1、选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）实验十四 用双缝干涉测光的波长一、实验目的(1)了解光波产生稳定的干涉现像的条件。(2)观察白光和单色光的双缝干涉图样。(3)测定单色光的波长。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）二、实验原理(1)光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光经过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，我们通过光屏可以观察到明暗相间的干涉条纹。若用白光照射，通过两狭缝可以在光屏上观察到彩色条纹。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）三、实验器材双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测
2、量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺。四、实验步骤1观察干涉条纹(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。如图所示。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(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，使光源发出的光能沿轴线到达光屏。(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约510 cm，这时，可观察白光的干涉条纹。(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）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
3、，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹。(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)。(4)重复测量。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。(4)照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节。七、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x带来的误差：干涉条纹没有调整到最清晰
4、的程度。误认为x为亮(暗)条纹的宽度。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）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。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。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【例1】(2013太原模拟)(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹(暗纹)间的距离，可采取_或_的方法。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_(填数字代号)。(3)转动测量头的
5、手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是_ mm。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是_m。(取三位有效数字)选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【答案】见解析选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【总结提升】实验记忆口诀亮光源、滤光片，单缝双缝成一线；遮光筒、测量头，中间有屏把像留；单缝双缝平行放，共轴调整不能忘；分划线，亮条纹，对齐平行测得准；n条亮纹
6、读尺数，相除可得邻间距；缝距筒长记分明，波长公式要记清。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【例2】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。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(1)本实验的实验步骤有：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；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；用米尺测量双缝到屏的距离；用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离。在操作步骤时还应注意_和_。选修34 第二章 光高考总复
7、习 物理（JK）(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图乙所示的手轮上的示数_mm，使得相邻亮纹的间距x为_mm。(3)已知双缝间距d为2.0104m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式_，求得所测红光波长为_nm。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【例3】在观察光的干涉现像的实验中，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；按下图所示的方法，让激光束通过自制的双缝。选修34 第二
8、章 光高考总复习 物理（JK）(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)在狭缝间的距离和狭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”)。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【答案】(1)越大(2)越大(3)小选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）1利用图中装置研究双缝干涉现像时，下面几种说法中正确的是()A将屏移近
9、双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【答案】ABD选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）2某同学在做双缝干涉实验时，按各元件的合理顺序正确的安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是由于()A光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大B没有安装滤光片C单缝与双缝不平行D光源发出的光束太强【答案】AC选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）3在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法正确的是()A实验时应
10、调节各器件共轴，并且单缝和双缝的缝应相互平行B观察到的白光的干涉图样是：可以看到彩色的干涉条纹，中央为一条白亮的零级干涉条纹；彩色条纹的排列，以零级亮条纹为中心左右对称，在第一级亮条纹中紫色在最外侧选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）C看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或绿色滤光片，即可看到红黑相间或绿黑相间的干涉条纹，且红条纹的间距比绿条纹的间距大D测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【答案】ACD选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）4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
11、缝屏 C光屏 D双缝屏 E遮光筒F滤光片(其中双缝屏和光屏连在遮光筒上)(1)把以上元件安装在光具座上时，自光源起合理的排列顺序是_。(只需填前面的字母)(2)正确调节后，在屏上观察到红光的干涉条纹，用测量头测出10条红亮纹间的距离为a，改用绿色滤光片，其他条件不变，用 测 量 头 测 出 10条 绿 亮 纹 间 的 距 离 为 b，则 一 定 有a_b。(选填“大于”“小于”或“等于”)选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(3)在双缝干涉实验中，滤光片的作用是_，单缝的作用是_，双缝的作用是_。【答案】(1)AFBDEC(2)大于(3)获得单色光 形成线光源 形成相干光源选修34 第
12、二章 光高考总复习 物理（JK）5(2012福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_mm。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）【解析】(1)在不放置单缝和双缝时才能根据光屏上光斑的形状来判定光束是否沿遮光筒的轴线传播，故A错误。因条纹宽度是指相邻亮纹中心或相邻暗纹中心之间的距离，故B正确。微小量累积法可有效减小测量中的偶然误差，故C正确。答案为A。(2)手 轮 上 固 定 刻 度 读 数 为 1.5 mm，可 动 刻 度 读 数 为47.00.01 mm，故测量结果为1.
13、5 mm47.00.01 mm1.970 mm。【答案】(1)A(2)1.970选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）6利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距d0.4 mm，双缝到光屏的距离l0.5 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A、B位置时游标卡尺读数也如图中所示，则：选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA_mm，xB _mm，相 邻 两 条 纹 间 距 x_mm；(2)波长的表达式_(用x、l、d表示)，该单色光的波长_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
14、变”或“变小”)。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）7用某种单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离d的大小恰好是下图中游标卡尺的读数，如图丁所示；双缝到毛玻璃间的距离的大小由图中的毫米刻度尺读出，如图丙所示；实验时先移动测量头(如图甲)上的手轮，把分划线对准靠近最左边的一条亮条纹(如图乙所示)，并记下螺旋测微器的读数x1(如图戊所示)，然后转动手轮，把分划线向右移动，起到对准第7条亮条纹并记下螺旋测微器的读数x2(如图己所示)，由以上测量数据求该单色光的波长。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）选修34 第二章 光高考总复习 物理
15、（JK）【答案】8107 m选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）8在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上(如图所示)，并选用缝间距d0.2 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L700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(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1次映入眼帘的干涉条纹如下图(a)所示，图(a)中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图(b)中游标尺上的读数x11.16 mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图(c)所示，此时图(d)中游标尺上的读数x2_mm；选修34 第二章 光高考总复习 物理（JK）(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x_mm；这种色光的波长_nm。【答案】(1)15.02(2)2.31660
