2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验十九　用双缝干涉实验测量光的波长.docxVIP

实验十九用双缝干涉实验测量光的波长

学习目标1.掌握由Δx=ldλ测光的波长的原理,并能测单色光波长。2.观察单色光的双缝干涉图样,掌握测量头测量条纹间距的方法

实验原理

实验操作

注意事项

如图所示,相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ,双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离l满足关系式Δx=ldλ,因此,只要测出Δx、d、l即可测出波长λ

1.安装调整仪器(如图)

(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。

(2)接好光源,打开开关,使白炽灯正常发光。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.测量记录数据

(1)调单缝与双缝间距为5~10cm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a1;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a2,则相邻两亮条纹间的距离Δx=|a

(4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。

1.调节双缝干涉仪,保证光源、单缝、双缝、测量头与遮光筒共轴,则光源发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

2.保持单缝和双缝平行,中心位于遮光筒的轴线上。

3.调节测量头时,应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐。

4.不要直接测Δx,要测多条亮条纹的间距再计算平均值得到Δx,可以减小误差。

数据

处理

1.条纹间距:Δx=an-a1n-1。2.波长:λ=dlΔx。

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)误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度。

(3)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。

(4)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。

考点一教材原型实验

例1利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

(1)实验前打开光源,调节光源的高度和角度,使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮;然后光具座上先放置b和c,再放置a,就可以观察到单色光的双缝干涉图样(均选填“双缝”“单缝”或“滤光片”)。?

(2)如图乙所示,实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度,下列哪个操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行。?

A.仅拨动拨杆 B.仅旋转单缝

C.仅前后移动凸透镜 D.仅旋转毛玻璃处的测量头

(3)实验中已知双缝间的距离d=0.4mm,双缝到光屏的距离L=1.6m,某种单色光照射双缝时,用测量头测量条纹间的宽度:先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐,将该亮条纹定为第1条亮条纹,此时手轮上的示数如图丙所示为mm;然后同方向转动手轮,使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐,此时手轮上的示数如图丁所示为mm,则这种单色光的波长为m(最后一空结果保留2位有效数字)。?

(4)上述实验中,若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片,则相邻亮条纹中心间距(选填“增大”“减小”或“不变”)。?

答案(1)单缝双缝滤光片(2)D(3)2.332(2.331~2.333均可)15.325(15.324~15.326均可)6.5×10-7(4)减小

解析(1)观察单色光的双缝干涉图样实验中,通过滤光片获得单色光,通过单缝获得线光源,通过双缝获得相干光,故光具座上先放置b单缝和c双缝,再放置a滤光片,就可以观察到单色光的双缝干涉图样。

(2)若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行,则仅旋转毛玻璃处的测量头即可,故D正确。

(3)由题图丙可知示数为2mm+0.332mm=2.332mm

由题图丁可知示数为15mm+0.325mm=15.325mm

由Δx=ldλ得λ=

=0.4×10-3×15.325-2.3325×10-31.6

(4)若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片,则λ减小,由Δx=ldλ可知相邻亮条纹中心间距减小

例2(2025·辽宁大连模拟)在“用双缝干涉测光的波长”的实验中,实验装置如图甲所示。

(1)某同学以线状白炽灯为光源,对实验装置进行调节并观察了实验现象后,总结出以下几点,下列说法中正确的是。?

A.干涉条纹与双缝垂直

B.单缝和双缝应相互平行放置

C.若取下滤光片,光屏上可观察到白光的干涉图样

D.想增加从目镜中观察到的条纹个数,可以将单缝向双缝靠近

(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹