高考物理总复习实验十一 用双缝干涉测量光的波长.docVIP

实验十一用双缝干涉测量光的波长

【必备知识·自主排查】

一、实验思路与操作

装置图和思路

操作要领

思路：

测量双缝到屏的距离l及相邻两条亮条纹间的距离Δx，由λ＝dlΔx

(1)安装仪器

①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上；

②接好电源，打开开关，使灯丝正常发光，调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏；

③安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行

(2)观察与记录

①调单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹；

②在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹；

③调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数x1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数x2，则相邻两亮条纹间的距离Δx＝x2

二、数据处理

1．条纹间距Δx＝x2

2．波长λ＝dlΔx

3．计算多组数据，求λ的平均值．

注意事项

(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．

(2)安装时，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，并使单缝、双缝平行且竖直．

(3)光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近．

(4)实验中会出现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所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关系．

误差分析

(1)双缝到屏的距离l的测量存在误差．

(2)测条纹间距Δx带来的误差如下：

①干涉条纹没有调整到最清晰的程度．

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测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清．

【关键能力·分层突破】

考点一教材原型实验

例1[2021·浙江6月，18]图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置．实验中

(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________(单选)．

A．旋转测量头

B．增大单缝与双缝间的距离

C．调节拨杆使单缝与双缝平行

(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________(单选)．

A．减小单缝与光源间的距离

B．减小单缝与双缝间的距离

C．增大透镜与单缝间的距离

D．增大双缝与测量头间的距离

【跟进训练】

1.[2022·山东青岛一模]某实验小组在用双缝干涉测光的波长的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示．双缝间距d＝0.20mm，测得屏与双缝间的距离L＝500mm.然后，接通电源使光源正常工作：

(1)某同学在测量时，转动手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准亮条纹A的中心，如图乙所示，则游标卡尺的读数为________cm；然后他继续转动手轮，使分划板中心刻线对准亮条纹B的中心，若游标卡尺的读数为1.67cm，此时主尺上的________cm刻度与游标尺上某条刻度线对齐；入射光的波长λ＝________m；

(2)若实验中发现条纹太密，可采取的改善办法有______________________(至少写一条)．

2．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，请按照题目要求回答下列问题．

(1)图中甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是________．

(2)将表中的光学元件放在图丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．

元件代号

A

B

C

D

E

元件名称

光屏

双缝

白光光源

单缝

透红光的滤光片

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，表示各光学元件的排列顺序为________.(填写元件代号)

(3)已知该装置中双缝间距d＝0.50mm，双缝到光屏的距离L＝0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图(a)所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图(b)所示，则其示数为________mm；在B位置时游标卡尺如图(c)所示．由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________m．

考点二拓展创新型实验

例2洛埃德(H.Lloyd)在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，从单缝S发出的光，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹．单缝S通过平面镜成的像是S′.

(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S被视为其中的一个缝，__________________相当于另一个“缝”；

(2)实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，在入射角接近90°时，反射光与入射光相比，相位有π的变化，即半波损失．如果把光屏移动到和平面镜接触，接触点P处是________(选填“亮条纹”