．仅有重力对物体做功，物体的机械能一定守恒 B ．仅有弹力对物体做功，物体的机械能一定守恒 C ．摩擦力对物体做的功一定等于物体机械能的变化量 D ．合外力对物体做的功一定等于物体机械能的变化量 2．(2013·东北四市联考)在高度为h 、倾角为30°的粗糙固定的斜面上，有一质量为m 、与一轻弹簧拴接的物块恰好静止于斜面底端。物块与斜面的动摩擦因数为33，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用一平行于斜面的力F 拉动弹簧的A 点，使m 缓慢上行到斜面顶端。此过程中( ) A ．F 对该系统做功为2mgh B ．F 对该系统做功大于2mgh C ．F 对该系统做的功等于物块克服重力做功与克服摩擦力做功之和 D ．F 对该系统做的功等于物块的重力势能与弹簧的弹性势能增加量之和 3.(2013·山东泰安一模)如图所示，在竖直平面内有一个半径为R ，粗细不计的圆管轨道。半径OA 水平、OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 正上方P 点由静止开始自由下落，小球恰能沿管道到达最高点B ，已知AP ＝2R ，重力加速度为g ，则小球从P 到B 的运动过程中( ) A ．重力做功2mgR B ．机械能减少mgR C ．合外力做功mgR D ．克服摩擦力做功12 mgR 4.（2013吉林摸底）如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行。将一个物体轻轻 放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送 带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是( ) A ．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 B ．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加 C ．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加 D ．物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热 5．如图所示长木板A 放在光滑的水平地面上，物体B 以水平速度冲上A 后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A 上，则从B 冲到木板A 上到相对板A 静止的过程中，下述说法中正确是（ ） A ．物体 B 动能的减少量等于系统损失的机械能 B ．物体B 克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量 C ．物体B 损失的机械能等于木板A 获得的动能与系统损失的机械能之和 D ．摩擦力对物体B 做的功和对木板A 做的功的总和等于系统内能的增加量
高中物理二轮复习资料
高中物理二轮复习资料 1 物体带电的标志：能够吸引轻小物体。(带电体的性质) 2 摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电，叫摩擦起电。 3 摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同，在摩擦时，束缚电子能力强的物质就得到电子带负电，束缚电子能力差的物质就失去电子带正电。 4 正电荷：绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷。 负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。 5 电荷的相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 6 验电器的作用：用来检验物体是否带电。 验电器的工作原理：利用同种电荷相互排斥的原理工作的。 7 电量：电荷的多少叫做电量。电量的单位是库仑，简称库。 8 电子电量：一个电子所带的电量叫电子电量。它是*10-19库。 9 中和：放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象，叫做中和。 10 1897年英国科学家汤姆逊发现了电子。 11 电流方向：把正电荷移动的方向规定为电流的方向。
电子移动方向与它正好相反。 12 导体：容易导电的物体叫导体。如金属、石墨、人体、大地及酸碱盐水液。 绝缘体：不容易导电的物体叫绝缘体。如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。 13 电源:能够提供持续电流的装置。在干电池中电能是以化学能的形式存在。 14 自由电子:在金属导体中能脱离原子核束缚而在金属内部自由移动的电子。 15 电路：把用电器、电源、开关用导线连接起来的电流路径。 电路图：用符号表示电路连接情况的图。 16 通路：处处接通的电路。开路：某处断开的电路。 短路：不经过用电器直接把导线接在电源两端的电路。 17 串联电路：把电路元件逐个顺次连接起来的电路。特点：电流依次通过每个用电器。 并联电路：把电路元件并列连接起来的电路。特点电流在某处分支，再在某处会合。 对于定滑轮，动滑轮和滑轮组明确以下5个关系对于分析问题是很重要的(以竖直向上提升重物的滑轮、滑轮组为例) (1)当不考虑动滑轮重及绳与滑轮之间摩擦时，拉力与
由电子的双缝干涉实验引发的思考
由电子的双缝干涉实验引发的思考 ——物理系杨远庆０８１０１３０９２３随着物理学的发展，人们对物理世界的认识越来越清楚。从19世纪末电子被汤姆孙发现开始，物理学家们就把研究的目光指向了微观世界。物理学家们在研究微观世界（原子、分子、原子核…）的结构和运动规律的过程中，逐步建立起了一门科学，我们将这门科学称为量子物理学。同时，我们把科学家们在研究原子、分子、原子核、基本粒子时所观察到的关于微观世界的系列特殊的物理现象称为量子现象。 要想说量子现象，先说说量子世界。量子世界除了其线度极其微小之外（10-10～10-15m量级），另一个主要的特征就是它们所涉及的许多宏观世界所对应的物理量往往是不能连续变化（如：坐标、动量、能量、角动量、自旋等），只能取某些特定的值，这就是量子的解释。许多实验事实表明，量子世界满足的物理规律不再是经典的牛顿力学，而是量子物理学。量子物理学是当今人们研究微观世界的理论，也有人称为研究量子现象的物理学。 由于宏观物体是由微观世界建构而成的，因此量子物理学不仅是研究微观世界结构的工具，而且在深入研究宏观物体的微结构和特殊的物理性质中也发挥着巨大作用。 在量子世界，另外一个最大的现象就是波粒二象性。光既是一种波，也是一种粒子，这是大家所熟知的问题了，对于光的粒子性我们可以通过光电效应验证，而验证光的波动性我们也可以通过杨氏双缝干涉实验来完成。现在，我们再重复一下托马斯．杨所做的双缝干涉实验，唯一不同的是我们要把实验中的光束变为电子束。实验结果我们会发现电子束也会像光束一样发生明显的干涉现象（对于这个现象，德布罗 意早在其博士毕业论文中解释到了，他的论文中说一切物质粒子都具有波粒二象性，且满足关系式λ＝ｈ ｐ （式中ｈ＝６．６２６０６８９６（３３）×１０?３４ 为普朗克常量），从关系式我们知道，对于宏观世 界粒子，我们难以观察到粒子的波动性，但在微观世界这种现象却是十分地明显）。但是，如果我们将电子束中的电子数目慢慢减少，我们又会发现什么现象呢？如果电子数目足够多，我们依然会发现明显的干涉现象，但是当电子数目减少到只有几万、几千、几百甚至只有几个的时候呢？按照德布罗意的物质波解释，它们依然会成一种波的现象分布，不过由于粒子数目太少，难以形成一种波形，但依旧成波的分布。但问题是如果我们只拿一个电子来做这个实验，现象又会是怎么样呢？如果按照德布罗意的说法，一个电子依旧会形成一种波的分布，预示电子就将会在“同一个时刻”穿过两个孔，打在缝后的接受屏上形成“波”。然而，一个电子能“同时”穿过两个孔吗？ 对于这个疑问，我们就需要海森伯不确定性原理来解释了。（海森伯不确定关系，又被称为测不准关系，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中一个极为重要的关系式。它包括多种形式，其中两个是：ΔｘΔｐ≥ｈ?ｔ?Ｅ≥ｈ两式最通俗的解释就是，要想测得准确的动量（即Δｐ趋于０），就必须要求Δｘ无限大（即空间无限延伸）；要想测得准确的能量状态（即?Ｅ趋于０），就必须要求?ｔ无限大（即时间无限延长）。）假设现在我们要确切地知道那一个电子的确切位置（即到底是“同时”穿过两个孔还是穿过哪一个孔），那我们就必须要跟踪这个电子，然而，要想观测到这个电子，我们就必须要用到 光，而要想知道电子精确地位置，就要求光的波长足够的短，由公式Ｅ＝ｈ λ 知这也就必须要求光子的能量足够的大，然而，一旦光子的能量大了起来，那么其和发生电子碰撞时就会明显地影响电子的运动轨迹。而一旦影响到了电子的轨迹，实验也就失败了。要想不影响到电子的运动轨迹，我们就要求光子的能量远小于电子的动能，然而，这就必将导致光子的波长很长，那么，电子的确切位置我们也就不能精确地观测到。就是因为如此矛盾的原因我们才不能确切地知道电子的准确位置，所以我们只能说电子“同时”穿过了两个孔。而我们也可以通过求解薛定谔方程来解释一个电子的这种“分身术”。
高中物理二轮专题复习：10 动量和原子物理(选修3-5)(新人教版)
专题10 动量和原子物理（选修3-5） 知识梳理 一、动量、冲量、动量守恒定律 1、动量 P=mv 方向与速度方向相同 2、冲量 I= F ·t ．方向与恒力方向一致 3、动量守恒定律的三种表达方式 （1）P ＝P ′ （2）Δp 1=－Δp 2 （3）m 1v l ＋m 2v 2＝m 1v / l ＋m 2v / 2 二、波尔理论 1、 氢原子能级与轨道半径 （1）能级公式：)6.13(1 112 eV E E n E n -== （2）半径公式： )53.0(112 ο A r r n r n == （3）跃迁定则：终初E E h -=ν 三、原子核衰变、半衰期及核能 四、光电效应及其方程 1、光电效应规律 (1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光必须大于这个极限频率才能产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度(数目)无关，只随着入射光的频率增大而增大． (3)当入射光的频率大于极限频率时，保持频率不变，则光电流的强度与入射光的强度成正 比． (4)从光照射到产生光电流的时间不超过10— 9s ，几乎是瞬时的． 2、光电效应方程
（1）爱因斯坦光电效应方程：E k =h γ－W (E k 是光电子的最大初动能；W 是逸出功：即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功，也称电离能 ) （2）极限频率： 专题测试 1.(5分) .已知氢原子的基态能量为E ，激发态能量21/n E E n =，其中n=2,3…。用h 表示普 朗克常量，c 表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 ( ) .A 143hc E - B. 12hc E - C.14hc E - D. 19hc E - 2. (5分)．下列能揭示原子具有核式结构的实验是 （ ） A ．光电效应实验 B ．伦琴射线的发现 C ．α粒子散射实验 D ．氢原子光谱的发现 3.(5分) .用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、 (c)所示的图像，则 ( ) A.图像(a)表明光具有粒子性 B.图像(c)表明光具有波动性 C.用紫外光观察不到类似的图像 D.实验表明光是一种概率波 4.(5分).光电效应实验中，下列表述正确的是 ( ) A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子 5.(8分)(1)氢原子从能级A 跃迁到能级B 吸收频率为ν1的光子，从能级A 跃迁到能级C 释 放频率为ν2的光子，若ν2＞ν1，则当它从能级B 跃迁到能级C 时，将________(填选项前的字母) A ．放出频率为ν2－ν1的光子 B ．放出频率为ν2＋ν1的光子 C ．吸收频率为ν2－ν1的光子 D ．吸收频率为ν2＋ν1的光子 (2)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核(称为母核)俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核(称为子核)，并放出一个中微子 的过程．中微子的质量很小，不带电，很难被探测到，人们最早就是通过子核的反冲而间
杨氏双缝干涉实验的虚拟仿真实现
干涉和衍射实验的虚拟仿真实现 陈跃 物理与电子信息学院 2006级物理学指导教师：刘自翔 摘要：为研究杨氏双缝干涉实验和单缝衍射实验,并对各种条件下的杨氏双缝干涉实验和单缝衍射实验的现象进行直观观测与分析,根据杨氏双缝干涉理论借助Matlab 语言编程进行了计算机虚拟仿真。结果表明:该仿真能够直接绘制单色光杨氏双缝干涉的图样和光强分布曲线,并能同步计算出相应的条纹间距及对比度;所得图样细致逼真,并可直观地分析出各参量的改变对于干涉结果的影响。所得仿真结果和理论推导完全一致,因此,该仿真为理论分析和实验教学提供了新的有效的辅助手段。 关键词: 杨氏双缝干涉; 仿真; Matlab 程序 Realization in Simulating of Young’s Double Slit Interference Experiments Chenyue College of Physus and Electronic Information Science, Physics,Grade:2006, Instructor:Mr Liu Abstract: in order to study the phe nomenon of Young’s double slit interference experiment ,in the paper ,we have simulated the experiment by using Matlab program. The results can display the interference pattern and distributing curve of intension under all conditions ,and the corresponding interval of interference fringe and contrast can also be figured out simultaneously.When the incidence light is monochromatic or nonmonochromatic ,the simulation results and the theoretical calculation are completely consistent . The drawings are delicate and distinct ,which can help us to observe and analyze this experiment. The simulation makes the whole physical process objective ,and which offers a new effective supplementary means for optical theory analysis and experiment teaching. Keywords : young’s double slit interference ; simulation ; Matlab program
杨氏双缝干涉实验报告
实验报告 班级：XX级物理学学号：XXXXXXXXXXX 姓名:XXX 成绩： 实验内容：杨氏双缝干涉实验指导老师:XXX 一实验目的：通过杨氏双缝干涉实验求出钠光的波长。 二实验器材：钠光灯，双缝，延伸架测微目镜，3个二维平移底座，2个升降调节座, 透镜L1,二维架，可调狭缝S，透镜架，透镜L2,双棱镜调节架. 三实验原理：波在某点的强度是波在该点所引起的振动的强度，因此正比于振幅的平方。如果两波在P点引起的振动方向沿着同一直线。那么，根据△φ=2π/λδ=2π/（r2-r1）=k （r2-r1）k为波数。则对应2πj即r2-r1=2jλ/2(j=0,±1,±2…)（1—14）差按等于λ/2的整数倍，两波叠加后的强度为最大值，而对应于△φ=(2j+1) λ\2(j=0,±1,±2…) （1—15）式那些点，光程差等于λ/2的奇数倍，称为干涉相消。如果两波从s1,s2向一切方向传播，则强度相同的空间各点的几何位置。满足r2-r1=常量，r2-r1≈s2s1=d满足下列条件的各点，光强为最大值r2-r1≈ d=jλ考虑到r< 高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长 [知识梳理] 1.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13-3-1所示. 图13-3-1 2.实验原理 根据公式____________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13-3-2所示）测出. 图13-3-2 3.实验步骤 （1）测量时,应使分划板中心刻度对齐条纹_________（如图13-3-3所示）,记下此时手轮上的读数. 图13-3-3 （2）转动测量头,使分划板中心刻度____________,记下此时手轮上的读数. （3）两次____________就表示这两条纹间的距离. （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=__________. 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=d l λ,得λ=.)1(l n ad （6）重复上述实验步骤,求出x 的平均值. [知识导学] 在学习本节内容以前,我们已经学过了双缝干涉的理论知识,所以要对理论知识进行复习巩固,同时预习实验内容,明确实验目的和实验原理,知道所需要的实验仪器及仪器在使用时的先后顺序.在实验过程中要注意操作步骤的先后顺序及可能会造成实验误差的细小枝节,确保实验结果的准确性. 在本节的实验中,由于Δx 、l 对实验结果的影响较大,l 用毫米刻度尺来测量,Δx 用测量头来测量,直接测量会有较大的误差,通常用测n 条的间距a,再推测出相邻条纹的间距Δx=a/(n -1) ,也可以通过多次测量求平均值的方法来减小实验的误差. [疑难突破] 本实验的注意事项： 剖析：（1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器,要轻拿轻放,不要随便拆分遮光筒、测量头等元件. 高中物理学史 一、力学 1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）； 2、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。 3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》着作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。 4、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 5、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。 6、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。 7、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律； 8、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量； 二、电磁学 9、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量k的值。 10、16世纪末，英国人吉伯第一个研究了摩擦是物体带电的现象。 18世纪中叶，美国人富兰克林提出了正、负电荷的概念。 1752年，富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。 11、1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。 12、1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。 13、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。 14、1911年，荷兰科学家昂纳斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。 15、19世纪，焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，即焦耳定律。 16、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。 17、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。 18、荷兰物理学家洛伦兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛伦兹力）的观点。高中物理-实验：用双缝干涉测量光的波长
高考物理二轮专题高中物理学史