1、4实验：用双缝干涉测量光的波长一、观察双缝干涉图样1将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上如图所示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射到光屏上4安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的中心轴线上，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在实验中双缝前面的单缝的作用是怎样的？如果我们用单色性很好的激光直接照射双缝，能否在屏上看到干涉条纹？提示：单缝的作用是获得线光源，如果用单色性很好的激光，则不需要单缝，直接照射双缝即可观察到干涉条纹二、测定单色光的波长1实验步骤(1)
2、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亮条纹中心时，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心时，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量时移过的条纹数n，则相邻两亮条纹间距x|.(3)用刻度尺测量双缝到光屏间的距离l(d是已知的)(4)重复测量、计算，求出波长的平均值(5)换用不同滤光片，重复实验2数据处理：由x知.实验中为什么不直接测相邻条纹间距x，而要测几个条纹间距来求平均值？提示：由于光的波长很小，实验中条纹宽度很小，直接测出一条条纹的宽度不准确或较难实现，只能先测出n个条纹间距，再求相邻亮条纹间的距离，这样既便于测量，又可以减小
3、误差考点一实验原理1波长的测量原理如图所示，双缝间距d，双缝到屏的距离l，双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0.对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1r1，PS2r2.在线段PS2上作PMPS1，则S2Mr2r1，因dl，三角形S2S1M可看作直角三角形有：r2r1dsin(令S2S1M)另：xltanlsin由得r2r1d，若P处为亮纹，则dk，(k0,1,2)，解得：xk(k0,1,2)第n级亮条纹位置xnn，第(n1)级亮条纹位置xn1(n1)，所以相邻两亮纹或暗纹的中心间距：x.2干涉图样的获得光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝后产
4、生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹，如果用白光通过双缝可以观察到彩色条纹3光的波长的测定若双缝到屏的距离用l表示，双缝间的距离用d表示，相邻两条亮纹间的距离用x表示，则入射光的波长为.d是已知的，测出l、x即可测出光的波长.【例1】(多选)用白光做“双缝干涉”实验时，得到彩色的干涉条纹，下列说法正确的是()A干涉图样的中央亮纹是白色的B在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹C在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹D在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关【导思】1.用单色光做双缝干涉实验，干涉条纹有什么特点？条纹间距与哪些因素有关？2如果用白光做双缝干涉实验
5、，干涉条纹有什么特点？中央亮纹两侧最先出现的是什么颜色条纹？【解析】白光是由各种不同色光组成的复色光，光屏中央到两狭缝距离相等，各色光经双缝到达光屏中央的路程差为零，在光屏中央均出现亮纹，各色光复合成白光，所以中央亮纹为白色由x可知：不同色光的干涉条纹间距x随波长的增大而增大，紫光的波长最短，所以靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹故正确答案为A、C.【答案】AC分析双缝干涉图样必须明确影响条纹间距的因素有哪些.根据x分析条纹间距的变化.在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是(ACD)A改用红色激光B改用蓝色激
6、光C减小双缝间距D将屏幕向远离双缝的位置移动E将光源向远离双缝的位置移动解析：由x可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距x增大，A项正确，B项错误；减小双缝间距d，相邻亮条纹的间距x增大，C项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离L，相邻亮条纹的间距x增大，D项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E项错误考点二用双缝干涉测量光的波长1实验目的(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件；(2)观察白光及单色光的双缝干涉图样；(3)测单色光的波长2实验器材光具座、单缝片、双缝片、滤光片(红、绿色滤光片各一片)、遮光筒、光源、测量头(目镜、游标尺、分划板、滑块
7、、手轮)、米尺3实验装置如下图所示：4实验步骤(1)按照上图所示的装置安装好仪器，调整光源的位置，使光源发出的光能平行地进入遮光筒并照亮光屏(2)放置单缝和双缝，使缝相互平行，调整各部件的间距，观察白光的双缝干涉图样(3)在光源和单缝间放置滤光片，使单一颜色的光通过后观察单色光的双缝干涉图样(4)用米尺测出双缝到屏的距离l，用测量头测出相邻的n条亮(暗)纹间的距离a；并利用公式x计算出x.(5)利用表达式，求单色光的波长(6)换用不同颜色的滤光片重复(3)(4)(5)步骤，观察干涉图样的异同，并求出相应的波长5注意事项(1)单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝的距离应
8、相等；(2)测双缝到屏的距离l可以用米尺多次测量取平均值；(3)测条纹间距x时，用测量头测出相邻n条亮(暗)纹之间的距离a，再求出相邻的两条亮(暗)纹之间的距离x.6误差分析(1)误差来源本实验误差的主要来源：米尺和测量头出现的读数误差对实验结果的影响很大；单缝、双缝没有严格相互平行，其中心没有位于遮光筒的轴线上；单缝到双缝的距离没有严格相等(2)减小误差的方法米尺测量屏到双缝的距离时多次测量取平均值，测量n条亮纹间距时多测几条亮纹之间的间距和，多次测量取平均值；尽量把单缝、双缝调平行，调节单缝到双缝的距离相等，其中心大致位于遮光筒的中心【例2】现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和滤光
9、片E等光学元件，要把它们放在下图所示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顺序应为：_.(2)本实验的步骤：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；用测量头测量数条亮条纹间的距离在操作步骤时还应注意_和_(3)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条亮条纹中心对齐，记
10、下此时乙中手轮上的示数为_mm.求得相邻亮条纹的间距x为_mm. (4)已知双缝间距d为2.0104 m，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.【导思】1.实验时光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏在光具座上的放置顺序怎样？2实验时对单缝、双缝放置有什么要求？3实验时为什么要保证光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏中心大致在一条直线上？4测量条纹间距时，为什么不是直接测量相邻两亮(暗)条纹之间的距离，而是通过测量多条亮(暗)条纹间的距离求条纹间距？【解析】(1)滤光片是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后成像在毛玻璃屏上所以顺
11、序为：C、E、D、B、A.(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行；单缝、双缝间距离大约为510 cm.(3)测量头的读数：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度题图甲读数为2.320 mm，题图乙读数为13.870 mm，所以相邻条纹间距：x mm2.310 mm.(4)由条纹间距公式x得，代入数据得：6.6107 m660 nm.【答案】(1)C、E、D、B、A(2)放置单缝、双缝时，必须使缝平行单缝、双缝间距离大约为510 cm(3)13.8702.310(4)660用双缝干涉测量光的波长，光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、屏顺序不能放错.为了减小实验误差，测条纹间距x时，需测n
12、条亮(暗)条纹间的距离a，再推算得出相邻亮(暗)条纹间的距离x，然后利用公式x可得光的波长.某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B)，游标卡尺的示数如图丁所示已知双缝间距d0.5 mm，缝到屏的距离L1 m则：(1)图乙中游标卡尺的示数为1.250 cm.(2)图丁中游标卡尺的示数为1.770 cm.(3)所测光波的波长为6.5107 m(保留两位有效数字)解析：(1)图乙中游标卡尺是20个等分刻度，精确度为0.05 mm，读数为12 mm0.0
13、5 mm1012.50 mm1.250 cm.(2)图丁中游标卡尺也是20个等分刻度，读数为17 mm0.05 mm1417.70 mm1.770 cm.(3)由x可得x m6.5107 m.重难疑点辨析测量条纹中心间距的方法两条相邻明(暗)条纹间的距离x1用测量头测出测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示转动手轮，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(如图所示)，记下此时手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的读数a2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离即x|a1a2|.【典例】某同学在做双缝干涉
14、实验时，测得双缝间距d3.0103 m，双缝到光屏间的距离为1 m，两次测量头手轮上的示数分别为0.6103 m和6.6103 m，两次分划板中心刻线间有5条亮条纹，求该单色光的波长【解析】依题意可知x m1.5103 m， m4.5106 m.【答案】4.5106 mx应等于而不是，因为分划板中心刻线位于亮纹中心，中心刻线间有四个半宽度的亮条纹，所以x.1一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是(A)A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C各色光的强度不同，因而
15、各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D上述说法都不正确解析：白光包含各颜色的光，它们的波长不同，在相同条件下做双缝干涉实验时，它们的干涉条纹间距不同，所以在中央亮条纹两侧出现彩色条纹选项A正确2包括红光、绿光、紫光三种色光的复合光做光的干涉实验，所产生的干涉条纹中，离中央亮纹最近的干涉条纹是(A)A紫色条纹 B绿色条纹C红色条纹 D都一样近3(多选)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，经调节后在目镜中观察到如图甲所示的单色光干涉条纹，仅改变一个实验条件后，观察到如图乙所示的条纹，则改变的实验条件可能是(BD)A减小光源到单缝的距离B增大双缝之间的距离C增大双缝到光屏之间的距离D将红色滤光片改为绿
16、色滤光片解析：由题图可知，甲图中条纹的间距比乙图大，根据公式x知，可能是光的波长变短，也可能是双缝与屏间距离小，也可能是双缝间距增大条纹间距与光源到单缝的距离无关，故A、C不符合题意，B符合题意；将红色滤光片改为绿色滤光片，波长变短，故条纹间距变小，故D符合题意4(多选)某同学按实验安装好仪器后，观察光的干涉现象，获得成功，若他在此基础上对仪器的安装做如下改动，但还能使实验成功的是(ABC)A将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，其他不动B将滤光片移至单缝和双缝之间，其他不动C将单缝向双缝移动少许，其他不动D将单缝和双缝的位置互换，其他不动解析：由x知，改变双缝到屏的距离l仍能得到清晰条纹，只不过条纹间距变化，故A正确滤光片的作用是得到相干单色光，在单缝前还是在单、双缝之间不影响干涉，故B正确单缝与双缝之间距离对干涉无影响，故C正确而D项交换后实验不能成功，故A、B、C正确5如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大，可改用波长更长(选填“长”或“短”)的单色光，或是使双缝与光屏间的距离增大(选填“增大”或“减小”)